Meccanismo Filtrante dei Reni

Filtrazione Glomerulare

• La filtrazione del plasma per produrre l'urina primaria avviene nei capillari del glomerulo.
• La quantità di filtrazione è determinata dalla differenza di pressione tra lo spazio capillare e il lume tubulare, e dalla superficie di filtrazione.
• La membrana basale glomerulare è il prodotto extracellulare delle cellule endoteliali ed epiteliali che la sovrastano. Essa è l'equivalente morfologico-biochimico della filtrazione.

Dove si produce l'urina

• L'urina primaria si forma nei nefroni dei reni.

Come viene espulsa l'urina

• L'urina viene espulsa dai nefroni nei reni, nei condotti di raccolta renali, attraverso l'uretere, nella vescica urinaria, ed infine fuori dall'uretra.

Membrana Basale Glomerulare

• La membrana basale glomerulare è composta da collagene di tipo IV che forma una rete fitta.
• L'eparansolfato polianionico si deposita sulla rete di collagene.
• La laminina e la fibronectina sono elementi di contatto con le cellule adiacenti.

Funzione della Membrana Basale Filtrante

• La membrana basale filtrante è completamente permeabile a particelle con un raggio fino a 18x10⁻¹⁰m.
• La membrana basale filtrante è impermeabile a particelle con un raggio maggiore di 44 x 10⁻¹⁰m.

Funzione della Membrana Basale (carica)

• Nell'ambito intermedio di raggio molecolare, le particelle si dividono in cationiche (carica +) e anioniche (carica -).
• La membrana basale agisce come un setaccio meccanico e filtro anionico.

Biochimica Patologica

• La riduzione dell'eparansolfato o il legame di immunocomplessi sulla membrana basale può aumentare la filtrazione di proteine anioniche come l'albumina, causando proteinuria selettiva.
• Variazioni strutturali della membrana basale (congenite come nella sindrome di Alport o acquisite come nella nefropatia diabetica) portano ad una proteinuria glomerulare selettiva che può evolvere in una proteinuria non selettiva con proteine a peso molecolare più elevato.

Riassorbimento delle Proteine

• Nel tubulo prossimale, oltre le sostanze a basso peso molecolare, vengono riassorbiti più del 90% dei peptidi e delle proteine filtrati.
• I peptidi con peso molecolare inferiore a 10 KDa vengono scissi nel lume da peptidasi dell'orletto a spazzola, venendo assorbiti come amminoacidi dalle cellule.
• Le proteine vengono riassorbite per endocitosi dopo aver legato la membrana dell'orletto a spazzola. Sono scisse enzimaticamente e rilasciate come residui insieme a enzimi lisosomiali (come N-acetil-β,D-glucosaminidasi).

Proteine strutturali ed enzimi

• Ogni segmento tubulare produce proteine strutturali ed enzimi specifici della cellula, aggiungendosi ai componenti base dell'urina.
• La y-glutamiltranspeptidasi è un componente dell'orletto a spazzola e si trova nel tubulo prossimale.
• La glicoproteina di Tamm-Horsfall (uromodulina) è rilasciata dalle cellule della parte ascendente dell'ansa di Henle.

Secrezione e liberazione di proteine

• La liberazione di proteine tubulari nell'urina può avvenire per turnover fisiologico (rinnovamento cellulare), aumento del turnover (da ormoni o farmaci) o ipertrofia delle cellule tubulari (nelle nefropatie diabetiche iniziali) che aumentano la secrezione di enzimi lisosomiali.
• Danni cellulari (tossine, ipossia, rigetto del trapianto) portano a secrezione di proteine, come l'urogastrone dall'ansa di Henle e l'urochinasi dal tubulo distale.
• La quantità di proteine normalmente escrete in un giorno varia da 40 a 80 mg, ma è considerata fisiologica fino a 150 mg. La concentrazione proteica urinaria varia da 2 a 8 mg/dL.

Analisi delle Proteine nell'urina

• I risultati dell'analisi delle proteine nelle urine sono semicuantitativi.
• La proteinuria esiste con valori uguali o superiori a 150 mg di proteina in una singola minzione di 24 ore.
• Può rilevare malattie renali in fase iniziale anche in assenza di sintomatologia. L'albumina è un tipo di proteina che può indicare malattie renali in fase iniziale.

Analisi dell'urina (Patologie associate)

• L'analisi dell'urina studia vari parametri per individuare eventuali patologie, come problemi al rene e vie urinarie, fegato, metabolismo, tumori o squilibri acido-base.
• Vengono osservati leucociti, nitriti, urobilinogeno, proteine, pH, sangue, peso specifico, chetoni, bilirubina, glucosio.

Analisi dell'urina (Esami)

• L'esame visivo studia il colore, l'aspetto (limpido, torbido) e il volume.
• L'esame chimico analizza pH, glucosio, bilirubina, nitriti, sangue, urobilinogeno, proteine, chetoni, creatinina e densità (tra 1005 e 1025).
• L'esame microscopico osserva WBC, batteri, cristalli e RBC.

Proteine nell'urina

• La presenza di proteine nell'urina può alterare il colore di alcuni indicatori acido-base, senza modificare il pH.
• Ad esempio, il blu di tetrabromofenolo tamponato a pH 3, in assenza di proteine, si presenta giallo, mentre in presenza, diventa blu.

