Appunti sull'Apparato Urinario

• Sono forniti appunti sull'apparato urinario, inclusi i principi di base, la composizione dei fluidi corporei, le funzioni dei reni e le vie urinarie.

Principio Base

• Il volume dei fluidi corporei e le concentrazioni dei soluti devono rimanere costanti per l'omeostasi.
• Questo è possibile attraverso lo scambio di fluidi e soluti con l'ambiente esterno.

Acqua nel Corpo Umano

• Il corpo umano è costituito principalmente da acqua: circa il 60% negli uomini e il 55% nelle donne.
• Organi come sangue, polmoni e reni hanno percentuali di acqua superiori all'80%.
• La percentuale di acqua varia in base all'età, diminuendo negli anziani.
• La perdita giornaliera di acqua è di circa il 4% della massa corporea, ma è più alta nei bambini (circa il 15%).
• L'assunzione totale di acqua dovrebbe essere 2500 ml al giorno, con fonti da origine metabolica, cibo e liquidi ingeriti.
• La perdita totale di acqua dovrebbe essere 2500 ml al giorno, attraverso il tratto gastrointestinale, respirazione, sudorazione e vie urinarie.

Compartimenti dei Fluidi Corporei

• I fluidi corporei sono divisi in compartimenti intracellulari (ICF) ed extracellulari (ECF).
• L'ICF rappresenta il 40% del peso corporeo (circa 24 litri).
• L'ECF è composto da fluido interstiziale (IF) e plasma.
• Il fluido interstiziale rappresenta il 16% del peso corporeo (circa 9.6 litri).
• Il plasma rappresenta il 4% del peso corporeo (circa 2.4 litri).
• La composizione ionica del plasma e dei fluidi interstiziali è simile, ma la concentrazione proteica è più alta nel plasma.

Composizione Ionica

• Plasma: Elevata concentrazione di Na+ e proteine.
• Interstizio: Concentrazioni di Na+ simili al plasma, ma concentrazioni di proteine più basse.
• Intracellulare: Elevata concentrazione di K+.

Il Rene e le sue Funzioni

• I reni regolano l'equilibrio idrico ed elettrolitico controllando l'assunzione e l'eliminazione di liquidi.
• Controllano l'osmolarità dei fluidi corporei (290 mOsm) e le concentrazioni di elettroliti.
• Regolano l'equilibrio acido-base producendo urine acide o basiche.
• I reni controllano la pressione arteriosa a lungo termine tramite il volume del liquido extracellulare (LEC) e a breve termine con la secrezione di renina.
• Eliminano i prodotti metabolici di scarto e recuperano le sostanze necessarie.
• Secernono ormoni come eritropoietina e renina.
• Svolgono funzioni metaboliche, inclusa la gluconeogenesi da amminoacidi.

Irrorazione Sanguigna del Rene

• I reni ricevono circa il 20% della gettata cardiaca (circa 1000 ml/min).
• L'arteria renale si ramifica in arterie segmentali, interlobari, arciformi, interlobulari e afferenti.
• Le arterie afferenti formano i capillari glomerulari a livello del nefrone.
• L'arteria renale entra nel rene a livello dell'ilo.

Circolazione Renale

• I reni ricevono il 25% del volume totale del sangue (1300 ml/min).
• Producono 125 ml di filtrato al minuto.
• Arteria renale > Arterie segmentali > Arterie interlobari > Arterie arciformi > Arterie interlobulari > Arteriole rette vere.
• Dalle arterie interlobulari si staccano le arteriole afferenti ai corpuscoli.
• Glomerulo > Arteriole efferenti > Rete capillare peritubulare > Arterie rette spurie.
• Dalle arterie rette vere si formano i capillari peritubulari (non soggetti a filtrazione).
• Arterie rette spurie originate dalle arteriole efferenti dei nefroni juxtamidollari formano anse dirette verso la midollare.

Il Nefrone

• Il nefrone è l'unità funzionale del rene, lunga circa 5 cm.
• Ogni rene umano contiene circa 1 milione di nefroni che non possono essere rigenerati.
• Dopo i 40 anni, il numero di nefroni funzionanti diminuisce del 10% ogni 10 anni.
• La perdita è compensata dai nefroni rimanenti, che espellono acqua ed elettroliti.
• Ogni nefrone comprende un glomerulo e un tubulo renale.
• La porzione glomerulare dei nefroni filtra circa 180 litri di acqua al giorno.
• Il tubulo renale è formato da varie parti differenti per istologia e funzione.

