Apparato Urinario - Fisiologia PDF

APPARATO URINARIO D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia L’unità funzionale del rene è detta NEFRONE. Esso è costituito dal capillare glomerulare, che filtra il sangue, e da un lungo tubulo, che opera processi di riassorbimento, secrezione ed escrezione tramite cui il sangue filtrato...

APPARATO URINARIO D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia L’unità funzionale del rene è detta NEFRONE. Esso è costituito dal capillare glomerulare, che filtra il sangue, e da un lungo tubulo, che opera processi di riassorbimento, secrezione ed escrezione tramite cui il sangue filtrato è trasformato in urina. Ogni rene contiene circa 1 milione di nefroni, la cui capacità funzionale diminuisce fisiologicamente con l’età. Il GLOMERULO è costituito da una fitta rete di capillari anastomizzati interposta tra due arteriole (a. afferente e a. efferente) => pressione idrostatica capillare elevata (circa 60 mmHg). Il glomerulo è avvolto dalla Capsula di Bowman che raccoglie il liquido filtrato e lo immette nel sistema tubulare. Il SISTEMA TUBULARE è costituito, procedendo in senso distale da: tubulo contorto prossimale, ansa di Henle (segmento discendente sottile e segmento ascendente spesso), tubulo contorto distale, tubulo collettore. L’insieme di più tubuli collettori corticali sboccano nel dotto collettore che si svuota nella pelvi renale tramite la papilla renale. Ogni rene contiene circa 250 dotti collettori che raccolgono l’urina proveniente da circa 4000 nefroni. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia In relazione a quanto i nefroni si approfondino nel rene, possono distinguersi nefroni corticali e nefroni iuxtamidollari con caratteristiche funzionali diverse. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia I nefroni corticali hanno il glomerulo a livello della zona corticale esterna, corta ansa di Henle e tubuli circondati dai capillari peritubulari. I nefroni iuxtamidollari hanno il glomerulo nella zona corticale a ridosso della midollare, lunga ansa di Henle e capillari specializzati (vasa recta) che svolgono un ruolo fondamentale nel meccanismo di concentrazione delle urine. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  FUNZIONI DEL RENE ELIMINAZIONE DEI PRODOTTI DI SCARTO I reni rappresentano il sistema principale dell’organismo per eliminare sostanze di scarto endogene ed esogene [Es. urea (dagli AA), acido urico (dagli acidi nucleici), creatinina (dal muscolo), urobilinogeno (dall’Hb), metaboliti ormonali, sostanze esogene (farmaci, additivi alimentari, inquinanti)]. REGOLAZIONE DELLA PRESSIONE ARTERIOSA Il rene gioca un ruolo chiave nella regolazione a lungo termine della pressione arteriosa tramite la capacità di aumentare o ridurre l’escrezione di sodio e acqua. Inoltre, interviene nella regolazione a breve-medio termine tramite la produzione di renina (attivazione del sistema renina-angiotensina-aldosterone). REGOLAZIONE BILANCIO IDRO-ELETTROLITICO Il bilancio idro-elettrolitico è mantenuto dal corretto equilibrio tra introiti ed eliminazione di liquidi e cibi. Il rene è fondamentale nella regolazione di tale equilibrio, grazie alla sua capacità di aumentare o diminuire l’escrezione di acqua e soluti in relazione alle necessità dell’organismo. Ad esempio, il rene regola i processi di riassorbimento- eliminazione di sodio riuscendo a mantenere la natriemia costante anche per variazioni dell’introito di sodio con la dieta superiori o inferiori di 10 volte rispetto al fabbisogno fisiologico. In tale modo, si evitano anche le alterazioni del volume del LEC e del volume ematico. Gli stessi processi di “aggiustamento” vengono realizzati per i vari elettroliti (potassio, calcio, magnesio, fosfati, cloro…) e per l’acqua. REGOLAZIONE EQUILIBRIO ACIDO-BASE Insieme al polmone e ai sistemi tampone ematici, il rene contribuisce al mantenimento del pH ottimale (7.4) regolando i processi di eliminazione e riassorbimento di acidi e basi. Il rene è l’unico sistema che possiede l’organismo per eliminare alcuni acidi derivanti dal metabolismo proteico, quali acido sulfurico e fosforico. REGOLAZIONE DELL’ERITROPOIESI Il rene regola la produzione di eritrociti tramite la produzione di eritropoietina (EPO). Si ricorda che la produzione di EPO viene stimolata dall’ipossia (vd. Sangue). REGOLAZIONE DELLA PRODUZIONE DI VITAMINA D3 Il rene, tramite fenomeni di idrossilazione, produce la forma attiva della vitamina D3 (calcitriolo), necessaria per il corretto metabolismo del calcio e del fosfato. GLUCONEOGENESI Il rene, nei periodi di digiuno prolungato, è in grado di produrre glucosio dagli AA e immetterlo nel circolo sanguigno. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Impariamo alcuni termini “tecnici”: DIURESI: quantità di urina eliminata nell'unità di tempo (nelle 24 ore o per die) MINZIONE: atto che determina l'espulsione dell'urina dalla vescica attraverso l'uretra POLIURIA: eccessiva eliminazione di urine (> 3 lt/die); può verificarsi, ad esempio, nel diabete mellito OLIGURIA: ridotta eliminazione di urine (< 500 ml/die); può verificarsi, ad esempio, nell’insufficienza renale ANURIA: mancata emissione di urine (< 100 ml/die); è considerata una condizione grave che indica la mancata funzionalità dell’apparato renale POLLACHIURIA: minzione frequente; di solito si accompagna alla poliuria POLIDIPSIA: aumento della sete che porta il paziente a bere grandi quantità di acqua; può essere causa o conseguenza della poliuria NICTURIA: frequente necessità di minzione durante la notte DISURIA: difficoltà nell’emissione di urina STRANGURIA: emissione di urina dolorosa e goccia a goccia, es. per ostruzione delle vie urinarie TENESMO: può essere vescicale o rettale; il paziente sente la necessità di mingere o evacuare ma non emette materiale D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  I processi che portano alla formazione dell’urina sono: 1. FILTRAZIONE GLOMERULARE 2. RIASSORBIMENTO di sostanze dal tubulo renale al torrente ematico 3. SECREZIONE di sostanze dal torrente ematico al tubulo renale Tali processi sono regolati in relazione alle esigenze dell’organismo. Escrezione urinaria di una sostanza = Sostanza filtrata – Sostanza riassorbita + Sostanza Secreta D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia In generale, il filtrato glomerulare ha la stessa composizione del sangue a meno delle proteine, la maggior parte delle quali non riesce ad attraversare il glomerulo renale. A livello tubulare, il riassorbimento permette di riassorbire acqua, elettroliti (sodio, potassio, fosfati, bicarbonati) e nutrienti (glu, AA), mentre la secrezione ha lo scopo di eliminare dal sangue sostanze di scarto (urea, urati, acido urico, creatinina), metaboliti ormonali, farmaci e di acidificare le urine tramite l’escrezione di H+. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia Ogni giorno vengono filtrati 180 litri di sangue. Il 100% del sangue in arrivo dall’arteriola afferente entra nel glomerulo. Di questo sangue, il 20% viene filtrato e passa nei tubuli renali, mentre l’80% va nei capillari peritubulari tramite l’arteriola efferente. Del filtrato tubulare, la maggior parte viene riassorbito nel torrente ematico tramite i capillari peritubulari, mentre meno dell’1% dei 180 litri iniziali viene eliminato con le urine (circa 1.5 litri). Quindi, più del 99% del sangue che entra nel rene ritorna alla circolazione sistemica. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  FILTRAZIONE GLOMERULARE Pf = (Pc – PB) – (πc – πB) = (60 – 15) – (28 – 0) = 45 – 28 = 17 mmHg A livello del glomerulo renale si verificano soltanto i processi di FILTRAZIONE D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  FILTRAZIONE GLOMERULARE Il processo di filtrazione glomerulare si attua tramite meccanismi simili a quelli descritti nei capillari sistemici. Il filtrato passa dal capillare glomerulare alla capsula di Bowman, che quindi rappresenta l’equivalente dell’interstizio nei capillari periferici. A questo livello però non si verificano fenomeni di riassorbimento (che poi si attueranno nei tubuli) poiché la pressione idrostatica intracapillare, sia in entrata (arteriola afferente) che in uscita (arteriola efferente) è sempre maggiore di quella oncotica. Si tratta infatti di una rete mirabile arteriosa (arteriola – capillare – arteriola) che consente di avere un sistema ad alta pressione che operi sempre e solo processi di filtrazione. La pressione netta di filtrazione può essere calcolata come la differenza tra pressione netta idrostatica e pressione netta oncotica. La pressione netta idrostatica, data dalla differenza tra pressione intracapillare e pressione intracapsulare, è di circa 40-45 mmHg, considerato che la pressione intracapillare è elevata (55-60 mmHg). La pressione netta oncotica (data dalla differenza tra pressione oncotica intracapillare ed intracasulare) è di circa 28 mmHg. Infatti, considerato che il filtro renale è relativamente impermeabile alle proteine, il filtrato della capsula di Bowman ha una pressione oncotica che può essere considerata uguale a zero. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Caratteristiche della membrana capillare glomerulare La membrana del glomerulo renale è costituita da: STRATO ENDOTELIALE MEMBRANA BASALE PODOCITI Questi strati costituiscono una barriera vera e propria che permette la filtrazione di elevate quantità di acqua e soluti ma blocca la filtrazione delle proteine plasmatiche. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Caratteristiche della membrana capillare glomerulare L’endotelio infatti è di tipo fenestrato, cioè le cellule sono perforate da piccoli pori, in modo da agevolare il passaggio di sostanze. La presenza di forti cariche negative, però, impedisce il passaggio di proteine plasmatiche. Anche la membrana basale, costituita da fibre collagene e proteoglicani, permette il passaggio di acqua e soluti ma blocca il passaggio delle proteine poiché ricca di cariche negative associate ai proteoglicani. Lo strato più esterno è rappresentato da cellule epiteliali peculiari che possiedono estroflessioni dette podociti che vanno a circondare le cellule endoteliali. Anche lo strato epiteliale possiede cariche negative atte a bloccare il passaggio di proteine. La membrana del capillare glomerulare, quindi, ha la caratteristica di essere molto spessa e ricca di carica negative per impedire il passaggio delle proteine, ma allo stesso tempo possiede pori che lasciano passare abbondanti quantità di acqua e soluti. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Il glomerulo è molto selettivo e il passaggio delle sostanze dipende dalla loro grandezza e carica elettrica. Ad esempio, l’albumina, nonostante abbia un diametro sufficientemente piccolo (6 nM con P.M. di 69.000 d) da potere attraversare i pori glomerulari (8 nM), non viene filtrata poiché ricca di cariche negative che vengono respinte dal filtro renale. In caso di nefropatia, l’alterazione del filtro renale permette il passaggio delle piccole proteine, e specialmente dell’albumina, nel filtrato glomerulare. In questi casi, si riscontrerà nel paziente PROTEINURIA o ALBUMINURIA, cioè presenza rispettivamente di proteine o albumina nelle urine. FILTRO MOLECOLARE FILTRO ELETTRICO < 5kDa -> SI 18-36 A 5-50 kDa -> parziale Cariche negative m. basale > 70 kDa -> NO D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  VELOCITÀ DI FILTRAZIONE GLOMERULARE VOLUME DI PLASMA FILTRATO DAL RENE NELL’UNITÀ DI TEMPO La VFG è di circa 125ml/min o 180lt/die e dipende dal flusso plasmatico renale: VFG = PRESSIONE NETTA DI FILTRAZIONE x Kf Pressione netta di filtrazione = Pc – PB – πc Kf = Coefficiente di ultrafiltrazione = permeabilità x superficie filtrante FRAZIONE DI FILTRAZIONE = VFG/FLUSSO PLASMATICO RENALE FF = 125/625 = 0.2 = 20% D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  VELOCITÀ DI FILTRAZIONE GLOMERULARE La velocità di filtrazione glomerulare (VFG) dipende da diversi parametri: 1. pressione idrostatica intracapillare (Pc) -> pressione arteriosa sistemica 2. pressione oncotica intracapillare -> proteine plasmatiche 3. pressione idrostatica ed oncotica intracapsulare 4. coefficiente di filtrazione capillare (Kf) -> permeabilità del capillare x superficie filtrante 1. PRESS. INTRACAPILLARE: le variazioni della Pc si ripercuotono in modo proporzionale sulla VFG (aumento Pc -> aumento VFG; diminuzione Pc -> diminuzione VFG). La Pc può essere modificata da: Pressione arteriosa