Post on 04-Jul-2019
Apparato UrinarioApparato Urinario
ReneRene
Apparato UrinarioApparato Urinario
ReneRene
Funzioni del ReneFunzioni del Rene
Corticale
Nefroni
Midollare
Pelvi renale
Escrezione prodotti di scarto delmetabolismo (urea, creatinina,acido urico) e sostanze esogene(farmaci, additivi alimentari)
Regolazione dell’equilibrio idrico-salino e dell’osmolarità dei liquidicorporei
Regolazione dell’equilibrio acido-base
Regolazione della pressionearteriosa (produzione di renina)
Secrezione di ormoni(eritropoietina) e produzionedella forma attiva della vit D
Pelvi renale
Uretere
Capsula
Escrezione prodotti di scarto delmetabolismo (urea, creatinina,acido urico) e sostanze esogene(farmaci, additivi alimentari)
Regolazione dell’equilibrio idrico-salino e dell’osmolarità dei liquidicorporei
Regolazione dell’equilibrio acido-base
Regolazione della pressionearteriosa (produzione di renina)
Secrezione di ormoni(eritropoietina) e produzionedella forma attiva della vit D
Flusso ematico renale (FER) = 1200ml/min (21% gittata cardiaca).
• 90% corticale + 10% midollare
Le funzioni del rene si esplicano a livello del nefrone
Doppia capillarizzazione:capillari glomerulari +capillari peritubulari
L’URINA si formaattraverso tre processi:• Filtrazione (glomerulo)• Riassorbimento (tubuli)• Secrezione (tubuli)
La quantità di una sostanza presente nell’urina: Carico Escreto (E) =Carico Filtrato (F) – Carico Riassorbito (R) + Carico Secreto (S)
GlomeruloGlomerulo
La filtrazione si realizza nel glomeruloLa filtrazione si realizza nel glomerulo
Arteriolaefferente
Epiteliocapsulare
Podociti
Capillariglomerulari
Tubulodistale
Maculadensa
Cellule iuxta-glomerulari
Tubuloprossimale
Capsula diBowman
Capillariglomerulari
Lume capsula
Arteriolaafferente
Cellule iuxta-glomerulari
Nei capillari glomerulari si ha filtrazione di un elevato volume diplasma privo di proteine che si raccoglie nella capsula di Bowman e poiscorre nel tubulo prossimale verso le porzioni più distali del nefrone.La frazione del flusso plasmatico renale (FPR) filtrata è detta:
Frazione di filtrazione (FF) = VFG/FPR20% del plasma che fluisce attraverso il rene è filtrato
Il volume di plasma filtrato nell’unità di tempo (velocità di filtrazioneglomerulare, VFG) è 180 l/dì. Il filtrato glomerulare è essenzialmenteplasma privo di proteine e si forma grazie alla struttura dellamembrana di ultrafiltrazione. Le sostanze che non devono essereeliminate dall’organismo sono recuperate con il riassorbimentotubulare. Eliminazione urina (1.5 l/dì).
Membrana di ultrafiltrazione
Endotelio capillare (fenestrato, e caricato negativamente) ostacolail passaggio delle proteine plasmatiche, caricate negativamente.• Membrana basale (caricata negativamente) costituisce un’efficacebarriera contro il passaggio delle proteine plasmatiche.• Strato viscerale della capsula di Bowman (podociti, con processiterminali, pedicelli, che formano pori a fessura).
Velocità di filtrazione glomerulare(VFG)
VFG = 125 ml/min, 180 l/giorno (3 l plasma sono filtrati60 volte in un giorno).
Dipende da:
Pressione netta di ultrafiltrazione (Pf) risultantedelle forze di Starling (idrostatiche e colloido-osmotiche).
Coefficiente di ultrafiltrazione (Kf = permeabilità xsuperficie filtrante), che nel rene è 400 voltesuperiore a quello degli altri distretti vascolari.
VFG = 125 ml/min, 180 l/giorno (3 l plasma sono filtrati60 volte in un giorno).
