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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.

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• 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;

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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

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Nefrone

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

• Ciascun rene umano ne contiene circa un milione

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• 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

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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.

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• 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.

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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!

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• 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

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• 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)

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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.

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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

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• 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:

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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

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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+

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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.

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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

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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

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Glutammina Acido glutammico + NH3GlutaminasiGlutaminasi

Alfa cheto glutarico

NAD+

NADH.H+

Ciclo di Krebs

OssalacetatoPEP

Glucosio

Glutammico DHGlutammico DH

MitocondrioMitocondrio

Escreta nel lume

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Lume Cellula Sangue

GlutamminaGlutamminaGlutamminaGlutammina

NHNH33NHNH33

H2O + CO2

HH++ + HCO + HCO33--

H2CO3

H+

NH4+

Na+ Na+

K+K+

Anidrasi Anidrasi carbinicacarbinica

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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

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• 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

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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.

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• 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.

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• 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.

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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

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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.

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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

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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

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Angiotensinogeno Angiotensina II

ReninaRenina

GlomeruloGlomerulo

Corteccia surrenaleCorteccia surrenale

AldosteroneAldosterone

Ansa di HenleAnsa di Henle

Diminuzione Diminuzione volumevolume

SangueSangue

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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

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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)

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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

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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

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Effetti del AFN

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

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