L essenziale in Nefrologia

Aurelio Vittoria Professore Associato di Nefrologia, Direttore della Scuola di Specializzazione in Nefrologia della Facoltà di Medicina e Chirurgia Università degli Studi di Siena Simone Brardi Dirigente Medico Dipartimento di Nefrologia e Dialisi dell Ospedale S. Donato di Arezzo, Docente della Scuola di Specializzazione in Nefrologia L essenziale in Nefrologia Compendio ad uso degli Studenti dei Corsi di Laurea in Dietistica, Fisioterapia, Infermieristica ARACNE

Copyright MMVIII ARACNE editrice S.r.l. www.aracneeditrice.it info@aracneeditrice.it via Raffaele Garofalo, 133 A/B 00173 Roma (06) 93781065 ISBN 978 88 548 1731 9 I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica, di riproduzione e di adattamento anche parziale, con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi. Non sono assolutamente consentite le fotocopie senza il permesso scritto dell Editore. I edizione: aprile 2008

Indice CAPITOLO 1 Forma e funzioni del rene... 7 CAPITOLO 2 Meccanismi di danno glomerulare... 17 CAPITOLO 3 Clinica delle glomerulonefriti primitive e secondarie... 21 Sindrome nefritica... 22 Sindrome nefrosica... 27 CAPITOLO 4 Infezioni delle vie urinarie... 35 Cistite... 37 CAPITOLO 5 Pielonefriti... 39 CAPITOLO 6 Litiasi renale... 43 Dieta e nefrolitasi... 47 5

6 Indice Capitolo 7 Insufficienza renale acuta... 53 Fisiopatologia... 54 Sintomatologia... 56 Diagnostica di laboratorio... 58 Linee guida terapeutiche... 59 La Nutrizione nell insufficienza renale acuta... 60 Capitolo 8 Insufficienza renale cronica... 65 Terapia dietetica nell insufficienza renale cronica... 71 Terapia sostitutiva della funzione renale... 73 Riabilitazione e insufficienza renale cronica... 76

Capitolo 1 Forma e funzioni del rene I reni sono due organi a forma di fagiolo, che si trovano a lato della colonna vertebrale (tra la XII vertebra toracica e la II vertebra lombare), nelle fosse lombari; il rene destro è più basso del sinistro. Hanno colorito rosso bruno e consistenza dura; il loro peso, nell adulto, è di 150 160 gr.; sono lunghi mediamente 12 cm. e larghi 6 cm. e hanno uno spessore di 3 cm. La superficie dei due reni è generalmente liscia e regolare. Il rene presenta un incavatura nel suo margine mediale, l ilo renale, attraverso il quale passano i vasi sanguigni, i linfatici, i nervi e la pelvi renale. Sezionando l organo in senso longitudinale, si distinguono due regioni: la zona corticale, più superficiale, e quella midollare, più profonda, che prende diretto contatto con la pelvi. La midollare presenta una complessa disposizione tridimensionale: è costituita dalle piramidi del Malpighi, dalle colonne di Bertini e dalle papille renali. L unità anatomo funzionale elementare del rene è il nefrone; ciascun rene è composto da circa un milione di nefroni. Il nefrone comprende il glomerulo e il tubulo, che insieme assolvono a tutte le funzioni del rene (vedi avanti). Il glomerulo, situato nella parte corticale del rene, è formato da una matassa di capillari, che originano dall arteriola afferente e si riuniscono nell arteriola efferente. L arteriola afferente prende origine direttamente dalle arterie interlobulari che a loro volta derivano (ad angolo retto) dalle arterie arciformi che decorrono lungo la piramide del Malpighi. Le arterie arciformi originano direttamente dalle diramazioni principali (superiore, media, inferiore) dell arteria renale. 7

