Funzione Renale e Azotemia PDF

FUNZIONE RENALE E AZOTEMIA L'aumento dell'azotemia, ovvero la presenza nel sangue di sostanze di scarto azotate non eliminate, è un chiaro segno di insufficienza renale. Questo può essere dovuto a una ridotta capacità di eliminazione di queste sostanze da parte dei reni. Inoltre, un ridotto metaboli...

FUNZIONE RENALE E AZOTEMIA L'aumento dell'azotemia, ovvero la presenza nel sangue di sostanze di scarto azotate non eliminate, è un chiaro segno di insufficienza renale. Questo può essere dovuto a una ridotta capacità di eliminazione di queste sostanze da parte dei reni. Inoltre, un ridotto metabolismo proteico, causato da malnutrizione proteica o da una diminuzione dell'apporto di proteine in condizioni come le epatopatie, può influenzare i livelli di azotemia. Clearance Osmolare La clearance di un soluto indica il volume di plasma che, passando attraverso il rene, viene completamente depurato da quel soluto in un minuto. La clearance osmolare, in particolare, misura il volume di plasma depurato da tutti i soluti. Questa clearance è correlata al volume di acqua libera eliminata con l'urina ed è calcolata come: (Osmolarità urinaria x Volume urinario) / Osmolarità plasmatica Il valore normale della clearance osmolare è di circa 1,5-2 mL/min. Interpretazione: Se il volume di plasma depurato è il doppio e il volume di urina è inferiore al normale, il rene sta diluendo il plasma. Se il valore della clearance è più alto (es. 3), il rene sta concentrando le urine in modo maggiore rispetto alle normali condizioni. FILTRAZIONE GLOMERULARE Esaminiamo i processi di filtrazione che avvengono a livello del nefrone: 1. Membrana Filtrante: La membrana basale, situata sotto l'endotelio dei capillari glomerulari, è il principale filtro. Le cellule epiteliali con ampi spazi (finestre) permettono il passaggio di tutto, tranne le proteine, che vengono selezionate a livello della membrana basale. I pedicelli dei podociti formano un ulteriore filtro. 2. Selezione delle Proteine: Le proteine non passano attraverso la membrana filtrante principalmente per due motivi: 1. Dimensioni: Le proteine sono troppo grandi per passare facilmente (anche se alcune piccole proteine potrebbero passare). 2. Cariche Negative: La membrana basale ha cariche negative fisse che respingono le proteine, anch'esse cariche negativamente. 3. Destrani e Filtrazione: L'utilizzo di destrani (macromolecole di glucosio) con cariche diverse ha permesso di studiare come la carica influisce sulla filtrazione: Destrano Neutro: Passa liberamente fino a 2-4 nm di diametro, poi il passaggio si riduce. Destrano Anionico: Passa meno a causa della repulsione delle cariche negative. Destrano Cationico: Passa di più per attrazione delle cariche. Condizioni Patologiche: In alcune patologie, si possono perdere le cariche negative della membrana, permettendo il passaggio di alcune proteine. 4. Sostanze Filtrate: Inulina e fosfato passano liberamente attraverso il filtro glomerulare (rapporto di concentrazione plasma/filtrato = 1). L'inulina (5000-6000 dalton) è considerata il limite per una filtrazione libera. L'emoglobina e l'albumina, di solito, non passano. Il calcio passa solo parzialmente (60%), perché il 40% è legato a proteine e quindi non  filtrabile. Andamento dei Soluti Lungo il Nefrone Il rapporto tra la concentrazione luminale (nel lume del tubulo) e plasmatica dei soluti varia lungo il nefrone: Tubulo Prossimale: Sodio, Potassio, Cloro: Vengono riassorbiti in modo isoosmotico (concentrazione uguale al plasma alla fine del tubulo). Glucosio: Viene completamente riassorbito (rapporto da 1 a 0). Bicarbonato: Viene parzialmente riassorbito (rapporto da 1 a 0.2). Inulina e Creatinina: Non riassorbite; la concentrazione