Il Glomerulo

• Il glomerulo è formato da una rete di capillari e dalla capsula di Bowman.
• Ha una elevate pressioni idrostatiche (circa 45 mmHg).
• I capillari glomerulari sono alloggiati nella capsula di Bowman.
• A livello del glomerulo avviene l'ultrafiltrazione.

Parete dei Capillari Glomerulari

• La parete dei capillari glomerulari è formata da tre strati: endotelio, membrana basale e cellule epiteliali (podociti).
• L'endotelio del capillare è caratterizzato da piccoli fori (fenestrature di circa 70 nm).
• È liberamente permeabile all'acqua e a piccoli soluti, ma rappresenta una barriera per le cellule.

Membrana Basale

• La membrana basale è formata da collagene e proteoglicani.
• Permette il passaggio di acqua e piccoli soluti, ma trattiene le proteine plasmatiche.
• Ha una carica negativa associata ai proteoglicani.
• È formata da tre strati: lamina rara, lamina densa e lamina rara esterna.
• Costituisce il filtro primario per le proteine plasmatiche maggiori di 7-10 nm.

Cellule Epiteliali Monostratificate (Podociti)

• Le cellule epiteliali monostratificate presentano processi digitiformi che rivestono la membrana basale.
• Queste formano fessure di filtrazione che filtrano sostanze che superano l'endotelio e la membrana basale.
• Il diametro delle fessure di filtrazione è di 4 x 14 nm.

Capsula di Bowman

• La capsula di Bowman è formata da due foglietti: viscerale e parietale.
• Il foglietto viscerale aderisce al glomerulo ed è costituito dai podociti.
• Il foglietto parietale si continua con il tubulo contorto prossimale.
• L'epitelio da pavimentoso diviene cubico nel tubulo.

Tubulo Renale

• Il tubulo renale è formato da più segmenti: tubulo contorto prossimale (TCP), ansa di Henle (AH), tubulo contorto distale (TCD) e dotto collettore (DC).
• Ogni segmento ha una struttura diversa e funzioni specifiche.

Nefrone Corticale e Yuxtamidollare

• I nefroni si distinguono in corticali e yuxtamidollari.

Il Mesangio

• Struttura importante associata al nefrone distale, costituito da cellule e matrice.
• Funzioni delle cellule mesangiali: supporto strutturale dei capillari, attività fagocitaria, produzione di prostaglandine (vasodilatanti), attività contrattile per regolare il flusso sanguigno.

Apparato Yuxtaglomerulare

• Formazioni in rapporto con il polo vascolare del corpuscolo, con funzione regolatrice della filtrazione glomerulare.
• Macula densa: cellule modificate nell'epitelio del TCD, sensibili alla concentrazione degli ioni.
• Cellule juxtaglomerulari: cellule muscolari lisce modificate nella parete dell'arteriola afferente.
• Cellule mesangiali extraglomerulari: situate nel punto di biforcazione delle due arteriole.
• Le cellule juxtaglomerulari producono renina.
• Le cellule mesangiali hanno capacità contrattile e recettori per l'angiotensina II.

Vie Urinarie

• Le vie urinarie iniziano con l'uretere che esce dall'ilo del rene e collega la pelvi renale alla vescica.
• L'uretere è lungo 25-30 cm e si inserisce obliquamente nella vescica.
• L'urina passa nella vescica, un organo che funge da sacco di deposito.
• Si svuota con la minzione.
• Uretere e vescica sono caratterizzati da un epitelio di transizione (da cuboidale a squamoso).
• La vescica ha una forma variabile e la sua capacità varia fra 350 e 550 cc.
• L'urina viene espulsa attraverso l'uretra.

Muscolatura della Vescica

• La parete muscolare della vescica è denominata muscolo detrusore.
• È costituita da fibre di muscolatura liscia.
• La parte superiore della vescica (2/3 superiori) è composta da muscolatura liscia.
• La parte inferiore della vescica (collo vescicale) è costituita da fibre muscolari ad andamento obliquo spiraliforme.
• Il collo vescicale si continua formando lo sfintere uretrale interno.
• L'uretra è circondata da un manicotto di muscolatura striata (sfintere uretrale esterno).
• Tutte queste strutture sono fondamentali per la continenza urinaria.

Meccanismo della Minzione

• Durante la fase di riempimento, la vescica si distende e la muscolatura liscia si contrae.
• Raggiunto un certo volume, si avverte lo stimolo minzionale: il detrusore si contrae e il collo vescicale si rilassa.
• Il corretto funzionamento della vescica dipende dalla coordinazione tra detrusore e collo vescicale.
• Questo meccanismo è regolato dal sistema nervoso a due livelli: controllo automatico mediato dal sistema nervoso autonomo, controllo esercitato da centri nervosi situati nel midollo spinale.
• Riceve gli impulsi nervosi provenienti dalla parete vescicale e li invia alla corteccia cerebrale.

