Filtrazione glomerulare. ed Insufficienza renale

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1 Filtrazione glomerulare ed Insufficienza renale

2 Sistema urinario Funzioni del sistema urinario: filtrare il sangue per regolare la composizione ionica, l'osmolarità, il volume e il ph del plasma rimuovere i prodotti metabolici di scarto e le sostanze estranee dal plasma. Questo processo porta alla formazione dell'urina Componenti del sistema urinario: reni, ureteri, vescica e uretra

3 Reni I reni: sono organi pari localizzati ai lati della colonna vertebrale, nella regione lombare. Pesano circa 150 g l uno e hanno una forma a fagliolo La sezione trasversale del rene: mostra la corticale piu esterna e la midollare piu interna. La midollare è formata dalle piramidi renali, il cui apice interno (papilla renale) è rivolta verso la pelvi renale. Ogni rene riceve gran parte della gittata cardiaca dalla propria arteria renale, che si dirama dall aorta addominale. Il sangue esce dal rene dalla vena renale

4 Il nefrone Il nefrone è l unità funzionale del rene. Ce ne sono milioni. E costituito da un corpuscolo renale e da un sistema tubulare. Corpuscolo renale: di forma rotondeggiante, è formato dal glomerulo e dalla capsula di Bowman. Il glomerulo è costituito dall insieme dei capillari che collegano l arteriola afferente all arteriola efferente e che attuano l ultrafiltrazione di acqua e soluti dal sangue. Il sangue lascia il glomerulo dall arteriola efferente che convoglia il sangue ai capillari peritubulari in cui si verifica il riassorbimento di acqua e soluti. Da qui il sangue, attraverso il sistema venoso renale, raggiunge la vena renale. Il glomerulo è avvolto dalla capsula di Bowman che forma anche il primo tratto del tubulo renale. Il primo stadio della formazione dell urina consiste nell ultrafiltrazione del sangue nello spazio di Bowman

5 Il nefrone Il sistema tubulare: è formato dal tubulo prossimale, dal tratto discendente dell'ansa di Henle, dal tratto ascendente dell'ansa di Henle e dal tubulo distale. Il tubulo distale riversa il suo contenuto nel dotto collettore. Piu nefroni si allacciano ad un dotto collettore e circa 20 collettori midollari si allacciano alla papilla renale

6 Apparato iuxtaglomerulare Regola la filtrazione glomerulare e il riassorbimento di sodio e di acqua. Dal punto di vista anatomico, esso è una struttura situata presso il polo vascolare del glomerulo. Tra l arteriola afferente e quella efferente si trova un ansa del tubulo distale. In questa zona alcune cellule del tubulo renale costituiscono la macula densa. Tali cellule vengono in contatto con le cellule granulari delle pareti muscolari lisce dell arteriola afferente (che contengono ormone renina) e con le cellule del mesangio extraglomerulare interposte tra le due arteriole

7 Trasformazione del filtrato in urina 3 processi di base della funzione renale

8 1) Ultrafiltrazione glomerulare ultrafiltrazione glomerulare del plasma sanguigno con trasporto di acqua e soluti (zuccheri, aminoacidi, bicarbonato, elettroliti, etc.) dai capillari glomerulari attraverso o tra le giunzioni serrate delle cellule tubulari fino al liquido che scorre entro il tubulo prossimale. la presenza di fenestrature nei capillari glomerulari e di pori nell'epitelio della capsula di Bowman favoriscono il flusso di liquido, libero da proteine, dal sangue al lume della capsula di Bowman

9 2) Riassorbimento Il processo di riassorbimento di acqua e soluti riduce il volume e la composizione del filtrato glomerulare durante il suo percorso lungo il tubulo. Le sostanze riassorbite si muovono dal liquido tubulare, presente nel lume del tubulo, al liquido peritubulare che circonda esternamente il tubulo. Successivamente, esse tornano nuovamente nel plasma mediante trasporto attraveso i capillari peritubulari posti attorno al tubulo. Il trasporto attivo di soluti attraverso l'epitelio tubulare è attuato da proteine trasportatrici durante i processi di riassorbimento o di secrezione. Il tubulo prossimale è specializzato per riassorbire grandi quantità di soluti e di acqua, restituendo tali sostanze al flusso ematico. Il tubulo distale e il dotto collettore sono specializzati per i processi di trasporto regolati, fondamentali per il controllo del volume e della composizione del plasma. Il meccanismo cellulare del riassorbimento del sodio è importante non solo per la regolazione della composizione plasmatica, ma influisce anche sul riassorbimento di altri soluti e di acqua e sulla secrezione di alcuni soluti.