Dipende da:
Pressione netta di ultrafiltrazione (Pf) risultantedelle forze di Starling (idrostatiche e colloido-osmotiche).
Coefficiente di ultrafiltrazione (Kf = permeabilità xsuperficie filtrante), che nel rene è 400 voltesuperiore a quello degli altri distretti vascolari.
Pressioni e filtrazione
VFG = 125 ml/min180 l/dì
Pf = PCG – (PB + CG)
La VFG diminuisce se si verifica:• ↓Kf (riduzione numero capillari glomerulari funzionanti,
ispessimento della membrana capillare)• PB (ostruzione delle vie urinarie, liquido si accumula
nella capsula di Bowman)• CG (aumentata concentrazione delle proteine
plasmatiche)• ↓PCG (diminuzioni della pressione arteriosa, al di fuori
dell’ambito di autoregolazione renale)
La VFG aumenta se si verifica:• PCG (aumenti della pressione arteriosa, al di fuori
dell’ambito di autoregolazione renale)
La VFG diminuisce se si verifica:• ↓Kf (riduzione numero capillari glomerulari funzionanti,
ispessimento della membrana capillare)• PB (ostruzione delle vie urinarie, liquido si accumula
nella capsula di Bowman)• CG (aumentata concentrazione delle proteine
plasmatiche)• ↓PCG (diminuzioni della pressione arteriosa, al di fuori
dell’ambito di autoregolazione renale)
La VFG aumenta se si verifica:• PCG (aumenti della pressione arteriosa, al di fuori
dell’ambito di autoregolazione renale)
Le resistenze dell’arteriola afferente ed efferente incidono sul valoredella pressione idrostatica nei capillari glomerulari (PCG).
↓Raff e ↑Reff ↑PCG
↑Raff e ↓Reff ↓PCG
La PLa Pcc dipende da tre variabili regolate in condizionidipende da tre variabili regolate in condizionifisiologiche:fisiologiche:
• Pressione arteriosa↑PA ↑PCG e ↑VFG (↑FER)↓PA ↓PcCG e ↓VFG (↓FER)
Effetto controllato daautoregolazione renale
• Resistenza arteriole afferenti↓Ra ↑PCG e ↑VFG (↑FER)↑Ra ↓PCG e ↓VFG (↓FER)
• Resistenza arteriole efferenti↑Re ↑PCG e ↑VFG (↓FER)↓Re ↓PCG e ↓VFG (↑FER)
• Pressione arteriosa↑PA ↑PCG e ↑VFG (↑FER)↓PA ↓PcCG e ↓VFG (↓FER)
Effetto controllato daautoregolazione renale
• Resistenza arteriole afferenti↓Ra ↑PCG e ↑VFG (↑FER)↑Ra ↓PCG e ↓VFG (↓FER)
• Resistenza arteriole efferenti↑Re ↑PCG e ↑VFG (↓FER)↓Re ↓PCG e ↓VFG (↑FER)
Aumenti o diminuzioni della Pa porterebbero ad aumenti o diminuzioni del flussoematico renale (FER) e della VFG, con conseguente eliminazione eccessiva odinsufficiente di acqua dall’organismo. L’autoregolazione renale mantienecostanti, nell’ambito di Pa: 75-170 mmHg, il FER e la VFG.
In assenza di autoregolazione, piccoli aumenti della Pa (da 100 a 125 mmHg),aumenterebbero la VFG da 180 a 225 l/dì e l’escrezione urinaria da 1.5 l/dì a46.5 l/dì, con la completa perdita del volume ematico.
Nell’ambito di autoregolazione (75-180 mmHg) FER e VFG rimangonocostanti, mentre il flusso urinario (VU) aumenta in maniera significativa,incrementando l’escrezione di acqua e sodio (controllo renale della PA)grazie a modificazioni del riassorbimento.