sistemica (meccanismo bypassato dall’autoregolazione renale) Resistenza offerta dall’arteriola afferente Resistenza offerta dell’arteriola efferente 2. PRESS. INTRACAPSULARE: le variazioni della PB si ripercuotono in modo inversamente proporzionale sulla VFG (aumento PB -> diminuzione VFG; diminuzione PB -> aumento VFG). Le variazioni di PB, fisiologicamente, non incidono sulla regolazione della VFG, mentre diventano rilevanti in caso di patologie quali ostruzione del tratto urinario con conseguente aumento della pressione a monte (es. calcolosi dell’uretere). D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  VELOCITÀ DI FILTRAZIONE GLOMERULARE PRESS. ONCOTICA: il processo di filtrazione determina una concentrazione delle proteine plasmatiche a livello intracapillare la cui pressione oncotica aumenta di circa il 20-30%. Ad influenzare la pressione oncotica capillare contribuiscono sia la pressione oncotica arteriolare in entrata che la frazione di fitrazione. Se aumenta la pressione oncotica in entrata o la frazione di filtrazione, la VFG diminuisce. Bisogna ricordare che: VFG = FRAZIONE DI FILTRAZIONE x FLUSSO PLASMATICO RENALE FRAZIONE DI FILTRAZIONE = VFG / FLUSSO PLASMATICO RENALE Quindi, la frazione di filtrazione può essere modificata da una variazione del flusso plasmatico renale. Se il flusso plasmatico renale diminuisce, la frazione di filtrazione aumenta, la pressione oncotica aumenta e la VFG diminuisce. COEFFICIENTE DI FILTRAZIONE (Kf): (permeabilità x superficie filtrante) è proporzionale alla VFG, per cui un suo aumento causa aumento della VFG e viceversa. Essendo un parametro abbastanza stabile, non partecipa alla regolazione fisiologica della VFG, ma diventa rilevante in caso di patologie che alterano lo spessore della membrana capillare o l’area di filtrazione (ad esempio diabete mellito). Kf = VFG / PRESSIONE NETTA DI FILTRAZIONE D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Pressione arteriosa sistemica e VFG PRESSIONE ARTERIOSA SISTEMICA PRESSIONE GLOMERULARE VFG AUTOREGOLAZIONE RENALE REGOLAZIONE MIOGENICA MUSCOLATURA LISCIA ARTERIOLE FEEDBACK TUBULO-GLOMERULARE CONTRAZIONE CELLULE DEL MESANGIO D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  AUTOREGOLAZIONE RENALE Il FER è autoregolato entro un ampio intervallo di valori pressione arteriosa media (Pa) tra 80 e 200 mmHg. Il rene, grazie a meccanismi intrinseci di feedback, riesce a mantenere il flusso ematico renale costante in modo da assicurare una corretta VFG nonostante le variazioni di pressione arteriosa. Tale autoregolazione, come negli altri organi, è attuata allo scopo di mantenere un adeguato nutrimento dell’organo nonostante l’elevatissimo flusso ematico (“egoismo del rene”) ma ne beneficia l’intero organismo visto che l’autoregolazione permette un corretto controllo dell’escrezione renale di acqua e soluti. Se tali meccanismi non funzionassero, ogni aumento o diminuzione della pressione si ripercuoterebbe sulla VFG, quindi sulla quantità di filtrato, con conseguenti alterazioni sia della quantità riassorbita a livello tubulare che della quantità escreta con le urine. Ad esempio, se la pressione arteriosa aumentasse anche soltanto del 20% (da 100 mmHg a 120 mmHg), l’assenza di autoregolazione causerebbe un aumento corrispondente della VFG che, quindi, da 180 lt/die arriverebbe a 216 lt/die. Considerato che normalmente la quantità di filtrato riassorbita è di circa 178-179 lt/die, l’aumento della VFG non seguito dall’ulteriore controllo del riassorbimento tubulare produrrebbe l’eliminazione di 216-179 lt di urina al giorno, cioè ben 37 litri al giorno!!! Inoltre, ben presto l’organismo sarebbe depauperato del sangue circolante. Per tale ragione l'autoregolazione renale è di fondamentale importanza ed assicura che alle variazioni di pressione arteriosa sistemica non seguano forti variazioni della VFG e che il riassorbimento tubulare sia proporzionale alla VFG. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  RESISTENZA ART. AFF. FLUSSO PLASMATICO RENALE PRESS. INTRACAPILLARE VFG Se la resistenza dell’arteriola afferente aumenta, la pressione idrostatica glomerulare si riduce e di conseguenza si riduce la VFG. Al contrario, una vasodilatazione dell’arteriola afferente causa un aumento della pressione idrostatica e della VFG. