How the kidneys function is way more interesting than you may have thought. Summarizing, they throw the baby out with the bath water, then recover

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Costantino Galli
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1 RENE 1

2 How the kidneys function is way more interesting than you may have thought. Summarizing, they throw the baby out with the bath water, then recover most of it. Consider the work of the kidneys Artificial kidney (dialysis) 10 hr 2 times per week This is why transplant important, and there is difficulty getting a compatible donor. Cell makes wastes that go into the plasma. Heart pumps 7000 l/day. 1/4 through kidneys Glomerulus - Bowman's capsule passes (filters) 180 l/day. And yet only 1 l of urine is produced per day 2

3 Funzioni del rene Regolazione del volume e dell osmolarità dei liquidi corporei Regolazione del bilancio idro-elettrolitico (equilibrio idro-salino) Depurazione del plasma da sostanze dannose/non utili all organismo Regolazione dell equilibrio acido-base Produzione di ormoni 3

4 Anatomia del rene

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6 Il nefrone Il nefrone rappresenta l unità anatomo-funzionale del rene. Ciascun rene contiene circa un milione di nefroni. Il nefrone è costituito dal corpuscolo renale (glomerulo e Capsula di Bowman) e da un sistema tubulare che fuoriesce dal corpuscolo renale. Il plasma viene filtrato dal glomerulo all interno della capsula di Bowman e raggiunge il sistema tubulare (tubulo contorto prossimale-ansa di Henle-Tubulo contorto distale e dotto collettore) all interno del quale hanno luogo i fenomeni di riassorbimentoe secrezione tubulare. 6

7 Il corpuscoli renali (glomerulo e Capsula di Bowman), si trovano per buona parte nella corticale del rene. Nella corticale, inoltre si trovano il tubulo contorto prossimale e quello distale. Si distinguono nefroni corticali (più superficiali) e nefroni iuxtamidollari (più interni). Quanto più l ansa di Henle è lunga, tanto maggiore è la capacità del nefrone di concentrare l urina. 7

8 Vascolarizzazione del nefrone Il sistema di vascolarizzazione del nefrone è costituito da un ramo periferico dell arteria renale, l arteriola afferente, da un agglomerato di vasi che ad essa fa seguito, definito glomerulo, e dalla arteriola efferente, che fuoriesce dal glomerulo e da origine ad un secondo letto capillare, i capillari peritubulari (porzione corticale del rene). I capillari che circondano la porzione distale dell ansa di Henle (porzione midollare del rene), si chiamano vasa recta. 8

9 Struttura del nefrone Arteriola afferente Dotto collettore Tubulo contorto distale Arteriola efferente Ansa del nefrone (di Henle) Capillari peritubulari Tubulo contorto prossimale Corpuscolo renale Capsula di Bowman Glomerulo Vasa recta 9

10 Composizione dell urina In condizioni normali, il volume varia fra 1 e 1.4 l/die (contro i 180 l/die di ultrafiltrato). Il ph può variare fra 4.5 e 8 (6.2 con dieta mista la dieta carnea acidifica la dieta vegetariana alcalinizza). NON contiene proteine plasmatiche (che non passano il filtro glomerulare). NON contiene glucosio (completamente riassorbito lungo il tubulo prossimale). Contiene 5g/die di NaCl, 200 mg/die di Ca e 30g/die di urea (dalla demolizione degli aminoacidi). Contiene fosfati, solfati e bicarbonati (importanti per la regolazione del ph). Contiene ormoni o prodotti del metabolismo ormonale. Contiene vitamine ed enzimi. 10

Processi fondamentali nella formazione dell urina Capillari peritubulari Alle vene interlobulari Urina Capsula di Bowmann Capillari glomerulari Corpuscolo renale Arteriola efferente Arteriola

11 Processi fondamentali nella formazione dell urina Capillari peritubulari Alle vene interlobulari Urina Capsula di Bowmann Capillari glomerulari Corpuscolo renale Arteriola efferente Arteriola afferente La formazione dell urina è il risultato di tre meccanismi Filtrazione Riassorbimento Secrezione a. La filtrazione è il passaggio di sostanze attraverso la membrana di filtrazione nel lume della capsula di Bowman a formare il filtrato b. I soluti vengono riassorbiti attraverso le pareti del nefrone (sistema tubulare) attraverso processi di trasporto attivo e passivo c. L acqua viene riassorbita attraverso le pareti tubulari per osmosi d. I soluti vengono secreti attraverso le pareti tubulari all interno del lume tubulare (filtrato) 11

12 Processi fondamentali nella formazione dell urina Processo Molecole Filtrazione glomerulare La pressione del sangue favorisce il passaggio di piccole molecole all interno della capsula glomerulare Acqua, glucosio, aminoacidi, sali, urea, acido urico, creatinina Riassorbimento tubulare Molecole vengono riassorbite nel torrente circolatorio per diffusione e trasporto attivo Acqua, glucosio, aminoacidi, sali Secrezione tubulare Molecole passano dal sangue all interno dei tubuli per trasporto attivo Acido urico, creatinina, H +, NH 4+, penicillina 12