Innervazione della Vescica

• Il simpatico controlla il riempimento: la norepinefrina (NE) stimola la contrazione del collo vescicale e rilascia il muscolo detrusore.
• Il parasimpatico, in seguito all'attivazione dei recettori di stiramento, stimola il detrusore a contrarsi.
• L'acetilcolina (Ach) rilascia il collo.

Funzioni del Rene: Filtrazione, Riassorbimento e Secrezione

• La clearance renale rappresenta un volume di plasma depurato da una certa sostanza in 1 minuto.
• L'ultrafiltrazione è il primo passo nella formazione delle urine.
• Avviene a livello del glomerulo.
• L'ultrafiltrato è privo di cellule e proteine.

Barriera di Filtrazione

• La barriera di filtrazione è costituita da endotelio fenestrato, membrana basale e podociti.
• Il processo di filtrazione è passivo: dato dalla pressione di filtrazione.
• La lamina densa trattiene le molecole più grosse (> 69 kDa) e quelle con cariche negative.
• Il filtrato si accumula nello spazio di Bowman e viene convogliato nel tubulo.
• Acqua, elettroliti e glucosio sono filtrati; albumina ha diversi gradi di filtrazione; IgG e IgA non sono filtrati.
• L'ultrafiltrazione avviene perché le forze di Starling spingono il liquido nel lume dei capillari glomerulari verso lo spazio di Bowman.
• La pressione idrostatica del capillare è simile al capo afferente e efferente ed è elevata (45 mmHg).
• La filtrazione glomerulare corrisponde a circa 125 ml/min (180 l/die).
• Ciò corrisponde ad un flusso plasmatico renale (FPR) di circa 800 ml/min.

Caratteristiche del Rene

• Il coefficiente di filtrazione renale è elevato rispetto ad altri distretti corporei.
• Non viene misurato direttamente, ma si calcola: il calcolo si basa sul rapporto tra filtrazione glomerulare e pressione netta di ultrafiltrazione.
• K₁ = 12.5 ml/min/mmHg.
• Alterazioni patologiche del K₁ riducono il lume dei capillari, alterando la filtrazione glomerulare.
• Il flusso plasmatico renale (FPR) è circa il 20% della gettata cardiaca.
• Il flusso plasmatico renale determina VFG; Velocità di riassorbimento, la concentrazione e diluizione delle urine, la quantità di O2, sostanze nutrienti e il prelievo di CO2.
• I principali vasi di resistenza vascolare sono arteriola afferente, arteriola efferente e arteria interlobulare.
• Il Flusso plasmatico renale è costante per pressioni comprese tra 80 e 180 mmHg.
• Questo avviene grazie all'autoregolazione.

Autoregolazione

• L'autoregolazione è un meccanismo di feed-back intrinseco che mantiene la VFG relativamente costante al variare della pressione arteriosa.
• L'autoregolazione disaccoppia la funzione renale dalla pressione arteriosa.
• In sostanza è assicurare un VFG relativamente costante per permettere un controllo preciso dell'escrezione.
• In condizioni normali VFG=180I/die, il riassorbimento tubulare è circa 178.5I/die e l'escrezione 1.5l/die.
• In assenza di autoregolazione, l'aumento di pressione media determina un aumento della VFG.

Il Bilancio Tubolo-Glomerulare

• Meccanismo di autoregolazione impedisce grandi cambiamenti di VFG.
• Il meccanismo per adattare si chiama tubulo glomeruale.
• Il feedback tubulo-glomerulare è un meccanismo di segnalazione che fa capo alla macula densa.
• Modifiche del liquido tubulare influenzano VFG.
• Entra in gioco l'attivazione, da parte dei sensori della macula densa.

Sistema Renina-Angiotensina

• Sistema ormonale renale.
• L'angiotensina II è un vasocostrittore: agisce impedendo che VFG raggiunga livelli troppo bassi.

Eritropoietina

• Ormone glicoproteico.
• Prodotto dai fibroblasti peritubulari dei reni e dal fegato.
• La regolazione dell'eritropoiesi è la funzione principale.

Prostaglandine

• Acidi ciclopentanoici derivati dall'acido arachidonico.
• Mediatori dei processi derivanti dalle infiammazioni.
• Gli antinfiammatori non steroidei sono farmaci antiflogistici, antipiretici e analgesici.