↑PA riassorbimento H2O e Na+ ↑escrezione acqua e sodio
CG
CG
Pa costrizione arteriola afferente (↑Raff) ↓PCGVFG viene riportata al valore normale
La vasocostrizione dell’arteriola afferente è mediata da:• Meccanismo miogeno: contrazione muscolatura liscia della paretearteriolare in risposta allo stiramento• Feedback tubulo-glomerulare: produzione, da parte della maculadensa, di sostanze con azione vasocostrittrice
c
c
↓Pa costrizione arteriola efferente (↑Raff) PCGVFG viene riportata al valore normale
La vasocostrizione dell’arteriola efferente è mediata da:• Feedback tubulo-glomerulare: produzione, da parte delle cellulejuxtaglomerulari, di renina, che stimola la sintesi di angiotensina, cheha una potente azione vasocostrittrice sull’arteriola efferente
Un’indicazione utile per la valutazione quantitativadell’efficienza dell’escrezione renale è fornita dallaclearance renale.
La clearance renale di una sostanza (Cs) è definitacome il volume di plasma che, nell’unità di tempo, vienedepurato di quella sostanza nel suo passaggioattraverso il rene.
Es: Se il plasma che fluisce attraverso il rene contiene1 mg/ml di una certa sostanza, e 1 mg/min della stessasostanza viene escreto nell’urina, il plasma vienedepurato della sostanza alla velocità di 1 ml/min.
Un’indicazione utile per la valutazione quantitativadell’efficienza dell’escrezione renale è fornita dallaclearance renale.
La clearance renale di una sostanza (Cs) è definitacome il volume di plasma che, nell’unità di tempo, vienedepurato di quella sostanza nel suo passaggioattraverso il rene.
Es: Se il plasma che fluisce attraverso il rene contiene1 mg/ml di una certa sostanza, e 1 mg/min della stessasostanza viene escreto nell’urina, il plasma vienedepurato della sostanza alla velocità di 1 ml/min.
Concetto di ClearanceConcetto di ClearanceLa clearance di una sostanza indica il volume di plasma necessario a fornire,
nell’unità di tempo, la quantità di sostanza escreta nell’urina
Nell’unità di tempo:Quantità eliminata dal plasma (Qp) = Quantità presente nelle urine (Qu)
Qp = Volume plasma depurato dalla sostanza nell’unità di tempo o clearance dellasostanza (Cs, ml/min) X Concentrazione plasmatica della sostanza (Ps, mg/ml)Qu = Volume urina escreto nell’unità di tempo (V, ml/min) X Concentrazioneurinaria della sostanza (Us, mg/ml)
Quindi:Cs x Ps = V x Us
Nell’unità di tempo:Quantità eliminata dal plasma (Qp) = Quantità presente nelle urine (Qu)
Qp = Volume plasma depurato dalla sostanza nell’unità di tempo o clearance dellasostanza (Cs, ml/min) X Concentrazione plasmatica della sostanza (Ps, mg/ml)Qu = Volume urina escreto nell’unità di tempo (V, ml/min) X Concentrazioneurinaria della sostanza (Us, mg/ml)
Quindi:Cs x Ps = V x Us
Us x VPs
Cs =
Se una sostanza filtrata, non viene né riassorbita nésecreta a livello dei tubuli renali, il 100% della sostanzafiltrata è escreto nelle urine.
In questo caso il volume di plasma depurato di quellasostanza nell’unità di tempo, cioè la clearance dellasostanza (Cs), è uguale al volume di plasma filtratonell’unità di tempo, cioè la VFG.
Se una sostanza filtrata, non viene né riassorbita nésecreta a livello dei tubuli renali, il 100% della sostanzafiltrata è escreto nelle urine.
In questo caso il volume di plasma depurato di quellasostanza nell’unità di tempo, cioè la clearance dellasostanza (Cs), è uguale al volume di plasma filtratonell’unità di tempo, cioè la VFG.
Us x VPs
Cs = VFG =
= Pi = 4 mg/100 ml
Una sostanza con questecaratteristiche è l’inulina(polimero del fruttosio), chepuò essere utilizzata per ilcalcolo della VFG.La Clearance dell’inulina èuguale infatti alla VFG.