8 Capitolo I I capillari glomerulari sono contenuti all interno della capsula di Bowman, formata da un doppio strato di cellule epiteliali che delimitano a cul di sacco lo spazio capsulare dove si raccoglie il filtrato glomerulare o preurina. La superficie totale dei capillari glomerulari dei due reni umani in un adulto è di circa 1,5 metri quadrati. Le cellule del foglietto parietale sono di tipo epiteliale piatto, mentre quelle del foglietto viscerale sono cellule grandi (le più grandi del glomerulo) ed hanno un grosso nucleo e numerosi processi che, originando dal citoplasma della cellula, formano le braccia (pseudopodi) che avvolgono completamente i capillari con i quali prendono contatto attraverso processi di secondo ordine o pedicelli. I pedicelli si appoggiano direttamente sulla membrana basale dei capillari glomerulari che a sua volta si appoggia sulle cellule endoteliali. Le fenestrature o gaps (fessure) che esistono tra le cellule endoteliali (cellule che rivestono l interno dei vasi), insieme ai pori esistenti nella membrana basale formano le strutture cilindriche (o tunnel) attraverso i quali avviene il processo di filtrazione glomerulare. La struttura fondamentale che permette la filtrazione è la membrana basale che è paragonabile ad un setaccio che consente il passaggio di acqua e soluti che formano la preurina, in pratica un ultrafiltrato del plasma, ovvero plasma privo di proteine e di cellule. Le componenti di questo setaccio sono appunto l endotelio fenestrato e la membrana basale, nella quale esistono dei pori che mettono in diretta comunicazione gli spazi tra le cellule endoteliali (versante ematico) con lo spazio di Bowman (polo urinario); in ogni glomerulo la superficie di filtrazione è di 0,136 mm 2. I pori della membrana basale sono coperti da un diaframma, slit membrane (equivalente ad una chiusura lampo). I canali o pori di filtrazione hanno un raggio ben determinato di circa 70 Kdalton e questo permette il passaggio di sostanze che hanno dimensioni inferiori: in altri termini hanno una ben determinata permeabilità. La superficie dell endotelio possiede inoltre cariche elettrostatiche negative, che rappresentano una barriera capace di opporsi al passaggio dei costituenti corpuscolari ematici (con carica elettrostatica negativa anche essi) e di regola non permette il passaggio delle proteine, che possono filtrare sulla base della loro grandezza e della loro carica: le proteine, sostanze anfotere, al ph ematico di 7.40 as-

Forma e funzioni del rene 9 sumono una carica elettrostatica negativa. È questa la base della selettività della membrana basale che è composta di tre strati: lamina rara esterna, lamina rara interna e lamina densa. Sulla superficie di tutta la membrana basale sono situate le cariche elettrostatiche negative che di norma non permettono la filtrazione delle macromolecole. Il mesangio è formato dalle cellule mesangiali (di origine mesenchimale) e dalla sostanza della matrice (glicoproteine), che risiedono negli spazi tra i capillari glomerulari. In condizioni fisiologiche non vengono mai in contatto con quanto circola nel capillare (cellule e macromolecole). Le cellule mesangiali hanno forma irregolare, avvolgono con delle propaggini le pareti dei capillari, e posseggono filamenti di actina e miosina che conferiscono loro la capacità di contrarsi e decontrarsi se vengono opportunamente stimolate da sostanze vasoattive (vasopressina, angiotensina II, prostaglandine, endotelina). Questa capacità contrattile è fondamentale nella fine regolazione della pressione a livello glomerulare, e quindi nella modulazione della velocità di filtrazione glomerulare. In conclusione, in condizioni normali, all interno del glomerulo noi troviamo quattro popolazioni cellulari: 1. cellule endoteliali; 2. cellule podocitarie; 3. cellule mesangiali; 4. cellule parietali. Vedremo più avanti come ognuna di queste popolazioni cellulari nel corso delle varie patologie infiammatorie che colpiscono il rene può proliferare; si possono verificare anche lesioni gravi della membrana basale, oppure possono comparire all interno del glomerulo popolazioni cellulari normalmente non residenti, come i leucociti neutrofili, gli eosinofili, i linfociti. Il tubulo renale è formato da diversi segmenti, che possiedono specifiche caratteristiche anatomiche e funzionali. Il tubulo contorto prossimale inizia dalla capsula del Bowman, e si continua con il tratto discendente dell ansa di Henle, che arriva, attraverso il tratto ascendente, al tubulo contorto distale.

