RENE

Funzioni

• La principale funzione del rene è il mantenimento dell’omeostasi dell’organismo

• Attraverso la filtrazione del plasma e l’eliminazione dei cataboliti terminali del metabolismo

• Le molecole necessarie invece vengono recuperate,riassorbite e rimesse in circolo.

• Le funzioni principali sono:

regolazione del contenuto di acqua e di elettroliti;

regolazione del pH plasmatico; eliminazione dei prodotti finali del

catabolismo, dei prodotti tossici o dei prodotti di coniugazione;

In un uomo di 70 Kg il filtrato glomerulare è di circa 180 litri/die

Il volume dell’urina eliminata è di 1 litro/die.

Vuol dire che ben 179 litri/die del filtrato glomerulare vengono riassorbiti

Nefrone

• L’unità funzionale fondamentale del rene è il nefrone.

• Ciascun rene umano ne contiene circa un milione

• Ogni nefrone consta di:• Glomerulo: costituto da

cellule in grado di operare la filtrazione del plasma

• Tubulo: ricoperto da cellule renali e si distingue in:– Prossimale

– Ansa di Henle

– Distale

• I tubuli distali confluiscono in un tubo più largo detto tubulo collettore, più tubuli collettori confluiscono del dotto collettore e che immette l’urina nell’uretere.

CorticaleCorticale

MidollareMidollare

Filtrazione

• Il sangue viene filtrato a livello delle cellule del glomerulo:

• l’acqua, i soluti a basso peso molecolare (come gli ioni inorganici), urea, glucosio, aminoacidi (non sostanze che superano i 70.000 di peso molecolare, come le proteine plasmatiche) fuoriescono dai capillari passano attraverso le cellule del glomerulo e si raccolgono nello spazio capsulare e vengono convogliati verso il tubulo prossimale.

• Mentre alcune sostanze utili vengono riassorbite, quali:

• acquaacqua• sodio, potassio, cloro,sodio, potassio, cloro,• glucosio, aminoacidiglucosio, aminoacidi

• Altre sostanze quali: l’urea, l’acido urico, la creatinina, lo l’urea, l’acido urico, la creatinina, lo

ione ammonioione ammonio ed eventuali sostanze tossiche vengono escrete con l’urina.

Metabolismo renale

• Per poter riassorbire l’acqua, gli elettroliti e gli altri composti è necessario l’intervento di specifiche proteine trasportatrici, che riportano questi composti all’interno delle cellule renali e da queste nel sangue.

• Per far ciò è necessario disporre di energia, ovvero ATP!

• Le cellule renali che rivestono il tubulo prossimale della porzione corticale hanno un metabolismo ossidativo

• I principali substrati ossidabili da queste cellule sono:

• gli acidi grassi attraverso la β- ossidazione e il successivo Ciclo di Krebs

• Il loro catabolismo fornisce dal 60 al 80% dell’energia, la rimanente quota energetica è data dal catabolismo del glucosio.

• Queste cellule renali hanno una piccola riserva di glicogeno

• Le cellule renali contenute nella porzione midollare (ansa di Henle e collettore) hanno pochi mitocondri e utilizzano solamente il glucosio, facendo una glicolisi anaerobica.

• Il glucosio utilizzato è quello prelevato direttamente dal plasma o quello che si trova nel filtrato.

• Durante il digiuno le cellule della porzione corticale svolgono una intensa gluconeogenesi (simile a quella epatica)

Gluconeogenesi renale

• Nel digiuno le cellule della corticale prelevano dal sangue filtrato:

• l’acido lattico• il glicerolo• alcuni aminoacidi e li trasformano in glucosio, che in

parte viene dato alle cellule della midollare, in parte serve a mantenere la glicemia.

Meccanismi di riassorbimento• L’energia prodotta come detto, serve a

far funzionare i sistemi di riassorbimento.

• Riassorbimento del glucosio• Sulle membrane delle cellule ad orletto

a spazzola del tubulo prossimale, sono presenti delle proteine trasportatrici in grado di trasferire il glucosio e il sodio dal lume dentro la cellula e poi nel sangue

• Sulla membrana che è rivolta al lume, è presente un trasportatore che trasferisce il Glucosio e il Na+ all’interno.