Il volume di plasmadepurato dall’inulinanell’unità di tempo,clearance dell’inulina (Ci),è uguale al volume di plasmafiltrato nell’unità di tempo,velocità di filtrazioneglomerulare nell’esempioVFG = 100 ml/min
= Pi = 4 mg/100 ml
Riassorbiti 100ml di filtrato e0% di inulina
= 100 ml plasma
Il volume di plasmadepurato dall’inulinanell’unità di tempo,clearance dell’inulina (Ci),è uguale al volume di plasmafiltrato nell’unità di tempo,velocità di filtrazioneglomerulare nell’esempioVFG = 100 ml/min
L’inulina non è prodotta dall’organismo, e quindi deve essere iniettatanel paziente. Per la misura della VFG, in clinica, si utilizza la clearancedella creatinina, una sostanza endogena prodotta nell’organismo dalmetabolismo muscolare.
Le sostanze che vengono filtrate ed in parte riassorbitea livello tubulare hanno clearance minore di quelladell’inulina (e quindi minore della VFG).
Le sostanze completamente riassorbite, come il glucosio,hanno clearance = 0
Le sostanze che vengono filtrate e anche secrete alivello tubulare hanno clearance maggiore di quelladell’inulina (e quindi maggiore della VFG).
Le sostanze che vengono filtrate ed in parte riassorbitea livello tubulare hanno clearance minore di quelladell’inulina (e quindi minore della VFG).
Le sostanze completamente riassorbite, come il glucosio,hanno clearance = 0
Le sostanze che vengono filtrate e anche secrete alivello tubulare hanno clearance maggiore di quelladell’inulina (e quindi maggiore della VFG).
Riassorbimento tubulareIl rene regola l’escrezione dei diversi soluti presenti nelfiltrato, in maniera indipendente l’uno dall’altro,controllandone la velocità di riassorbimento.Lungo i tubuli renali viene riassorbita la maggior partedei soluti e il 99% dell’acqua.Filtrazione (VFG) = 125 ml/min (180l/dì)Riassorbimento = 124 ml/min (179l/dì)Escrezione = 1 ml/min (1l/dì)Il 65% di acqua e sodio è riassorbito nel tubuloprossimale, in maniera obbligatoria, cioèindipendentemente dalle necessità dell’organismo ditrattenere o eliminare acqua e sodio.La parte restante è riassorbita nel nefrone distale inmaniera facoltativa, cioè dipende dalle necessitàdell’organismo.
Riassorbimento tubulareIl rene regola l’escrezione dei diversi soluti presenti nelfiltrato, in maniera indipendente l’uno dall’altro,controllandone la velocità di riassorbimento.Lungo i tubuli renali viene riassorbita la maggior partedei soluti e il 99% dell’acqua.Filtrazione (VFG) = 125 ml/min (180l/dì)Riassorbimento = 124 ml/min (179l/dì)Escrezione = 1 ml/min (1l/dì)Il 65% di acqua e sodio è riassorbito nel tubuloprossimale, in maniera obbligatoria, cioèindipendentemente dalle necessità dell’organismo ditrattenere o eliminare acqua e sodio.La parte restante è riassorbita nel nefrone distale inmaniera facoltativa, cioè dipende dalle necessitàdell’organismo.
Il riassorbimento tubulare dei soluti avviene conmeccanismi attivi e passivi
Trasporto attivo
Primario se accoppiato direttamente ad una fonte dienergia (idrolisi di ATP). Pompa ATPasi Na+/K+
Secondario se accoppiato indirettamente ad unafonte di energia
L’acqua è riassorbita per osmosi
Il riassorbimento tubulare dei soluti avviene conmeccanismi attivi e passivi
Trasporto attivo
Primario se accoppiato direttamente ad una fonte dienergia (idrolisi di ATP). Pompa ATPasi Na+/K+
Secondario se accoppiato indirettamente ad unafonte di energia
L’acqua è riassorbita per osmosi
ATP
Filtrazione
Lume
Via paracellulare
Via transcellulareSoluti
DiffusioneTrasporto attivo
Cellule tubulariCapillare
peritubulare
Sang
ue
H2OOsmosi
Diffusione
Sang
ue
Riassorbimentoprevale una pressione a
favore del riassorbimento
Escrezione
Trasporto attivo primario:
Na+, il riassorbimento è assicurato dalla pompa Na+/K+,lungo la maggior parte del nefrone.