aumenta per il riassorbimento di acqua (rapporto > 1). PAI (Acido para-amminoippurico): Oltre ad essere filtrato, viene anche secreto, quindi la concentrazione luminale aumenta di molto (rapporto fino a 20 volte maggiore). Proteine nel Filtrato: In condizioni normali, le proteine passano molto poco nel filtrato (circa 10 mg/L). La presenza di proteine, in particolare albumina, nel filtrato è un segno di alterazione della barriera filtrante. La perdita di albumina viene categorizzata in: normo/micro/macro albuminuria. L'assunzione della posizione eretta al mattino aumenta la quantità di proteine che passano attraverso la barriera. FILTRAZIONE GLOMERULARE E PROTEINURIA Velocità di Filtrazione Glomerulare (VFG): La VFG è considerata normale sopra i 90 mL/min. Una riduzione della VFG può portare a patologie renali croniche. Proteinuria: La presenza di proteine nelle urine, insieme alla VFG, indica il grado di normalità renale. Proteinuria ad Alto Peso Molecolare: Si verifica in patologie glomerulari, durante l'esercizio fisico, con la febbre, nel diabete. Può anche essere causata da fattori autoimmuni o problemi tubulari (perdita di proteine dopo il glomerulo). Rapporto Albumina/Creatinina: Un rapporto elevato indica una maggiore albuminuria e una minore filtrazione (quindi maggiore gravità). Pressione nel Circolo Renale Circolo Renale vs Sistemico: La pressione arteriosa nel circolo renale scende meno che nel circolo sistemico. Pressione Glomerulare: La pressione nei capillari glomerulari è alta (45-50 mmHg) grazie alla presenza di due arteriole: l'arteriola afferente (in entrata) e l'arteriola efferente (in uscita), che aggiunge resistenza. Pressione a Valle: La pressione nell'arteriola efferente si riduce ulteriormente (15 mmHg), ma rimane comunque più alta che alla fine delle arteriole sistemiche. Forze di Starling nel Glomerulo Pressione Idraulica:  È più elevata nel glomerulo, favorendo la filtrazione. La pressione idraulica nella capsula di Bowman (contro pressione), si oppone alla filtrazione. Il gradiente idraulico tra capillare e capsula di Bowman è più elevato nel glomerulo rispetto al circolo sistemico, e favorisce la filtrazione. Pressione Colloido-Osmotica: È quasi nulla nella capsula di Bowman. All'inizio del capillare glomerulare è di 25-29 mmHg, simile a quella dei vasi sistemici. Aumenta progressivamente lungo il capillare a causa della concentrazione delle proteine (il plasma filtrato si riduce del 20%), ma non supera mai quella idraulica. Filtrazione nel Glomerulo: Nel glomerulo si ha solo filtrazione, non riassorbimento. Modulazione della Filtrazione Glomerulare Le forze di Starling si possono modificare, influenzando la filtrazione. Coefficiente di Filtrazione (Kf): Esprime la permeabilità del filtro glomerulare, regolato dalle cellule mesangiali: La contrazione delle cellule mesangiali riduce Kf; il rilascio lo aumenta. Pressione del Capillare: Aumenta con la vasodilatazione dell'arteriola afferente o con la costrizione dell'arteriola efferente. Pressione nella Capsula di Bowman: Aumenta con ostacoli al flusso di liquido (es. calcoli renali), riducendo la filtrazione. Pressione Colloido-Osmotica: Una sua variazione altera la filtrazione. Pressione Arteriosa Sistemica: Aumenta la filtrazione, ma solo fino all'intervento di meccanismi di autoregolazione (angiotensina II o noradrenalina). Variazioni del Coefficiente di Filtrazione Un aumento di Kf (es. a causa del diabete) aumenta la filtrazione, ma anche la perdita di proteine, che a loro volta aumentano la pressione colloido-osmotica. Una maggiore filtrazione porta a una più rapida concentrazione delle proteine e a un raggiungimento anticipato del punto di equilibrio fra pressione idraulica e colloido-osmotica, con