Filtrazione Glomerulare e Membrana Basale

Filtrazione Glomerulare

• La filtrazione dell'urina primaria avviene nelle anse capillari del glomerulo.
• La quota di filtrazione è determinata dalla differenza di pressione tra lo spazio capillare e il lume tubulare, nonché dalla superficie di filtrazione.
• La membrana basale glomerulare è un prodotto extracellulare delle cellule endoteliali ed epiteliali situate al di sopra di essa.
• La membrana basale è costituita da collagene di tipo IV, eparansolfato polianionico, laminina e fibronectina.
• Le particelle con raggio <18x10⁻¹⁰m sono completamente permeabili, mentre le particelle con raggio >44x10⁻¹⁰m sono impermeabili alla membrana basale filtrante.
• La membrana basale ha una funzione di setaccio meccanico e filtro anionico.

Funzione della Membrana Basale

• La membrana basale glomerulare ha un ruolo chiave nel filtrare il plasma per produrre l'urina primaria.
• Essa seleziona le sostanze che possono passare attraverso di essa, permettendo a piccole molecole di passare e trattenendo quelle più grandi.

Biochimica Patologica della Membrana Basale

• Variazioni nella carica della membrana basale (ad esempio, riduzione dell'eparansolfato o legame di immunocomplessi) possono influenzare la filtrazione delle proteine anioniche come l'albumina.
• Questo aumento della filtrazione di proteine può portare a proteinuria selettiva.
• Diverse condizioni, come la sindrome di Alport o la nefropatia diabetica, possono causare variazioni nella struttura della membrana basale, conducendo a diversi tipi di proteinuria, inizialmente selettiva e poi non selettiva.
• Le proteine a più alto peso molecolare possono filtrare a causa del deterioramento progressivo della funzione di filtrazione della membrana basale.

Riassorbimento delle Proteine

• Oltre alle piccole molecole, nel tubulo prossimale si riassorbe oltre il 90% di peptidi e proteine filtrate.
• I peptidi con peso molecolare <10KDa sono scissi nel lume da peptidasi dell'orletto a spazzola e assorbiti come amminoacidi.
• Le proteine sono assorbite per endocitosi, un processo dipendente dalla carica sulla membrana dell'orletto a spazzola.
• I residui vengono rilasciati nel lume tubulare insieme a enzimi lisosomiali, come l'N-acetil-β-D-glucosaminidasi (NAG).

Proteine Strutturali ed Enzimi

• Ogni segmento tubulare produce proteine strutturali ed enzimi specifici per il tipo di cellula.
• Queste proteine sono aggiunte ai componenti di base dell'urina.
• Esempi di proteine: γ-glutamiltranspeptidasi (nel tubulo prossimale) e glicoproteina di Tamm-Horsfall (parte ascendente dell'ansa di Henle).

Secrezione e Liberazione di Proteine

• La liberazione di proteine tubulari nell'urina può avvenire per turnover fisiologico (rinnovo cellulare).
• In caso di aumento della sintesi proteica (ormonale o farmacologica) o ipertrofia delle cellule tubulari, può verificarsi un aumento dell'escrezione di proteine.
• In condizioni di danno cellulare (tossine, ipossia o rigetto di trapianto) si assiste ad un’escrezione di proteine.
• Alcune proteine, come l'urogastrone e l'urochinasi, vengono secrete fisiologicamente nel tubulo.

Quantità di Proteine Espulse

• La quantità di proteine eliminate nelle urine in un giorno varia normalmente tra 40 e 80 mg.
• Tuttavia, una quantità fino a 150 mg è considerata fisiologica.
• La concentrazione proteica varia da 2 a 8 mg/dL, a causa della variabilità del volume urinario (tra 1000 e 1500 mL al giorno).

Analisi delle Proteine nell'Urina

• La presenza di proteine nell'urina è valutata semi-quantitativamente tramite test.
• La proteinuria si verifica quando la quantità di proteine supera i 150 mg in una raccolta urinaria delle 24 ore.
• L'albumina è un tipo di proteina che può essere rilevata come segno di inizio di una malattia renale.

Analisi dell’Urina

• L'analisi dell'urina comprende valutazioni visuali (colore, aspetto, volume) e chimiche (pH, glucosio, bilirubina, nitriti, sangue, urobilinogeno, proteine, chetoni, leucociti, creatinina, densità).
• L'analisi microscopica valuta il sedimento urinario (cellule uroteliali alte e basse, cilindri ialini, granulosi, RBC, cristalli di urato, urati amorfi, cristalli di acido urico, ossalato di calcio, fosfato di calcio, fosfato ammonio magnesiaco, parassiti come Trichomonas e schistosoma, funghi, muco).
• Le alterazioni della presenza o assenza dei suddetti elementi può associarsi a malattie renali o di altri organi.