Il riassorbimento di Na+ produce un gradiente osmoticoche determina riassorbimento di acqua, a cui segue ilriassorbimento di altri soluti, per gradiente diconcentrazione.
Riassorbimento NaRiassorbimento Na++ (trasporto attivo primario)(trasporto attivo primario)
[Na+] elevata
Filtrazione
Lume tubuloCellule tubulari
Cap
illar
e pe
ritub
ular
e
ATPNa+
Na+
[Na+] bassa
Na+ Na+
Na+
La pompa Na+/K+ espelle attivamente il Na+ dalla cellula creando ungradiente a favore della diffusione passiva di Na+ dal lume tubulare allacellula. Il riassorbimento di Na+ è seguito dal riassorbimento di H2O.
H2OOsmosi
Cap
illar
e pe
ritub
ular
e
ATPK+
Liquidointerstiziale
Canali acquaacquaporine
Na+ Na+
Trasporto attivo secondario:
Co-trasporto Na+-Glucosio/Aminoacidi: Il Glucosio e gliAminoacidi sono riassorbiti da un trasportatore,accoppiato al riassorbimento del Na+
Contro-trasporto Na+-H+: l’H+ è secreto da untrasportatore, accoppiato al riassorbimento del Na+
Trasporto attivo secondarioTrasporto attivo secondario• Co-trasporto Na+ - Glucosio/Aminoacidi
• Contro-trasporto Na+ - H+ Filtrazione
Lume tubulo
Na+
Cellule tubulariC
apill
are
perit
ubul
are
[Glucosio] bassa
Na+
[Na+] alta
GG
[Glucosio] alta[Na+] bassa
ATPNa+
K+
Na+
Cap
illar
e pe
ritub
ular
e
Liquidointerstiziale
Na+
Aminoacidi
Na+
H+
Aminoacidi
Proteina Carrier
H+
ATPNa+
K+
Na+
Trasporto massimoTrasporto massimoPer le sostanze riassorbite con meccanismoattivo, esiste un limite alla velocità di trasporto(trasporto massimo) dovuto alla saturazione deisistemi di trasporto.
Si ha saturazione quando il carico tubulare dellasostanza (Ps x VFG) supera la disponibilità deltrasportatore. In questo caso la sostanza ineccesso viene escreta con l’urina.
Trasporto massimoTrasporto massimoPer le sostanze riassorbite con meccanismoattivo, esiste un limite alla velocità di trasporto(trasporto massimo) dovuto alla saturazione deisistemi di trasporto.
Si ha saturazione quando il carico tubulare dellasostanza (Ps x VFG) supera la disponibilità deltrasportatore. In questo caso la sostanza ineccesso viene escreta con l’urina.
Rias
sorb
imen
to s
ubst
rato
(mg/
min)
Trasporto massimo
Saturazione
Trasporto massimoTrasporto massimo
Concentrazione plasmatica substrato (mg/100 ml)
Rias
sorb
imen
to s
ubst
rato
(mg/
min)
Soglia renale
Soglia renale: rappresentala concentrazione plasmaticadi sostanza alla quale si hasaturazione
Glucosio e TmGlucosio e Tm Filtrazione: proporzionaleal carico tubulare. Se VFGnon varia è proporzionalea [G]p).
Riassorbimento Glucosio:proporzionale al caricotubulare fino ad unmassimo: Tm = 375 mg/min([G]p = 300 mg/dl) oltre ilquale rimane costante.
(Glicemia normale, 100 mg/dl)
Riassorbimento Glucosio:proporzionale al caricotubulare fino ad unmassimo: Tm = 375 mg/min([G]p = 300 mg/dl) oltre ilquale rimane costante.