conseguente fine anticipata della filtrazione. Una riduzione di Kf, invece, riduce l'efficienza del processo di filtrazione. Le cellule del mesangio sono regolate da diversi fattori come l'istamina che fa rilasciare il muscolo liscio dei vasi, e il peptide natriuretico atriale che aumenta la diuresi. Effetto delle Pressioni sulla Filtrazione Un aumento della pressione idraulica nel capillare glomerulare aumenta la filtrazione. Un aumento della pressione idraulica nella capsula di Bowman riduce la filtrazione. Una maggiore pressione colloido-osmotica aumenta la tendenza al riassorbimento (non si verifica comunque), mentre la filtrazione si verifica. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio della fisiologia renale. FLUSSO PLASMATICO RENALE E FILTRAZIONE GLOMERULARE Flusso Plasmatico Renale (FPR): Normalmente, 100-150 mL di plasma al minuto passano  attraverso l'arteriola afferente nel rene. Una riduzione del FPR, causata da un'ostruzione dell'arteria renale o delle arteriole afferenti, influisce notevolmente sulla filtrazione glomerulare. Effetto del Flusso Rallentato: Se il flusso plasmatico renale è ridotto, la frazione di filtrazione (la percentuale di plasma che viene filtrata) aumenta, e il flusso ematico nel capillare è più lento. Questo permette all'acqua di uscire più rapidamente dai capillari glomerulari verso la capsula di Bowman. Di conseguenza, le proteine nel sangue si concentrano più rapidamente, aumentando la pressione oncotica (o colloido-osmotica). Effetto del Flusso Aumentato: Se il flusso plasmatico renale è elevato, il sangue scorre più velocemente attraverso il capillare. In questo caso, non c'è abbastanza tempo per l'acqua di uscire completamente dai capillari, quindi la frazione di filtrazione si riduce. Le proteine si concentrano meno, e la pressione colloido-osmotica aumenta più lentamente. Relazione FPR e Filtrazione: La filtrazione glomerulare aumenta con l'aumentare del flusso plasmatico renale e viceversa. La frazione di filtrazione si riduce con l'aumentare del flusso, e aumenta quando il flusso si riduce. Autoregolazione del Flusso Plasmatico Renale Importanza dell'Autoregolazione: L'autoregolazione del FPR è cruciale per mantenere stabile la filtrazione glomerulare. Meccanismo Miogeno: Quando la pressione arteriosa aumenta, le fibre muscolari lisce dei vasi renali si stirano e si contraggono per compensare l'aumento della pressione. In caso di aumento della pressione, il flusso inizialmente aumenta, ma viene poi riportato al  valore pre-aumento grazie alla risposta miogena. In caso di riduzione della pressione, il flusso si riduce inizialmente, ma poi aumenta per compensazione. Fattori Metabolici Locali: In altri tessuti, una riduzione del flusso ematico porta all'accumulo di H+, CO2, adenosina e K+, che causano vasodilatazione. Tuttavia, nel rene, questi meccanismi non sono primari, perché anche se si riduce il flusso renale, il rene ha comunque un'elevata perfusione che soddisfa le sue richieste metaboliche. Feedback Tubulo-Glomerulare: Questo meccanismo, che descriveremo in dettaglio, gioca un ruolo fondamentale nell'autoregolazione a basse pressioni nel rene. Regolazione della Filtrazione Glomerulare: Resistenza Arteriolare La filtrazione glomerulare dipende dalla pressione nel capillare glomerulare, la quale dipende dalle resistenze a monte (arteriola afferente) e a valle (arteriola efferente) del capillare. Effetto delle Variazioni della Resistenza Arteriolare: Vasocostrizione dell'Arteriola Afferente: Riduce la pressione nel capillare glomerulare, e quindi la filtrazione. Riduce anche il flusso ematico renale. Vasodilatazione dell'Arteriola Efferente: Riduce la pressione nel capillare glomerulare, e quindi la filtrazione. Aumenta il flusso ematico renale. Vasocostrizione dell'Arteriola Efferente: Aumenta la pressione nel capillare glomerulare, e quindi la filtrazione. Riduce il flusso ematico renale.  