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  RESISTENZA ART. EFF. PRESS. INTRACAPILLARE VFG RESISTENZA ART. EFF. FPR à FF à π VFG Se la resistenza dell’arteriola efferente aumenta, la pressione idrostatica glomerulare aumenta e di conseguenza aumenta la VFG. Però, bisogna considerare che la costrizione dell’arteriola efferente provoca una riduzione del flusso plasmatico renale e quindi della frazione di filtrazione e un aumento della pressione oncotica con conseguente riduzione della VFG. Quindi, una vasocostrizione lieve dell’arteriola efferente determina un aumento della VFG, mentre una vasocostrizione intensa determina una diminuzione della VFG. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia La RISPOSTA MIOGENICA dell’arteriola afferente contribuisce a mantenere costanti il flusso ematico renale e la VFG. Infatti, l’aumentato tensione della parete arteriosa causata dall’aumento pressorio determina una contrazione riflessa del muscolo lsicio arteriolare con conseguente vasocostrizione. Ciò causa un aumento della resistenza in entrata evitando l'eccessivo aumento del flusso ematico renale e della VFG quando aumenta la pressione sistemica. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Feedback tubulo-glomerulare Consiste nella capacità di regolare la resistenza delle arteriole afferenti ed efferenti in relazione alla concentrazione di NaCl “sentita” dalla macula densa. Il feedback tubuloglomerulare è attuato grazie alla presenza di una zona specializzata detta apparato juxta-glomerulare. Questo consta delle cellule della macula densa situate nel tratto iniziale del tubulo distale e delle cellule iuxtaglomerulari situate nelle pareti delle arteriole afferenti ed efferenti. Il passaggio di informazioni tra queste cellule consente di regolare la costrizione arteriolare, e quindi il flusso ematico renale e la VFG, il relazione alla situazione idro-elettrolitica rilevata a livello del tubulo distale. Le cellule della macula densa sentono le variazioni di NaCl che sono indice delle variazioni di volume. La diminuzione di NaCl nella macula densa determina una diminuzione della resistenza nell’arteriola afferente con conseguente aumento della pressione intracapillare allo scopo di riportare la VFG ai valori normali. Inoltre aumenta il rilascio di renina e attivazione del sistema renina-angiotensina- aldosterone che causa vasocostrizione dell’arteriola efferente, con conseguente aumento della pressione glomerulare e ripristino della VFG. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  VFG flusso lungo il tubulo flusso macula densa un segnale passa tra la macula densa e l’arteriola afferente contrazione arteriola afferente resistenza arteriola afferente Pressione idrostatica glomerulare VFG D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Regolazione nervosa, ormonale e paracrina della VFG Nella regolazione fisiologica della VFG i fattori principalmente coinvolti sono dunque la pressione idrostatica glomerulare e la pressione oncotica. Queste pressioni sono a loro volta controllate a livello nervoso, ormonale e paracrino. L'attivazione del sistema nervoso simpatico provoca costrizione delle arteriose renali e conseguente diminuzione del flusso ematico renale e della VFG. Il sistema simpatico normalmente esercita un’azione moderata che fisiologicamente influenza poco la VFG, mentre diventa rilevante in corso di patologie (es. emorragia) o di situazioni di stress. L’angiotensina II, ad effetto costrittore, è coinvolta nei fenomeni di autoregolazione renale. Noradrenalina, adrenalina ed entotelina in qualità di vasocostrittori riducono la VFG, mentre sostanze ad effetto vasodilatatorio quali ossido nitrico, prostaglandine (PGE2, PGI2) e bradichinina provocano un aumento della VFG. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Sistema nervoso simpatico e catecolamine circolanti Sia l’arteriola afferente che quella efferente sono innervate da fibre nervose del sistema simpatico che determinano vasocostrizione agendo sui recettori α1. Tuttavia, siccome vi sono molti più recettori α1 sulle arteriole afferenti, l’aumento dell’attività simpatica causa una diminuzione sia del FER che della VFG. > α1 su a. afferenti à diminuzione FER e VFG Angiotensina II L’AT-II costringe entrambe le arteriole determinando un aumento della resistenza e una diminuzione del flusso ematico. Tuttavia, le arteriole efferenti sono più sensibili all’angiotensina II che le arteriole afferenti, e questa diversa sensibilità si riflette sui suoi effetti sulla VFG. Brevemente, bassi livelli di angiotensina II determinano un aumento della VFG tramite la costrizione delle arteriole efferenti, mentre alti livelli di angiotensina II determinano una diminuzione della VFG tramite la costrizione delle arteriole sia afferenti che efferenti. Bassa AT-II à a. efferenti à aumento VFG Alta AT-II à a. afferenti ed efferenti à diminuzione VFG  Peptide natriuretico atriale (ANP) L’ANP causa vasodilatazione delle arteriole afferenti e vasocostrizione delle arteriole efferenti. Poiché l’effetto vasodilatatore dell’ANP sulle arteriole afferenti è maggiore dell’effetto vasocostrittore sulle arteriole efferenti, si determinerà una diminuzione globale della resistenza vascolare renale che determina un aumento del FER. La vasodilatazione delle arteriole afferenti e la costrizione delle arteriole efferenti determinano entrambe un aumento della VFG. > vasodilataz. a. afferenti à aumento FER e VFG Prostaglandine Il rene produce PG-E2 e PG-I2 che causano una vasodilatazione sia dell’arteriola afferente che di quella efferente. Vengono prodotte ad es. in seguito ad emorragia e modulano la vasocostrizione determinata dal sistema nervoso simpatico e dall’angiotensina II. I FANS inibiscono la sintesi delle prostaglandine e, quindi, interferiscono con l’effetto protettivo delle prostaglandine nei confronti della funzione renale in caso di emorragia. Dopamina A basse dosi, la dopamina causa vasodilatazione cerebrale, cardiaca, splancnica e delle arteriole renali e vasocostrizione delle arteriole del muscolo scheletrico e cutanee.  FLUSSO EMATICO RENALE Il flusso ematico renale è di circa 1100ml/min (22% Gc), quindi, molto elevato se rapportato al peso dell’organo. Lo scopo, oltre che fornire fornire nutrimento e rimuovere i prodotti di scarto, è proprio quello di assicurare la VFG e le funzioni escretrici dei reni. La maggior parte del flusso ematico renale è diretto alla zona corticale, mentre solo l’1-2% alla zona midollare che è nutrita dai vasa recta. Anche la quantità di ossigeno consumata dal rene è elevatissima ed eccede il fabbisogno metabolico. Grande parte di questo consumo di ossigeno è correlata all'alto riassorbimento attivo di Na+ nei tubuli renali. Infatti, in caso di riduzione del flusso ematico renale e della VFG, diminuisce la quantità di Na+ filtrato,e quindi di Na+ da riassorbire a livello tubulare con conseguente minore consumo di ossigeno. -> Il consumo renale di ossigeno varia proporzionalmente al riassorbimento tubulare di sodio che a sua volta dipende dalla VFG e dalla quantità di Na+ filtrato. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia FLUSSO EMATICO RENALE = PRESSIONE ARTERIA RENALE – PRESSIONE VENA RENALE RESISTENZA VASCOLARE RENALE TOTALE Q = ΔP/R Press. arteria renale = Pressione arteriosa sistemica Pressione venosa renale = 3-5 mmHg Resistenza vascolare totale = resistenza offerta principalemte da arterie interlobulari e arteriole (regolazione da parte di sistema nervoso simpatico, ormoni e sostanze paracrine). Un aumento della resistenza vascolare renale a qualsiasi livello induce una riduzione del flusso ematico renale, mentre una diminuzione della resistenza aumenta il flusso ematico renale se la pressione delle arterie e delle vene renali restano costanti. Le modificazioni della pressione arteriosa sistemica, quindi della pressione in entrata dall’arteria renale, potrebbero influenzare il flusso ematico renale, ma i reni hanno meccanismi di controllo specifici per mantenere il flusso ematico renale e la VFG costanti per variazioni della pressione arteriosa comprese tra 80 e 180 mmHg (autoregolazione). D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Dieta