Tipi di Proteinuria

• Si categorizzano i tipi di proteinuria in prerenale, glomerulare, tubulare, post-renale, e glomerulo-tubulare.
• La proteinuria prerenale è causata da un aumento delle proteine di basso peso molecolare nel plasma (es. proteinuria di Bence Jones, mioglobinuria, emoglobinuria).
• La proteinuria glomerulare deriva da un danneggiamento della membrana basale glomerulare.
• La proteinuria tubulare è causata da problemi nel riassorbimento delle proteine nel tubulo renale, con conseguente perdita in eccesso di proteine di basso peso molecolare.
• La proteinuria post-renale, invece, è associata ad emorragie o infiammazioni nelle vie urinarie.
• La proteinuria glomerulo-tubulare combina elementi tipici delle prime 2 forme di proteinuria.

Proteinuria di Bence Jones

• Le proteine di Bence Jones sono catene leggere libere di immunoglobuline del tipo κ o λ.
• Hanno un peso molecolare di 22 kDa.
• Il loro punto isoelettrico è compreso tra 6,5 e 9,5.
• Le proteine di Bence Jones si rilevano con immunofissazione su gel di agarosio, seguito da reazione immunologica con antisieri. La quantificazione può essere fatta con metodi turbidimetrici o nefelometrici, rappresentando un marker diagnostico del mieloma multiplo.

Sindrome Nefrosica

• La sindrome nefrosica è caratterizzata da proteinuria (>3,5 g/24 ore), ipoalbuminemia (<2,5 g/dL) ed edema.
• L'aumentata permeabilità della membrana glomerulare è la causa principale della perdita di albumina.
• È collegata ad una vasta gamma di condizioni, tra cui malattie immuno-mediate o diabete.
• Presenta spesso una proteinuria glomerulare e tubulare non selettiva.

Glomerulonefrite

• I sintomi tipici sono proteinuria ed ematuria.
• Un'infiammazione della membrana basale glomerulare a causa di immunocomplessi (come nel LES), anticorpi contro la membrana basale o infiltrazione delle cellule da linfociti T, possono manifestarsi in una serie di condizioni nefropatiche.
• Un'insufficienza della filtrazione (≤50%) può causare un aumento dell'urea e della creatinina nel sangue e una diminuzione della clearance della creatinina.

Proteinuria in Gravidanza

• La proteinuria è un sintomo importante nella gestazione patologica, come la preeclampsia.
• È associata ad un aumento della pressione sanguigna a partire dalla 20a settimana di gestazione, edema e proteinuria.
• Il rapporto sFlt-1/PIGF nel siero può essere utile per diagnosticare la gestazione patologica e monitorare il decorso della gravidanza.

Microproteine

• Le microproteine con peso molecolare <40 kDa vengono filtrate e riassorbite nel tubulo.
• Un aumento di tali microproteine nelle urine può indicare un danno nella funzione tubulare, non legato a problematiche glomerulari.
• Tuttavia, la β2-microglobulina viene usata in modo routinario nella diagnosi di alcune malattie immunitarie, come il mieloma multiplo.
• Tra le microproteine, sono utilizzate anche la cistatina C, la proteina legante il retinolo (RBP) e la α₁-microglobulina

Microalbuminuria

• La microalbuminuria si riferisce alla quantità di albumina escreta nelle urine e non alle dimensioni delle particelle e si misura tramite nefelometria o turbidimetria.
• Si considera un segno precoce e sensibile della nefropatia diabetica.
• Un cutoff di 20-300 mg/L di albumina nelle urine viene considerato microalbuminuria.
• Oltre 300mg/L è macroalbuminuria.
• Il monitoraggio e le indicazioni per lo screening della microalbuminuria nei pazienti diabetici sono considerazioni aggiuntive nel trattamento e cura di questa condizione.

Rigetto di Trapianto

• La proteinuria presente durante il riggetto di trapianto renale è spesso di tipo tubulare nella forma acuta (dovuta all'infiltrazione dei linfociti T) e mista glomerulo-tubulare nelle forme tardive.

Nefropatia Diabetica

• Le alterazioni nella nefropatia diabetica sono spesso caratterizzate da un ispessimento della membrana basale glomerulare e ipertrofia del glomerulo, inizialmente associato ad un aumento del filtrato glomerulare.
• Questi cambiamenti possono portare a lesioni a causa della perdita di selettività per gli ioni nella membrana basale e una proliferazione del mesangio.
• Un segno precoce è un aumento dell'escrezione di albumina nelle urine (microalbuminuria), misurabile tramite metodi immunologici, prima della comparsa di proteinuria elevata (macroalbuminuria), visibile con metodi standard.
• L'urina raccolta, prima dell'analisi, deve essere conservata a 4°C e miscelata con attenzione dopo lo scongelamento.