Vasodilatazione dell'Arteriola Afferente: Aumenta la pressione nel capillare glomerulare, e quindi la filtrazione. Aumenta il flusso ematico renale. In sintesi, l'autoregolazione nel rene si basa sul controllo della resistenza delle arteriole afferente e efferente. Effetto della Pressione di Perfusione sulla Filtrazione Autoregolazione del Flusso: Fino a una pressione di circa 80 mmHg, il flusso renale e la pressione capillare glomerulare restano relativamente costanti. Una riduzione della pressione di perfusione porta a una progressiva riduzione della resistenza nell'arteriola afferente e, se necessario, all'aumento della resistenza nell'arteriola efferente. Meccanismi: L'autoregolazione a pressione elevata è data dalla risposta miogena, mentre quella a basse pressioni è mediata dal feedback tubulo-glomerulare. Mantenimento della Filtrazione: Il flusso ematico renale, autoregolato, mantiene costante la filtrazione nonostante le variazioni di pressione arteriosa. La diuresi, tuttavia, aumenta all'aumentare della pressione arteriosa, anche se la filtrazione è mantenuta costante. Feedback Tubulo-Glomerulare  Apparato Juxtaglomerulare: È composto dalle cellule juxtaglomerulari che secernono renina e dalle cellule della macula densa, parte del tubulo distale, che si trova in prossimità delle arteriole. Aumento della Filtrazione: Se la filtrazione aumenta, una maggiore quantità di liquido arriva al tubulo distale (circa il 10% del filtrato). La macula densa, sensibile al cloro e al sodio, rileva questo aumento di flusso. La macula densa rilascia sostanze paracrine che provocano vasocostrizione nell'arteriola afferente, tramite l'adenosina. Questi fattori inibiscono la secrezione di renina. L'adenosina è un vasocostrittore nel rene, ma un vasodilatatore in altri tessuti (a causa di recettori diversi). Riduzione della Filtrazione: Se la filtrazione si riduce, la macula densa rilascia sostanze vasodilatanti che agiscono sull'arteriola afferente. Questo porta a un aumento della pressione nel capillare glomerulare e un ritorno alla normale filtrazione. La diminuzione della filtrazione e il calo di pressione attivano anche la secrezione di renina. Sensibilità della Macula Densa: Le cellule della macula densa rilevano variazioni del carico di sodio e cloro tramite specifici trasportatori. Riassunto dei Fattori Che Influenzano la Secrezione di Renina Riduzione della filtrazione glomerulare. Aumento dell'attività simpatica. Riduzione della pressione nell'arteriola afferente (rilevata dalle cellule juxtaglomerulari). Tutti questi stimoli si attivano in caso di riduzione della pressione arteriosa. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio della fisiologia renale. REGOLAZIONE DEL FLUSSO EMATICO RENALE E DELLA FILTRAZIONE GLOMERULARE: VASOCOSTRITTORI E VASODILATATORI In questa sezione, esploreremo i principali fattori che influenzano il tono delle arteriole afferente ed efferente del glomerulo renale, comprendendo come queste variazioni influenzino il flusso ematico renale e la filtrazione glomerulare. Fattori Vasocostrittori Sistema Nervoso Simpatico (Noradrenalina): Stimola i recettori alfa-adrenergici sia nell'arteriola afferente che in quella efferente, ma l'effetto è più pronunciato sull'afferente. Provoca vasocostrizione, riducendo sia la filtrazione che il flusso plasmatico renale. Angiotensina II: Ha un effetto limitato sull'arteriola afferente (dove sono presenti recettori che causano dilatazione).  