iperproteica e VFG Il flusso ematico renale e la VFG possono aumentare nelle diete ad alto contenuto proteico. È stato dimostrato che già 1-2 ore dopo un pasto iperproteico si verifica un aumento del 20-30% di tali parametri. Ciò sembra essere dovuto al fatto che il pasto proteico provoca un aumento degli AA circolanti con conseguente aumento del riassorbimento tubulare di AA. Considerato che gli AA vengono riassorbiti in simporto con il Na+, all’aumentato riassorbimento di AA seguirà un aumentato riassorbimento di Na+ nel tubulo prossimale con conseguente diminuzione di NaCl nel tubulo distale che viene percepito dalla macula densa. Si attiverà quindi il feedback tubulo- glomerulare che porta ad una diminuzione della resistenza dell’arteriola afferente e conseguente aumento del flusso ematico renale e della VFG. Un meccanismo simile si verifica in caso di iperglicemia, poiché anche il glucosio è riassorbito insieme al Na+. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  CLEARANCE RENALE VOLUME DI PLASMA CHE È DEPURATO DI UNA CERTA SOSTANZA NELL’UNITÀ DI TEMPO. È un parametro che può essere utilizzato per valutare la funzione escretoria del rene, il flusso plasmatico renale, la filtrazione glomerulare, le funzioni tubulari. Carico filtrato: quantità di sostanza che viene filtrata in un minuto dai reni Carico tubulare: quantità di sostanza che viene riassorbita o secreta dai tubuli in un minuto Carico escreto: quantità di sostanza che viene escreta in un minuto con le urine D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  CLEARANCE RENALE VOLUME DI PLASMA CHE È DEPURATO DI UNA CERTA SOSTANZA NELL’UNITÀ DI TEMPO. È un parametro che può essere utilizzato per valutare la funzione escretoria del rene, il flusso plasmatico renale, la filtrazione glomerulare, le funzioni tubulari. CLEARANCE = VELOCITÀ ESCREZIONE / CONCENTRAZIONE PLASMATICA Cx = Ux x V Us = concentrazione urinaria della sostanza V = flusso urinario (ml/min) Px Ps = concentrazione plasmatica della sostanza VFG = Ux x V / Px = Cx D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  CLEARANCE DELL’INULINA Se una sostanza è totalmente filtrata ma non è né riassorbita né secreta possiamo calcolarne la clearance come indice di funzionamento glomerulare. Questo è il caso dell’inulina, polisaccaride esogeno, che può essere somministrato ev per valutare la VFG. Filtrata Non riassorbita Non secreta Cinulina = VFG D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  Rapporto di Clearance = Cx / Cinulina Cx / Cinulina = 1 Se la clearance della sostanza x è uguale alla clearance dell’inulina, tale sostanza è filtrata ma non riassorbita né secreta. Sarà un indicatore della VFG (es. creatinina). Cx / Cinulina < 1 Se la clearance della sostanza x è inferiore alla clearance dell’inulina, tale sostanza o non è filtrata (es. proteine) o è filtrata e poi riassorbita (es. Na+, Cl-, HCO3-, fosfati, urea, glucosio e aminoacidi). Cx / Cinulina > 1 Se la clearance della sostanza x è maggiore della clearance dell’inulina, la sostanza è sia filtrata che secreta (es. acidi e le basi organiche e, in certe condizioni, il K+). D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  CLEARANCE DELLA CREATININA Nella pratica clinica la valutazione della VFG viene effettuata misurando la clearance della creatinina. La creatinina è un prodotto endogeno del metabolismo muscolare e viene completamente filtrata a livello glomerulare. Nonostante una piccola quantità di creatinina sia secreta a livello tubulare, la misurazione della creatinina plasmatica è solitamente sovrastimata, quindi i due errori di misurazione si annullano e rendono la creatinina un ottimo indicatore della VFG nel paziente. Per misurare la clearance della creatinina dovremmo misurare l’escrezione urinaria, il volume urinario e la creatinemia. Però, considerato che clearance e concentrazione plasmatica della sostanza sono inversamente proporzionali, che il volume urinario è relativamente costante e che la quantità di creatinina escreta si modificherebbe per variazioni elevate della VFG, possiamo considerare come indice di funzionalità renale la CREATINEMIA: 0.7-1.5 