Escrezione Glucosio = 0fino al raggiungimento dellasoglia renale = caricotubulare = 220 mg/min([G]p circa 180 mg/dl), oltrela quale, G compare nelleurine e l’escrezione èproporzionale al caricotubulare.
La velocità di riassorbimento nei capillari peritubulari(124 ml/min) ddipende dalla pressione netta diriassorbimento. Pressione netta di riassorbimento:(c + Pi) - (Pc + i) = 10 mmHg Pc, pressione capillari peritubulari (media 13 mmHg) Pi, pressione idrostatica liquido interstiziale (6 mmHg) c, pressione colloido-osmotica capillare (32 mmHg) i, pressione colloido-osmotica interstizio (15 mmHg)
La velocità di riassorbimento nei capillari peritubulari(124 ml/min) ddipende dalla pressione netta diriassorbimento. Pressione netta di riassorbimento:(c + Pi) - (Pc + i) = 10 mmHg Pc, pressione capillari peritubulari (media 13 mmHg) Pi, pressione idrostatica liquido interstiziale (6 mmHg) c, pressione colloido-osmotica capillare (32 mmHg) i, pressione colloido-osmotica interstizio (15 mmHg)
Capillare peritubulare Cellule tubulari Lume
Pc13 mmHg
c32 mmHg
Pi6 mmHg
i15 mmHg
La velocità di riassorbimento nei capillari peritubulari (124 ml/min) ddipendedalla Pressione netta di riassorbimento: (c + Pi) - (Pc + i) = 10 mmHg
Liquidointerstiziale
Na+
H2O
ATPK+
H2O
Na+
Pc13 mmHg i
15 mmHg
Pressione netta diriassorbimento
10 mmHg
Modificazioni delle forze fisiche dei capillariModificazioni delle forze fisiche dei capillariperitubulariperitubulari
↑Pc ↓Riassorbimento ↓ Ra ↓ Re ↑ Pa (in parte compensato dall’autoregolazione renale)
↑c ↑Riassorbimento↑concentrazione proteine ↑VFG
↑Kf ↑Riassorbimento
Modificazioni delle forze fisiche dei capillariModificazioni delle forze fisiche dei capillariperitubulariperitubulari
↑Pc ↓Riassorbimento ↓ Ra ↓ Re ↑ Pa (in parte compensato dall’autoregolazione renale)
↑c ↑Riassorbimento↑concentrazione proteine ↑VFG
↑Kf ↑Riassorbimento
Secrezione• Aggiunge sostanze al liquido tubulare.• Accelera l’eliminazione di alcune sostanze dall’organismo.• Avviene con meccanismo passivo o attivo (caratterizzato
da Tm).• Nel tubulo prossimale operano sistemi di trasporto che
permettono la secrezione di anioni e cationi organici.ENDOGENE
Ioni H+
Anioni: Formiato, Ossalato, Urati, anioni acidi biliari, ecc.Cationi: Creatinina, istamina, dopamina, adrenalina,
acetilcolinaESOGENE
Anioni: Farmaci: antibiotici (penicilline, cefalosporine),salicilati, FANS, ecc.
Cationi: Farmaci: morfina, atropina, cimetidina, ranitidina,ecc.
• Aggiunge sostanze al liquido tubulare.• Accelera l’eliminazione di alcune sostanze dall’organismo.• Avviene con meccanismo passivo o attivo (caratterizzato
da Tm).• Nel tubulo prossimale operano sistemi di trasporto che
permettono la secrezione di anioni e cationi organici.ENDOGENE
Ioni H+
Anioni: Formiato, Ossalato, Urati, anioni acidi biliari, ecc.Cationi: Creatinina, istamina, dopamina, adrenalina,
acetilcolinaESOGENE
Anioni: Farmaci: antibiotici (penicilline, cefalosporine),salicilati, FANS, ecc.
Cationi: Farmaci: morfina, atropina, cimetidina, ranitidina,ecc.