10 Capitolo I Nella parte terminale del tratto ascendente si trova la macula densa, sede dell apparato iuxta glomerulare, che è formato dalla prima porzione del tubulo contorto distale che si avvicina intimamente al proprio glomerulo, nello spazio tra le due arteriole glomerulari in corrispondenza del polo vascolare, dove è in grado di sentire continuamente lo stato funzionale delle due arteriole, potendone determinare vasodilatazione e vasocostrizione, e quindi adattare la pressione alle esigenze funzionali contingenti dell intero organismo. Le cellule della macula densa sono anatomicamente e funzionalmente diverse dalle altre cellule tubulari perché sono ricche di granuli contenenti renina, uno dei due enzimi chiave del sistema renina angiotensina aldosterone, che regolano la funzione appunto dell apparato iuxta glomerulare (vedi avanti). Dopo l apparato iuxta glomerulare inizia il tubulo contorto distale, che si continua direttamente nel dotto collettore corticale. Tutti i dotti collettori corticali raggiungono la midollare e danno poi origine ad alcune centinaia di grandi dotti, la parte terminale dei quali forma i dotti collettori papillari. Ogni dotto collettore papillare sfocia in un calice della pelvi renale, da cui prende direttamente origine l uretere che mette in comunicazione il rene con la vescica. Le numerose funzioni renali derivano dal lavoro integrato e coordinato di glomerulo e tubulo che, solo per semplicità di esposizione, abbiamo trattato in modo separato. La singola unità nefronica (costituita da glomerulo e tubulo) è una struttura che mette in comunicazione il sistema vascolare (capillari glomerulari) con le vie urinarie (tubuli e pelvi renale). Il particolare decorso del capillare efferente (che esce dal glomerulo dopo che si è formato il filtrato glomerulare o preurina) permette che il flusso arterioso si distribuisca al proprio tubulo, prima di formare il capillare venoso: questo garantisce una comunicazione diretta e continua tra tubulo e glomerulo e quindi la possibilità di un controllo reciproco ed integrato tra velocità di filtrazione glomerulare e riassorbimento secrezione tubulare, meccanismo noto come feed back glomerulo tubulare. Il servomeccanismo di questo apparato è rappresentato dalla macula densa la quale modula la formazione di renina, che trasforma l angiotensinogeno (polipeptide a 12 amminoacidi) in angiotensina I (decapeptide) la quale si trasforma infine in angiotensina II

Forma e funzioni del rene 11 (octapeptide) capace di regolare direttamente la pressione dell arteriola afferente, e quindi controllare la velocità di filtrazione glomerulare. È per questa peculiare caratteristica fisiopatologia che la velocità di filtrazione glomerulare, pur rappresentando una delle molteplici funzione del rene, rappresenta un buon indice della sua funzione globale, utilizzato ai fini clinici per il follow up delle malattie renali. Per determinare la velocità di filtrazione glomerulare si ricorre alla tecnica delle clearance: la clearance di una sostanza traccia rappresenta la quantità di quella determinata sostanza che viene allontanata dal circolo ematico mediante un determinato organo nell unità di tempo. Quando si parla di clearance renale di sostanze utilizzabili per stimare l entità del filtrato glomerulare ci si riferisce a sostanze endogene (creatinina) od esogene (inulina, DTPA marcato con sostanze radioattive) che vengono liberamente filtrate dal glomerulo (in base alle loro caratteristiche di grandezza molecolare) e non riassorbite o secrete dal tubulo. Dalla concentrazione plasmatica (P) ed urinaria (U) della sostanza scelta e dalla conoscenza del volume totale di urine (V) che si sono formate in un determinato tempo si può risalire alla determinazione della clearance renale della medesima sostanza (C) applicando la formula generale: C = U x V / P Se scegliamo la creatinina, che è un prodotto del metabolismo muscolare endogeno e che risponde con buona approssimazione alle caratteristiche delle quali abbiamo parlato più sopra avremo il seguente calcolo: clearance creatinina in ml/minuto = concentrazione urinaria (in mg/dl) per volume minuto delle urine (in ml/minuto) diviso concentrazione plasmatica della creatinina (in mg/dl). Ci sono formule semplificate attraverso le quali si può risalire alla velocità del filtrato glomerulare con l impiego della creatinina plasmatica: la formula di Cockcroft Gault (che applica opportune correzioni in base al sesso, all età e al peso corporeo), indicata di seguito, ri-