mg/dl CLEARANCE CREATININA = C urinaria x Flusso urinario / C plasmatica Aumento: insufficienza renale C urinaria = quantità prodotta Diminuzione: atrofia muscolare Flusso urinario = stabile CLEARANCE CREATININA = 1 / CREATINEMIA D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  CLEARANCE DEL PAI Se il sangue è totalmente depurato di una sostanza, tale sostanza può essere utilizzata come indice di flusso plasmatico renale. La quantità di sostanza che arriva ai reni sarà uguale alla quantità escreta. Considerato che il sangue filtrato è il 20% del sangue che arriva al rene, una sostanza che è completamente ripulita dal sangue in entrata deve essere sia filtrata che secreta a livello tubulare. È il caso del PAI, la cui escrezione renale corrisponde al 90% circa della quantità che arriva al rene e quindi può essere considerato un indice abbastanza fedele del flusso plasmatico renale. Per maggiore precisione, si può aggiungere alla quantità escreta con le urine, la quantità di PAI che rimane a livello del sangue. FLUSSO PLASMATICO RENALE = UPAI x V / PPAI = CPAI 5.85 (mg/ml) x 1 (ml/min) / 0.01 (mg/min) = 585 ml/min 585 ml/min = 90% Flusso Plasmatico Renale ⇒Flusso Plasmatico Renale = 585:90=x:100 = 650 ml/min Se vogliamo calcolare il flusso ematico, dobbiamo tenere conto dell’ematocrito, poiché il sangue consta del plasma più le cellule: 650:55=x:100 x=650x100/55=1182 La frazione di filtrazione è quindi data dalla quantità filtrata sul flusso plasmatico renale: FF = VFG/FPR = 125/650 = 0.19 D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  CLEARANCE DEL GLUCOSIO Se la sostanza viene filtrata e poi riassorbita a livello tubulare, la clearance sarà uguale a zero. È il caso, ad esempio, del glucosio che, in condizioni fisiologiche viene totalmente riassorbito a livello del tubulo prossimale renale. Quando i valori di glicemia aumentano oltre la “soglia renale” (180mg/dl), la clearance del glucosio sarà > 0, quindi si troverà glucosio nelle urine (glicosuria). D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia  CARICO TUBULARE MASSIMO Massima quantità di una sostanza che può essere riassorbita o secreta dalle cellule tubulari in un minuto SOGLIA RENALE Concentrazione plasmatica di una sostanza a cui questa compare nelle urine Per molte sostanze riassorbite o secrete esiste un limite alla velocità con cui la sostanza può essere trasportata. Ciò determina il TRASPORTO MASSIMO di una sostanza che è dovuto alla saturazione del sistema di trasporto specifico coinvolto quando la quantità di soluto liberata nel tubulo (CARICO TUBULARE) eccede la quantità di trasportatori. ESEMPIO: GLUCOSIO In condizioni fisiologiche tutto il glucosio filtrato viene riassorbito a livello del tubulo prossimale. Quando il carico filtrato supera la capacità dei trasportatori si avrà glicosuria, cioè perdita di glucosio con le urine. Il carico tubulare massimo per il glucosio è di 375mg/ min mentre il carico filtrato è pari solo a circa 125mg/min. In condizioni in cui aumenta la VFG o aumenta la concentrazione plasmatica di glucosio, il carico filtrato eccede il carico tubulare massimo (375mg/min), quindi il glucosio filtrato in eccesso viene eliminato con le urine. Il valore di glicemia per cui compare glicosuria è detto SOGLIA RENALE ed è inferiore al carico tubulare massimo: 180-200mg/dl. Ciò è dovuto al fatto che alcuni nefroni raggiungono il carico tubulare massimo prima di altri. Quando tutti i nefroni hanno saturato la massima capacità di riassorbire glucosio, si raggiunge il carico tubulare massimo. Ciò si verifica nel DIABETE MELLITO. D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia Riassumendo: Se la clearance di una sostanza è uguale alla VFG, significa che la sostanza filtrata non è riassorbita, nè secreta (Es. Inulina, creatinina). Se la clearance di una sostanza è maggiore della VFG, vuol dire che la sostanza filtrata è poi secreta a livello tubulare (Es. PAI). Se la clearance di una sostanza è minore della VFG, vuol dire che la sostanza filtrata è poi riassorbita a livello tubulare (Es. glucosio). D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia D. Puzzo – Lezioni di Fisiologia