Forme di Proteinuria

• Proteinuria prerenale: Aumento dell'eliminazione di proteine a basso peso molecolare nel siero (ad esempio Bence Jones, mioglobina, emoglobina).
• **Proteinuria glomerulare:**Variazioni della funzione di filtro (infiammazione, variazioni strutturali della membrana basale glomerulare) causano l'eliminazione di proteine >67 KDa.
• **Proteinuria tubulare:**Problemi di riassorbimento tubulare causano eliminazione di proteine a basso peso molecolare.
• **Proteinuria post-renale:**Eliminazione di proteine >250 KDa nelle emorragie post-glomerulari e nelle infiammazioni delle vie urinarie.

Proteinuria di Bence Jones

• Le proteine di Bence Jones sono catene leggere di immunoglobuline (tipo κ o λ), con peso molecolare di 22 KDa.
• Il punto isoelettrico è tra 6,5 e 9,5.
• La presenza di queste catene nelle urine è un sintomo del mieloma multiplo. Le tecniche di rilevazione comprendono immunofissazione e elettroforesi su gel di agarosio seguita da reazione immunologica con antisieri anti κ o λ. La quantificazione può essere fatta tramite metodi nefelometrici o turbidimetrici.

Sindrome Nefrosica

• La sindrome nefrosica è caratterizzata da proteinuria (> 3,5 g/24 h), ipoalbuminemia (< 2,5 g/dL) ed edema.
• La perdita di albumina è dovuta all'aumento della permeabilità della membrana glomerulare legata a cause immunologiche o al diabete. Si presenta con proteinuria glomerulare e tubulare non selettiva.

Glomerulonefrite

• Proteinuria ed ematuria.
• Riduzione della funzionalità filtrante (< 50%) comporta aumento di urea e creatinina nel siero, e riduzione della clearance della creatinina.
• La genesi è immunologica (immunocomplessi, anticorpi contro la membrana, infiltrazione cellulare dei linfociti).

Proteinuria in Gravidanza

• La proteinuria diviene imponente nella gestazione, specialmente nella fase iniziale (preeclampsia).
• È associata ad aumento della pressione arteriosa (30 mmHg) e a partire dalla ventesima settimana, con edema e proteinuria.
• Può essere collegata a fattori come sFlt-1:PIGF ratio nel siero, e proteine come soluble fms-like tyrosine kinase 1 (antiangiogenico) e placental growth factor (proangiogenico).

Microproteine come marcatori

• Le proteine con peso molecolare inferiore a 40 KDa vengono filtrate interamente e riassorbite dal tubulo.
• L'aumento di queste proteine nelle urine può indicare un difetto nella funzione tubulare. Queste proteine includono la β2-microglobulina, cistatna C, proteina legante il retinolo (RBP), a₁-microglobulina, enzimi come lisozima, N-acetil-β,D-glucosaminidasi e NGAL. Sono utilizzate nella diagnosi di malattie immunitarie.
• Le microproteine possono servire come indicatore di lesioni tubulari, specialmente nelle nefriti interstiziali, nefrotossicità da farmaci, amminoglicosidi, e forniscono informazioni per la diagnosi.

Rigetto di trapianto renale

• La proteinuria associata al rigetto di trapianto renale è prevalentemente tubulare nella forma acuta e mista glomerulare-tubulare nelle forme tardive. Si presenta in conseguenza dell'infiammazione da linfociti T.

Nefropatia diabetica

• La nefropatia diabetica presenta alterazioni, come ispessimento della membrana basale glomerulare, ipertrofia glomerulare, aumento del filtrato glomerulare iniziale, ma con successiva perdita di selettività e deposizione ialina, proliferazione del mesagio (cellule interstiziali con infiltrazioni di linfociti).
• Il monitoraggio è cruciale dato che è causa primaria di malattia renale cronica negli USA e seconda in Italia, arrivando in molti casi alla dialisi.
• Un segno precoce è l'aumento di escrezione albumina (maggiore di 20mg/L nell'urina), che inizialmente non è rilevabile a vista, ma richiede metodi immunologici specifici per la quantificazione .
• La presenza di un aumento dell'escrezione urinaria di albumina (UAE) è marcatore di malattia cardiovascolare.
• L'urina raccolta può essere conservata a 4°C per due settimane, o congelata (con attenzione al miscelamento post-scongelamento) per analisi successive.
• Il termine "microalbuminuria" si riferisce alla quantità di albumina escreta, non alla sua dimensione, e i valori normali da monitorare si trovano tra 20 e 300 mg/L nell'urina delle 24 ore. Microalbuminuria non si sviluppa in tutti i diabetici, e il controllo glicemico può riportarla a valori normali. Tuttavia, fino al 30% dei diabetici con microalbuminuria si svilupperà macroalbuminuria (segnale di nefropatia) entro 10 anni. Lo screening per la microalbuminuria dovrebbe essere effettuato regolarmente in presenza di diabete tipo II. Nel diabete tipo I, lo screening si consiglia dopo 5 anni dalla diagnosi. E' importante che lo screening non sia effettuato in caso di condizioni che possono aumentare l'escrezione di albumina nell'urina.