Provoca una marcata vasocostrizione dell'arteriola efferente. Di conseguenza, riduce il flusso ematico renale, mentre la filtrazione può rimanere invariata o aumentare (se prevale la vasodilatazione dell'afferente). Endotelina: È un potente vasocostrittore dell'arteriola afferente, riducendo sia la filtrazione che il flusso ematico renale. Esistono due tipi di recettori per l'endotelina: ETa: Provoca costrizione. ETb: Provoca vasodilatazione indirettamente, inducendo il rilascio di ossido nitrico dalle cellule endoteliali. La distribuzione dei recettori ETa e ETb è diversa tra le arteriole afferente (più ETa) ed efferente (più ETb). Fattori Vasodilatatori Ossido Nitrico: Provoca il rilassamento di entrambe le arteriole, ma prevalentemente dell'afferente. Aumenta la pressione nel capillare glomerulare, incrementando sia la filtrazione che il flusso ematico renale. Prostaglandine: Hanno un effetto vasodilatatore sia sull'arteriola afferente che su quella efferente. La COX-2, costitutiva nel rene, è cruciale per l'autoregolazione del flusso renale. Le prostaglandine, rilasciate dalla macula densa, mediano la vasodilatazione dell'arteriola afferente, contrastando gli effetti vasocostrittori del sistema simpatico e aumentando il flusso ematico renale. La dilatazione di entrambe le arteriole causa una variazione minima della pressione nel  capillare glomerulare, con un effetto limitato sulla filtrazione. Interazione tra Vasocostrittori e Vasodilatatori nel Controllo Renale Risposta All'Ipotensione: In caso di ipotensione o ipovolemia, si attivano il sistema ortosimpatico (noradrenalina) e l'angiotensina II. La noradrenalina aumenta la resistenza, in particolare nell'arteriola afferente, riducendo il flusso renale. L'angiotensina II vasocostringe prevalentemente l'arteriola efferente, aumentando la pressione nel capillare glomerulare. Le prostaglandine dilatano l'arteriola afferente, mantenendo la pressione nel capillare glomerulare. L'effetto combinato è una riduzione del flusso renale per preservare la perfusione di altri organi vitali, ma con mantenimento della filtrazione glomerulare. Effetti dei FANS (Farmaci Anti-Infiammatori Non Steroidei): I FANS inibiscono la sintesi delle prostaglandine, impedendo la vasodilatazione in risposta a ridotta pressione di perfusione. Ciò comporta una riduzione del flusso ematico renale e della filtrazione glomerulare, con conseguente rischio di edema. L'uso prolungato di FANS può portare a gravi alterazioni renali, fino all'insufficienza. Interazione FANS e ACE Inibitori: L'uso combinato di FANS (che impediscono la vasodilatazione dell'afferente) e ACE-inibitori (che impediscono la vasocostrizione dell'efferente) può causare una drastica riduzione della pressione capillare glomerulare e della filtrazione. Effetti del Peptide Natriuretico Atriale (ANP) Il peptide natriuretico atriale (ANP) mira ad aumentare la filtrazione glomerulare. Agisce rilasciando l'arteriola afferente e costringendo l'arteriola efferente. Di conseguenza, la filtrazione glomerulare aumenta, mentre il flusso ematico renale rimane relativamente costante. Riassunto Il rene regola finemente la filtrazione glomerulare e il flusso ematico renale attraverso un equilibrio dinamico di fattori vasocostrittori e vasodilatatori. In condizioni di ipotensione, l'attivazione di noradrenalina, angiotensina II e prostaglandine contribuisce a mantenere la filtrazione glomerulare, anche se al costo di una riduzione del flusso ematico renale. L'utilizzo di FANS, inibendo la sintesi delle prostaglandine, compromette la capacità di autoregolazione renale, con gravi conseguenze per la funzionalità renale. Il peptide natriuretico atriale massimizza la filtrazione glomerulare tramite il rilascio dell'afferente e la costrizione dell'efferente. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio della fisiologia renale.