• Il Glucosio viene poi trasferito nel sangue ad opera del trasportatore il GLUT2.

• Il Na+ che è entrato viene riversato nel sangue ad opera di una Na/K ATP-asi che consuma ATP:

Riassorbimento AminoacidiRiassorbimento Aminoacidi

• L’energia prodotta serve a far funzionare i sistemi di riassorbimento.

• Riassorbimento Aminoacidi• Gli aminoacidi che vengono filtrati vengono

tutti riassorbiti a livello del tubulo prossimale con differenti velocità. Esistono differenti trasportatori:– Aa basiciAa basici– Aa neutriAa neutri– Aa acidiAa acidi– GlicinaGlicina

Co-trasporto

• Il meccanismo prevede il passaggio contemporaneo all’interno di un Aa e di Na+

Lume Cellula Sangue

Na+

Aa

Aa Aa

3Na3Na++ 3Na3Na++

2K+2K+2K+2K+

Eliminazione H+

• I reni controllano il pH del plasma agendo sugli H+ e sui bicarbonati presenti.

• Il pH del plasma viene in tal modo mantenuto a valori compresi tra 7,35 e 7,45

• Se il pH del sangue si abbassa per la presenza di acidi (es: Acetacetico e β- idrossi butirrico), il rene riassorbe gli H+ li

combina con l’ammoniaca trasformandoli in ioni NH4

+, che vengono eliminati con l’urina.

Lume Cellula Sangue

H+H+

H2O + CO2

HH++ + HCO + HCO33--

H2CO3

H+

H+

Na+ Na+ Na+

K+

HCO3-

Cl-

Krebs e Decarbossilazioni

Il pH si innalzaAnidrasi Anidrasi

carbinicacarbinica

Glutammina• La glutammina prodotta dal muscolo

scheletrico e dai neuroni viene attivamente assorbita dalle cellule renali in varie porzioni dei tubuli ed anche a livello dei dotti collettori.

• Le cellule renali contengono un enzima, la glutaminasiglutaminasi, enzima mitocondriale in grado di togliere il gruppo –NH2 trasformandolo in NH3 e producendo l’acido glutammico.

• Quest’ultimo viene trasformato in alfa chetoglutarico e da questo è possibile generare, con la gluconeogenesi, glucosio

Glutammina Acido glutammico + NH3GlutaminasiGlutaminasi

Alfa cheto glutarico

NAD+

NADH.H+

Ciclo di Krebs

OssalacetatoPEP

Glucosio

Glutammico DHGlutammico DH

MitocondrioMitocondrio

Escreta nel lume

Lume Cellula Sangue

GlutamminaGlutamminaGlutamminaGlutammina

NHNH33NHNH33

H2O + CO2

HH++ + HCO + HCO33--

H2CO3

H+

NH4+

Na+ Na+

K+K+

Anidrasi Anidrasi carbinicacarbinica

Riassorbimento di acqua

• Il riassorbimento o l’eliminazione dell’acqua è in parte un fenomeno osmotico, legato anche al riassorbimento o all’eliminazione del Na+.

• L’acqua viene assorbita sia livello dei tubuli prossimali che distali.

• Questo meccanismo si innesta quando si hanno variazioni del volume del sangue

• Un esercizio aerobico intenso e prolungato determina una perdita di liquidi e elettroliti con il sudore

• Questa perdita è di circa 1,25 Litri/ora per un soggetto di 60 Kg in peso.

• Pertanto è necessario compensare le perdite sia di elettroliti che di acqua aumentando i processi di riassorbimento a livello renale di acqua e di ioni, in particolare di Na+

Diminuzione volume sangue

Adiuretina

• La regolazione dell’escrezione di acqua per via urinaria è regolata dall’ormine antidiuretico: AdiuretinaAdiuretina (ADH)

• L’ormone ADH (conosciuto anche come vasopressina) è un ormone a struttura poli-peptidica (è fatto da 9 Aminoacidi) sintetizzato nell’ipotalamo ed accumulato nell’ipofisi posteriore.