12 Capitolo I sponde appunto a questa esigenza, oltre ad essere quella più utilizzata nella letteratura internazionale: Cl Cr (ml/min) = [(140 età) x peso (kg)] / (72 x S Cr (mg/dl)) x (0,85 nelle donne) Ove Cl Cr è la clearance della creatinina ed S Cr è la creatininemia. Quando si usa una sostanza che viene filtrata dal glomerulo ed eliminata dal tubulo (come l acido para ammino ippurico o PAI), la clearance rappresenta il flusso plasmatico renale totale che è uguale a 660 ml/minuto; dividendo il filtrato glomerulare per il flusso plasmatico si ottiene la cosiddetta frazione di filtrazione ovvero la parte di plasma che viene filtrata dal glomerulo che è uguale a circa il 19%, il che sta a significare che circa il 19% del plasma che arriva al rene viene filtrato dal glomerulo. Il rene mantiene innanzitutto l omeostasi dell acqua e dei principali elettroliti in essa disciolti, come il sodio, il potassio, il cloro, il magnesio, il calcio, il fosforo. Ha inoltre la capacità di intervenire sull equilibrio acido base, e questa funzione viene svolta insieme al polmone, che elimina direttamente solo anidride carbonica. Mentre la funzione polmonare garantisce un pronto intervento nelle fasi acute di accumulo di anidride carbonica (come ad esempio dopo uno sforzo fisico) il rene può riportare alla norma anche turbe che incidono più profondamente sulla produzione di valenze acide, come per esempio avviene in corso di gravi stati di catabolismo organico, o di evenienze metaboliche caratterizzate da aumento della produzione di cataboliti acidi (chetoacidosi diabetica per esempio). Questa funzione è garantita dal rene con almeno 3 meccanismi distinti che sono rappresentati: 1. dal processo di riassorbimento rigenerazione del bicarbonato filtrato dal glomerulo, a livello del tubulo prossimale; 2. dalla produzione di ione ammonio che in modo diretto si combina con uno idrogenione ovvero ione H + (proveniente dalla catabolizzazione delle proteine) e forma ammoniaca; 3. dall eliminazione di fosfati e solfati.

Forma e funzioni del rene 13 Nel caso in cui invece ci sia la necessità di eliminare valenze alcaline, come in corso di diete ricche di latte e verdure, il rene è in grado di bloccare quasi del tutto la rigenerazione del bicarbonato a livello del tubulo prossimale: Il bicarbonato inoltre viene eliminato, come tale, direttamente dal tubulo distale. Il riassorbimento di sodio a livello del tubulo prossimale avviene sempre rispettando le condizioni di iso osmolalità, cioè il liquido che arriva e esce dal tubulo prossimale ha la stessa concentrazione del plasma privo di proteine (circa 300 mosm/kg). Il tubulo prossimale provvede anche a riassorbire altre sostanze essenziali alle esigenze dell organismo come il glucosio, gli amminoacidi (direttamente dopo la demolizione delle proteine filtrate ad opera degli enzimi lisosomiali), il fosforo, il potassio ecc. Nel tubulo prossimale si riassorbono (e possono quindi divenire tossici) molti farmaci, veleni ecc. Il riassorbimento a livello dell ansa di Henle è invece aniso osmotico, cioè viene riassorbito cloro e sodio e non acqua, per cui il liquido che arriva al tubulo distale è ipotonico rispetto al plasma; il sodio e il cloro, insieme all azoto ureico, che dall ansa di Henle vengono pompate nell interstizio midollare renale, rendono ipertonica questa zona del rene. La midollare renale viene attraversata dai tubuli collettori, che, in presenza di ormone antidiuretico, elaborato nell ipofisi posteriore (quando è necessario riassorbire acqua), diventano permeabili all acqua; questa tende a passare nell interstizio (per bilanciarne l iperosmolalità). L interstizio midollare è sempre ipertonico rispetto alla preurina che attraversa i tubuli collettori ma, in assenza di ormone post ipofisario, questo equilibrio non può essere raggiunto per la semplice ragione che il tubulo collettore rimane impermeabile all acqua. Nel tubulo contorto distale continua il riassorbimento del sodio dell acqua e degli altri elettroliti, in particolare del calcio. Nell ultima parte del tubulo renale, a livello del tubulo collettore, avviene lo scambio tra sodio e ione idrogeno con potassio: questo meccanismo è sotto il controllo dell aldosterone. Il potassio viene quasi completamente riassorbito nel tubulo prossimale ed eliminato nel tubulo distale o collettore: da questo meccanismo dipende la quantità escreta di potassio nelle 24 ore, che ovviamente risponde alle specifiche esigenze fisiologiche dell organismo.