10 3) escrezione delle urine Escrezione: La velocità con la quale una sostanza viene escreta nelle urine è determinata da tre fattori: la velocità con la quale viene filtrata nel glomerulo, la velocità con la quale viene riassorbita la velocità con la quale viene secreta. Se la quantità di soluto escreto al minuto è minore del carico filtrato, allora il soluto è stato riassorbito dai tubuli renali. Se la quantità di soluto escreto al minuto è maggiore del carico filtrato, allora il soluto è stato secreto nei tubuli renali

11 Velocità di filtrazione glomerulare (VFG) La VFG è il volume di filtrato che si forma nell unità di tempo. Dipende da: 1. Pressione netta di ultrafiltrazione (Pf) risultante dal bilancio tra le forze idrostatiche e colloidoosmotiche agenti attraverso la membrana di filtrazione. 2. Coefficiente di ultrafiltrazione (Kf = permeabilità x superficie filtrante), nel rene 400 volte superiore a quello degli altri distretti vascolari.

12 Bilancio idrico Per essere in bilancio, la somma dell'assunzione e della produzione di una sostanza deve essere uguale alla somma della perdita e dell'utilizzazione di quella sostanza. Il plasma può ricevere o perdere sostanze in seguito a scambi con le cellule o con il liquido extracellulare. Questo può avvenire anche in seguito a scambi tra il plasma e l'ambiente esterno. Quando i soluti e l'acqua entrano ed escono dal plasma alla stessa velocità, il plasma è in bilancio. Quando una sostanza entra nell'organismo ad una velocità maggiore di quanto ne esca, si verifica un bilancio positivo. Quando una sostanza esce dal corpo ad una velocità maggiore di quella con cui entra, si verifica un bilancio negativo. Affinché l'acqua sia in bilancio, la quantità in ingresso dovuta all'ingestione di alimenti e liquidi e la quantità prodotta dal metabolismo cellulare devono essere uguali alle perdite che si verificano con le urine, le feci etc

13 Bilancio idrico Il controllo dell'escrezione di acqua da parte dei reni regola il volume e l'osmolarità del plasma. Nei tubuli renali, il riassorbimento dell'acqua avviene per via osmotica in seguito al riassorbimento attivo di soluti. Il gradiente osmotico midollare crea una condizione per il riassorbimento dell'acqua per osmosi durante il suo percorrere il tubulo distale e il dotto collettore. L'osmolarità indica la concentrazione delle particelle osmoticamente attive. In condizioni normali l osmolarità del liquido intracellulare (LIC) è uguale a quella del liquido extracellulare (LEC). La pressione osmotica spinge l acqua attraverso le membrane per mantenere tale equilibrio. Il fluido tubulare nel tratto terminale del tubulo distale e nei dotti collettori è iposmotico rispetto al fluido interstiziale, determinando un gradiente osmotico tra il lume e l'interstizio che permette il riassorbimento di acqua nel liquido interstiziale. Il trasporto dell'acqua e di molti soluti nel tubulo distale e nel dotto collettore viene regolato da diversi ormoni. Un singolo ormone influenza spesso sia l'escrezione renale di acqua che quella di elettroliti. Inoltre, il movimento dei soluti genera forze che agiscono sulle molecole d'acqua e viceversa. Molta dell'acqua filtrata (70%) viene riassorbita nel tubulo prossimale. Quanto del rimanente 30% possa essere riassorbito nel tratto terminale del tubulo distale e nel dotto collettore dipende dai livelli di ADH nel plasma. L'ADH aumenta la permeabilità tubulare all'acqua, permettendone il riassorbimento. L'ADH viene secreto dall'ipofisi posteriore in risposta sia all'aumento di osmolarità del liquido extracellulare che alla diminuzione della pressione e del volume del sangue.