• Una diminuzione del volume ematico, viene recepita da recettori posti sulla ipofisi posteriore e viene rilasciata ADH nel sangue.

• L’ADH si lega a recettori presenti sulle cellule del tubulo contorto distale e dei collettori renali.

• Il segnale viene trasmesso all’interno della cellula mediante attivazione dell’adenilato ciclasi e formazione dell’AMP ciclico.

• L’AMPc (secondo messaggero) attiva una Protein Cinasi (PK-A) che è in grado di fosforilare delle proteine presenti dentro la cellula che dopo fosforilazione si fondono con la membrana della cellula del tubulo renale.

• Queste proteine sono detto:• Acquaporine

• e fondendosi con la membrana formano dei canali permeabili all’acqua.

Cellula del Tubolo distale RenaleCellula del Tubolo distale Renale

LumeLume

Diminuzione Volume e disidratazione

IPOFISI

ADH

SangueSangue

AMP cAMP c

PK- APK- A PP

ATP

ADP

Acquaporine

Riass. H20

P

Il volume aumenta

Riassorbimento del Na+

• L’acqua viene riassorbita dal lume anche con un altro meccanismo, in cui è coinvolto l’assorbimento di Na+.

• Tale meccanismo è sotto il controllo di un ormone derivato dal colesterolo (di natura steroidea) denominato:

• AldosteroneAldosterone• L’assorbimento del Na+ avviene in

contemporanea con l’assorbimento di acqua a livello delle cellule dell’ansa di Henle.

Aldosterone

• L’aldosterone è un ormone prodotto dalla zona corticale della ghiandola surrenale, deriva dal colesterolo ed il suo rilascio avviene ad opera di una proteina plasmatica denominata:

• Angiotensina IIAngiotensina II

Meccanismo rilascio Aldosterone

• Una diminuzione del volume o uno stato di disidratazione, viene recepita da alcune cellule del glomerulo renale che secernano un enzima proteolitico, la

• renina.renina.

• Questo enzima converte una proteina Questo enzima converte una proteina presente nel plasma inattiva l’presente nel plasma inattiva l’angio- angio- tensinogenotensinogeno, nella forma attiva , nella forma attiva angiotensina IIangiotensina II

Angiotensinogeno Angiotensina II

ReninaRenina

GlomeruloGlomerulo

Corteccia surrenaleCorteccia surrenale

AldosteroneAldosterone

Ansa di HenleAnsa di Henle

Diminuzione Diminuzione volumevolume

SangueSangue

Cellula RenaleCellula Renale

dell’Ansa di Henledell’Ansa di Henle

LumeLume

Diminuzione Volume e disidratazione

Nucleo

SangueSangue

RiassH20

Cloro

Na

H2O

Na+ Cl-

ALDOSTERONE

Corteccia Surrene

Aumento volume sangue

• Un eccessiva introduzione di liquidi o di elettroliti, comporta un aumento del volume ematico che deve venir riequilibrato con il rilascio di maggior liquido ed elettroliti a livello renale.

• L’ormone coinvolto in questo meccanismo è:

• l’ormone natriuretico (ANF)

ANF• E’ prodotto dalle cardiociti atriali e viene

liberato nel sangue quando il suo volume aumenta.

• E’ un ormone di natura proteica in grado di agire aumentando la velocità di filtrazione glomerulare

• Viene eliminata sia l’acqua che il Na+

• Il segnale trasmesso dall’ANF alla cellula renale del glomerulo avviene con produzione di un secondo messaggero che è il GMP ciclico

Cellula del Renale del Cellula del Renale del glomeruloglomerulo

LumeLumeAumento

volume del sangue

Atrio Cuore

ANFANF

NaH2O

Escrezione

GMP c

GTP

Guanilato ciclasiGuanilato ciclasi

PK-G attive

--P

--P

SangueSangue

Effetti del AFN

• L’azione del AFN determina:Aumento del volume urinarioAumento escrezione di Na+Diminuzione della renina plasmaticaInibizione rilascio Aldosterone

FINEFINE