14 Capitolo I Il tubulo contorto ha un altra importante funzione, che è svolta dall apparato iuxta glomerulare, che, come abbiamo visto, si trova a stretto contatto con il polo vascolare glomerulare e in questo modo è in grado di rilevare: a) la concentrazione di sodio (osmocettori) nella preurina che viene a contatto con le cellule specializzate della macula densa; b) la pressione nei capillari glomerulari (barocettori); c) gli stimoli catecolaminici (recettori β 1 ). Ognuno di questi fattori è in grado di modulare, attraverso l attivazione del sistema renina angiotensina aldosterone, il tono delle arteriole glomerulari e pertanto influenza direttamente la pressione e quindi la velocità di filtrazione glomerulare. Globalmente considerato, ed in modo estremamente schematico, il nefrone elimina i prodotti azotati di scarto e le valenze acide formatesi dal metabolismo intermedio (soprattutto delle proteine) dell intero organismo: esso regola i volumi circolanti intervenendo direttamente sulla eliminazione o la conservazione di acqua e sodio; interviene sulla regolazione pressoria, perché in grado di innescare la formazione del principale vasocostrittore circolante, l angiotensina II, originatasi dall attivazione dell apparato iuxta glomerulare (secrezione del primo enzima attivo dell intero sistema, la renina). Nel rene si formano anche altre sostanze ad azione vasocostrittrice come l endotelina ed i trombossani. Queste attività sono continuamente in equilibrio con sostanze ad attività vasodilatatrici come le prostaglandine e l ossido nitrico che di regola fanno diminuire le resistenze vascolari periferiche: per questo il rene è uno dei principali protagonisti nella regolazione dei valori pressori sistemici, oltre ad essere il principale regolatore del metabolismo del potassio insieme al surrene; rappresenta infine una delle sedi di regolazione del fosforo e del calcio circolanti insieme al tessuto osseo e alle paratiroidi. Il rene ha importanti funzioni endocrine, in particolare secerne eritropoietina, che è un indispensabile fattore di crescita per le colonie formanti globuli rossi nel midollo osseo, e rende attiva la vitamina D: a partire dal colecalciferolo formatosi nella cute per azione delle radiazioni ultraviolette e dopo l idrossilazione in posizione 25 a livello

Forma e funzioni del rene 15 del fegato, si ha la formazione della sostanza attiva (calcitriolo) con la idrossilazione in posizione 1 da parte del rene, la vitamina 1,25(OH) 2 vitamina D 3 permette l assorbimento di calcio a livello intestinale. Accenniamo soltanto alle altre non meno importanti funzioni che il rene svolge nel metabolismo di altre sostanze, che possono essere presenti per varie ragioni nell organismo, come farmaci, prodotti del catabolismo intermedio come l acido urico, la bilirubina, la mioglobina (la proteina contrattile dei muscoli), varie categorie di farmaci (antibiotici, antineoplastici, antinfiammatori, antiparassitari).