14 Bilancio elettrolitico Bilancio del sodio: La regolazione del sodio è critica per mantenere una normale osmolarità del liquido extracellulare e una normale attività dei tessuti eccitabili. controllo ormonale del sodio: avviene mediante gli ormoni aldosterone e il peptide natriuretico atriale che appunto regolano il riassorbimento del sodio. La liberazione di aldosterone è controllata dai livelli plasmatici di potassio e dal sistema renina-angiotensina-aldosterone. La secrezione di renina è stimolata da un aumento dell'attività dei nervi simpatici, da una diminuzione della pressione delle arteriole afferenti o da una diminuzione delle concentrazioni di sodio e cloro nei tubuli distali. La renina converte l'angiotensinogeno in angiotensina I, la quale viene convertita dall'enzima convertasi in angiotensina II, che stimola la secrezione di aldosterone da parte della corteccia surrenale. L'aldosterone aumenta il riassorbimento di sodio e la secrezione di potassio. Il peptide natriuretico atriale: viene secreto dalle cellule degli atri cardiaci in risposta alla distensione delle pareti atriali determinate da un aumento del volume del plasma. Il peptide natriuretico atriale diminuisce la velocità di filtrazione glomerulare e riduce il riassorbimento di sodio, aumentandone l'escrezione.

15 Bilancio elettrolitico Bilancio del potassio: il bilancio del potassio è critico per il normale funzionamento delle cellule eccitabili. Il potassio viene sia riassorbito che secreto nei tubuli renali. Nonostante l'effetto netto del movimento di potassio attraverso i tubuli renali sia il riassorbimento, è la secrezione di potassio ad essere regolata. Controllo ormonale del potassio: la secrezione di potassio viene aumentata dall'aldosterone. Concentrazioni elevate di potassio plasmatico stimolano la secrezione di aldosterone

16 Bilancio elettrolitico Bilancio del calcio: il calcio è critico per il funzionamento cellulare. Esso può giungere al plasma dalle ossa o in seguito ad assorbimento da parte del tratto digerente. Il calcio viene rimosso dal plasma in seguito all'azione di sequestro svolta dalle ossa e all'escrezione renale. Controllo ormonale del calcio. L'ormone paratiroideo: stimola il riassorbimento di calcio dalle ossa, l'assorbimento di calcio nel tratto digerente e il riassorbimento di calcio e l'attivazione del calcitriolo nel rene. Il calcitriolo: stimola l'assorbimento di calcio nel tratto digerente e nel rene. La calcitonina: diminuisce i livelli di calcio plasmatico aumentando la calcificazione delle ossa e diminuendo il riassorbimento di calcio nel rene

17 Bilancio elettrolitico Bilancio del fosfato: il fosfato è critico poiche e un costituente dell osso e un tampone per gli ioni H+ presenti nelle urine. I reni regolano la concentrazione ematica di fosfato. Controllo ormonale del fosfato: L'ormone paratiroideo (PTH) regola il riassorbimento del fosfato (70% nel tubulo contorto prossimale) poiche inibisce il cotrasporto Na+-fosfato. Il risultato è una inibizione del riassorbimento e quindi un aumento della sua escrezione (fosfaturia) Bilancio del magnesio: viene riassorbito dal tubulo per il 95% (60% nella branca scendente spessa dell ansa di Henle) con una alta percentuale (5%) di escrezione. I diuretici inibiscono fortemente il riassorbimento del magnesio e produrre un eccesso di escrezione (ipomagnesiemia)

18 Malattie renali Le malattie renali sono molte e colpiscono varie strutture del rene. Negli ultimi 15 anni, tra le cause di nefropatia evolutiva prevalgono la malattia aterosclerotica, l ipertensione arteriosa, ed il diabete. Altre malattie dei reni sono di origine immunologica/infiammatoria, come le glomerulonefriti, o di origine infettiva, come le pielonefriti. Altre ancora sono ereditarie, come la malattia policistica dei reni. Secondo i dati epidemiologici degli ultimi anni colpiscono maggiormente le persone al di sopra dei 60 anni. Molto spesso i reni si ammalano senza dare dolori o disturbi importanti. A volte, invece, sono presenti alcuni sintomi che possono suggerire la presenza di una malattia renale: aumento della pressione arteriosa; necessità di urinare spesso, specie la notte; stanchezza immotivata; comparsa di edemi (gonfiore alle caviglie e/o al volto).