13 Il glomerulo renale Ciuffo (20-40 anse) di capillari che prendono origine dall arteriola afferente e confluiscono nell arteriola efferente (il sangue entra nel glomerulo arterioso e arterioso ne fuoriesce). E avvolto dalla capsula di Bowman, creata da un introflessione della porzione iniziale del tubulo renale, che forma due foglietti: il foglietto viscerale, aderente ai capillari, e il foglietto parietale, più esterno, che continua con la parete del tubulo. La superficie filtrante è molto ampia (2 milioni di nefroni; circa 1m 2 ). Il foglietto viscerale della capsula di Bowman è formato da cellule dette podociti, che possiedono numerosi pseudopodi i quali, interdigitandosi fra loro, lasciano delle fessure (larghe 25nm) che costituiscono il vero filtro. 13

14 Filtrazione glomerulare A causa della costrizione dell arteriola afferente, a livello del glomerulo il sangue presenta una pressione elevata, ed acqua e molecole a basso peso molecolare filtrano all interno del lume della capsula di Bowman. Il liquido così ottenuto prende il nome di filtrato (che ha la stessa concentrazione del plasma, ma senza le proteine). 14

15 Pressione di Filtrazione Pressione all interno dei capillari glomerulari (GCP) Pressione colloido osmotica nei capillari glomerulari (COP) Pressione all interno della capsula di Bowmann (CP) 60 mm Hg -28 mm Hg -15 mm Hg Pressione netta di filtrazione 17 mm Hg 15

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17 Pressione di Filtrazione Pt=pressione effettiva di filtrazione PC=pressione idrostatica nel sangue dei capillari glomerulari πc=pressione colloido-osmotica (dovuta alle proteine plasmatiche) PB=pressione idrostatica del liquido della capsula di Bowman Pt va riducendosi lungo il capillare glomerulare perché, per la fuoriuscita di liquido, la concentrazione delle proteine plasmatiche nel capillare va aumentando e di conseguenza cresce πc 17

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20 Riassorbimento tubulare Circa il 99% del filtrato è riassorbito a livello del sistema tubulare 20

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23 Il sistema a controcorrente Come possono i reni produrre un urina iperosmotica, vale a dire un urina che ha un osmolarità maggiore di quella del plasma? Come può il riassorbimento dell acqua sorpassare il riassorbimento di soluti, visto che il riassorbimento dell acqua è sempre secondario a quello dei soluti (del sodio in particolare)? I reni producono un urina concentrata grazie ad una complessa interazione di eventi nei quali è implicato il cosiddetto sistema moltiplicatore a controcorrente che ha sede nell ansa di Henle. 24

24 Il sistema a controcorrente 23

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26 Si intende la quantità di plasma completamente depurato dal rene relativamente a una determinata sostanza. Possono presentarsi tre possibilità: La clearance renale una sostanza filtra liberamente e durante il percorso nel tubulo non viene né aggiunta per secrezione, né tolta per riassorbimento. una sostanza viene filtrata e, lungo il tubulo, in parte riassorbita. una sostanza filtra e, durante il percorso nel tubulo, alla sostanza filtrata viene aggiunta altra per secrezione. Si calcola applicando la seguente formula: Cx=volume di plasma depurato in 1 min della sostanza x (ml/min); Ux=concentrazione della sostanza x nell urina (mg/ml); V=volume urinario per min (ml/min); Px=concentrazione della sostanza nel plasma (mg/ml) 26

27 La clearance renale 27

28 La clearance renale La clearance dell inulina è utilizzata per misurare la velocità (o portata) di filtrazione glomerulare (PFG o VFG). Essa è uguale a 125 ml/min. Il glucosio filtra liberamente, ma già nel tubulo prossimale è completamente riassorbito e quindi non compare normalmente nell urina. La sua clearance è 0 ml/min (nessun millilitro di sangue è stato depurato del glucosio). Il flusso di sangue attraverso il rene (630 ml/min) può essere facilmente misurato attraverso la clearance del PAI. Il PAI infatti filtra e viene anche quasi completamente secreto lungo i tubuli (il sangue refluo dal rene praticamente non ne contiene). Si ha una depurazione di tutto il plasma entrato nel rene in un minuto. 28

29 Domande Descrivere l anatomia funzionale del nefrone. Descrivere i tre processi fondamentali che portano alla formazione dell urina. Quali sono i componenti del corpuscolo renale e quale dei tre processi fondamentali ha luogo a questo livello? Che cos è la pressione di filtrazione glomerulare? Che cos è la portata di filtrazione glomerulare? Come viene regolata? Descrivere i processi che hanno luogo a livello del tubulo renale. Che cosa si intende per clearance renale? 29

30 Letture Consigliate Autori vari. Fisiologia dell uomo. Capitolo 13 Parte Capitolo 20 Parte Capitolo 18 Vander, Sherman, Luciano. Fisiologia dell uomo. Capitolo 11 DISPONIBILE IN BIBLIOTECA 30

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