19 Malattie renali Molte malattie renali, se diagnosticate precocemente e curate adeguatamente, possono guarire o stabilizzarsi. In altre situazioni invece non si riesce a fermare la malattia e questa procede sino a compromettere la funzione renale determinando l insufficienza renale. Raggiunta questa fase, le malattie renali hanno tutte la tendenza ad evolvere ulteriormente (insufficienza renale progressiva), riducendo sempre di più la capacità depurativa dei reni. Si parla di insufficienza renale quando i reni non svolgono completamente la loro funzione depurativa e nel sangue si accumulano sostanze di scarto : urea, creatinina, potassio, acidi.

20 Insufficienza renale L'insufficienza renale è una patologia conseguente la riduzione della funzionalità renale. Fisiologicamente viene rilevata dalla riduzione del flusso di filtrazione glomerulare, espresso come VFG: Velocità di Filtrazione Glomerulare e clinicamente da valori elevati di creatinina. Può essere suddivisa in due categorie: Insufficienza renale acuta (IRA) Insufficienza Renale Cronica (IRC)

21 Insufficienza renale acuta L'Insufficienza Renale Acuta è una sindrome clinica che è caratterizzata da una acuta riduzione della filtrazione glomerulare per ore o giorni, che determina una condizione di oliguria o di anuria in circa il 50% dei casi, in altri casi la produzione di urina può risultare normale o addirittura aumentata.. Si riconoscono tre cause generali di IRA: cause prerenali o IRA o iperazotemia prerenale cause renali o IRA o iperazotemia intrinseca cause postrenali o IRA o iperazotemia postrenale

22 Insufficienza renale cronica L'IRC è una patologia caratterizzata dalla riduzione graduale e irreversibile della funzionalità renale. Il grado della compromissione renale è inversamente proprorzionale al numero residuo di nefroni funzionanti, per cui l'irc puo essere classificata in 5 stadi progressivi: Stadio 1: Nefropatia cronica Stadio 2: IRC lieve Stadio 3: IRC moderata Stadio 4: IRC grave Stadio 5: IRC terminale

23 Insufficienza renale cronica Chi soffre di insufficienza renale (IRC), spesso può capitare che non si accorga di questa malattia fino a quando, almeno, la funzione dei reni non cessi totalmente. L'insufficienza renale è una patologia cronica diffusa, che aumenta e complica il decorso di altre malattie cardiovascolari o come: Diabete Ipertensione Pielonefrite Malattia Renale Policistica Anemia

24 Diagnosi Il primo provvedimento è determinare se l'insufficienza renale è acuta, cronica o acuta instauratasi su una cronica. La progressione fino all'irc è comune quando la concentrazione della creatinina sierica è > 1,5-2 mg/dl. L esame delle urine e alcune analisi del sangue, come azotemia e creatininemia, sono sufficienti a diagnosticare una malattia renale. A questi esami va sempre accompagnata anche la misurazione dei valori di pressione arteriosa.

25 Diagnosi Vi sono numerosi approcci allo studio della funzionalità renale: Test di filtrazione glomerulare La CLEARANCE di una sostanza è il volume di sangue depurato (di questa sostanza) dal rene in una certa unità di tempo. Questa misura serve a indagare la capacità di filtrazione glomerulare. Di solito si misura la clearance della creatinina, ma si misura anche la clearance della inulina, dell acido paraamminoippurico, della β2-microglobulina. Test di secrezione Il rene secerne nell urina diverse sostanze: test di carico dell acido para amminoippurico misura dell acidità titolabile delle urine Test di concentrazione diuresi (cioè il volume delle urine raccolte nelle 24 ore) osmolalità gravità specifica Analisi della proteinuria Quando si parla di insufficienza renale si suole distinguere: OLIGURIA da SINDROME UREMICA La diuresi permette di fare una stadiazione della compromissione della funzionalità renale: - OLIGURIA: è lo stadio di minore gravità - SINDROME UREMICA:è lo stadio di maggiore gravità

26 Clearence della creatinina La CREATININA è un metabolita che si forma nei muscoli dalla creatina o dalla fosfocreatina. Un soggetto adulto normale produce ~ 1,5 gr di creatinina al giorno. La produzione della creatinina varia in funzione della massa muscolare. La creatinina si misura con vari test enzimatici, tra cui il più usato è: l idrolizzazione della creatinina (ad opera dell enzima creatinina ammido idrolasi) in creatina; successivamente la creatina reagisce con creatinasi, formando urea e sarcosina e la sarcosina a sua volta viene ossidata da una ossidasi, dando formaldeide, glicina e acqua ossigenata. Per ultimo, con perossidasi si ottiene il classico Trinder colorimetrico. I valori di riferimento sono attorno al mgr/dl. La creatinina può risentire del tipo di alimentazione proteica adottata dal soggetto in esame, cioè dall apporto proteico.

27 Clearence della creatinina Quando i valori superiorii a 90 ml per minuto il danno renale è in genere svelato solo da alterazioni urinarie (proteinuria, e sangue nelle urine), da un ipertensione arteriosa, ed eventualmente da edemi o da alterazioni renali evidenziabili con indagini radiografiche o ecografiche. Valori intermedi, tra 90 e 30, indicano che è già andato danneggiato oltre il 50% del tessuto renale. Specialmente quando si scende al di sotto di 60 ml per minuto, diviene importante una valutazione dell evolutività del danno, dell attività della malattia renale,dell entità della proteinuria, e la correzione di eventuali fattori favorenti la progressione della malattia, in primis dell ipertensione arteriosa, di un eventuale ipercolesterolemia, di un marcato eccesso di peso, di un abitudine al fumo, e della persistenza o meno dei fattori causali. Già in queste fasi è anche necessario prestare una particolare attenzione al sistema cardiocircolatorio la cui compromissione è favorita dalla presenza del danno renale. Con il progredire dell insufficienza renale, i valori della pressione arteriosa tendono abitualmente ad aumentare, in relazione a meccanismi combinati di alterata regolazione della produzione di sostanze che regolano la pressione arteriosa il ricambio del sodio, che i reni non sono più in grado di eliminare normalmente; l ipertensione può a sua volta aggravare il danno renale e indurre gravi lesioni cardiocircolatorie. Con valori al di sotto di ml/ min i sintomi dell insufficienza renale divengono sempre più evidenti (astenia, edemi, disturbi gastrointestinali, disturbi dell attenzione, sonnolenza, difficoltà crescente a tener controllata la pressione arteriosa, mancanza di fiato, disturbi ormonali etc) e in queste condizioni di parla di sindrome uremica o uremia.

28 Urea Anche l UREA è un parametro di laboratorio che subisce molto l influenza della dieta: L urea è il principale prodotto catabolico delle proteine. La sua misura viene fatta con l ureasi, a questa reazione si accoppia una reazione indicatrice colorimetrica oppure una reazione enzimatica Nel sangue ci sono ~ mg/dl di urea (± quanto il glucosio) e la variabilità biologica per questo fattore è abbastanza elevata (11%) in quanto i livelli di urea sono molto influenzati dal catabolismo (= turn-over) proteico e quindi dalla dieta.

29 Azotemia L'azotemia è la quantità presente nel sangue di azoto non proteico (derivante cioè da aminoacidi, acido urico, creatina, creatinina, urea); per misurarla si eliminano le proteine con opportune procedure. I valori normali arrivano fino a 50 mg/dl. C'è molta confusione attorno al termine in quanto si parla di azoto non proteico e poi si afferma che è azoto che deriva dalle proteine assimilate con il cibo. Le due affermazioni non sono in contraddizione. Nel sangue sono presenti proteine fondamentali per il nostro organismo, ma anche prodotti di rifiuto che vengono trasportati agli organi deputati a eliminarli. Tali prodotti di rifiuto derivano dalla degradazione delle proteine: una volta portati al rene vengono eliminati con le urine. Se l'apparato renale non funziona bene, si ha accumulo di scorie nel sangue. In sostanza nel sangue esiste un azoto legato a proteine che hanno una funzione biologica e azoto legato a composti che devono essere eliminati. Un altro motivo di confusione è il fatto che si parla di azoto ureico come sinonimo di azotemia; in realtà l'urea è solo il principale prodotto di rifiuto (acido urico, ammoniaca ecc.): sintetizzata dal fegato, passa nel sangue per poi essere eliminata con le urine nella misura di g al giorno.