Apparato Renale: funzione escretoria e bilanciamento dei fluidi corporei

INTRODUZIONE

GENERALITA'

SISTERMA RENALE = è un insieme di organi e strutture decretate alla secrezione di urina e prodotti di scarto del metabolismo. Appartiene alla più ampia categoria di apparati escretori, anatomicamente differente da animale ad animale. In condizioni normali l'ingestione e l'eliminazione di liquidi è correttamente bilanciata. E questa è importante per mantenere l'omeostasi dell'organismo. In condizioni normali i fluidi ingeriti e quelli provenienti dal metabolismo cellulare sono bilanciati da quelli eliminati attraverso la pelle, attraverso i processi di eliminazione, attraverso il sudore e attraverso le urine e le feci.

VOLUME DI ACQUA TOTALE (VAT)

In un individuo adulto maschio di 70 kg il peso corporeo è dato da: . 18% da proteine 8% da minerali . 4-15% da grassi 60-70% da acqua -> VAT = 60% di 70 kg = 40 kg

UOMINI DONNE Frazione del peso corporeo Frazione del peso corporeo 4% Grassi 18% Grassi 26 % 22 % Sostanze solide 70% Acqua 60% Acqua

RIPARTIZIONE DEL VAT NELL'UOMO:

VOLUME INTRACELLULARE: 25 l circa COLUME EXTRACELLULARE: 13.5 | circa-> si divide in: . Plasmatico: 3 l · Interstiziale: 10.5 l · VOLUME TRANSCELLULARE: 1.5 | circa (liquido sinoviale, gli occhi, liquido in cui sono immersi cuore e polmoni)

Contenuto ionico di plasma, interstizio e intracellulare

Soluti Plasma Interstizio Intracellulare Concentrazione (mM) Sodio 142 139 14 Potassio 4,2 4 140 Calcio 1,3 1,2 10-7 M Magnesio 0,8 0,7 20 Cloro 108 108 4 Bicarbonato 24 28,3 10 Fosfato, idrogeno fosfato 2 2 11 Solfato 0,5 0,5 1 Fosfocreatina/carnosina 0 0 59 Aminoacidi/creatina 2.2 2,2 17 Glucosio 5,6 5,6 ATP + Esoso MP 8,7 Proteine 1,2 0,2 4 Altro 10 9,1 15,5 Totale 301,8 300,8 304,2 Osmolarità (mOsm/I) 282 281 281 Pressione osmotica (mmHg) a 37 °℃ 5.443 5.423 5.423 La concentrazione di questi ioni è importante anche per l'apparato renale. Sostanze solide

SISTEMA RENALE E SISTEMA CARDIOVASCOLARE

capillari vene arterie Capo Arti superiori t - Vene polmonari Arterie ascendenti Arterie polmonari Polmoni Atrio destro Aorta Atrio sinistro - Ventricolo sinistro Vene cave Ventricolo destro Arterie coronarie Cuore Tronco Vena epatica Arteria epatica Fegato Tratto digerente Vene renali Arterie renali RENI Valvola Arterie discendenti Pelvi ed arti inferiori

C'è una stretta correlazione tra il sistema renale ed il sistema cardiovascolare. Il sistema cardiovascolare provvede all'esigenza di tutti i tessuti nell'organismo in base al metabolismo, cioè l'apporto di sangue a tutti i tessuti è direttamente proporzionale alle esigenze metaboliche del tessuto. Questo non è vero per il sistema renale ed il sistema respiratorio, perché a livello del sistema renale il sangue deve essere depurato e a livello del sistema respiratorio il sangue deve essere ossigenato, quindi oltre alle esigenze metaboliche di questi due apparati ci sono anche delle esigenze funzionali che si ripercuotono sull'intera funzionalità dell'organismo: ossigenazione a livello dei polmoni e depurazione a livello dei reni. Il sistema cardiovascolare serve al trasporto di: MATERIALE TRASPORTATO DA A SOSTANZE CHE ENTRANO NELL'ORGANISMO: Ossigeno polmoni tutte le cellule Nutrienti e Acqua tratto intestinale tutte le cellule SOSTANZE CHE SI SPOSTANO DA CELLULA A CELLULA: Prodotti di scarto alcune cellule fegato da metabolizzare Cell. SI, anticorpi, prot. coagul. presenti in circolo cellule/tessuti bisognosi Ormoni cellule endocrine cellule bersaglio Nutrienti immagazzinati fegato e tess. adiposo tutte le cellule SOSTANZE CHE LASCIANO L'ORGANISMO: Prodotti di scarto tutte le cellule reni Calore tutte le cellule cute Anidride carbonica tutte le cellule polmoni Aorta addominale Vena portale epatica

È importante la gittata cardiaca, cioè il volume di sangue che i due ventricoli riescono ad espellere in un minuto.

Distretto circolatorio Riposo GC = 5.5 (L · min-1) Esercizio GC =27.5 (L · min-1) Polmoni 100% 100% Cervello 12-15% 3-4% Cuore 4-5% 4-5% G 20-25% 3-5% Rene 20-24% 2-4% MS* 18-22% 80-85% Cute 3-7% 80-85% Altri 10-16% 1-2% I valori percentuali si riferiscono alla GC in ri- poso e in esercizio. Abbreviazioni: GI = trat- to gastrointestinale; MS = apparato musco- lare scheletrico.

1250 ml/min 5 mm Hg Sistema GI 100 mm Hg 1100 mL/min Muscoli scheletrici 275 ml/min Cute 700 ml/min Altri

La percentuale di sangue che arriva a livello renale è altissima in confronto ad altri distretti dell'organismo: il 25 % della gittata cardiaca arriva ai reni nonostante i reni abbiano uno 0.4 % del peso corporeo. Questo ci fa capire quanto sia importante per l'omeostasi dell'organismo la funzionalità renale. I reni ricevono circa 1.2 I di sangue al minuto.

CARATTERISTICHE E COMPOSIZIONE DEL SANGUE

Il sangue ha: PESO SPECIFICO: 1.057 - 1.062 g/ml VOLEMIA: 5 l . VISCOSITA': 3.5 - 5.5 cP . PRESSIONE OSMOTICA: 5016 mmHg . PRESSIONE ONCOTICA: 25 mmHg (quella dovuta alla parte corpuscolata) . pH: 7.35 - 7.4 il sangue si divide in: · FASE LIQUIDA . PORZIONE CORPUSCOLATA A livello renale quello che viene filtrato è la fase liquida del sangue Il sangue è diviso in: - PLASMA e SIERO: 55% > fase liquida - COAGULO: 45% > la parte corpuscolata che contiene globuli rossi, globuli bianchi e piastrine

PLASMA 55 % SANGUE INTERO Siero Piastrine 250-400/mm3 (trombociti) Globuli bianchi 5000-9000/mm3 (leucociti) COAGULO 45 % Globuli rossi 4.2-5.3 milioni/mm3 (eritorciciti) Il sangue è un tessuto allo stato liquido.

FLUSSO EMATICO RENALE (FER) = 1.2 l/min = 1200 ml/min. GCp = 5.5 L/min 5.5 L/min Polmoni 15 mm Hg 5 mm Hg Cuore destro Cuore sinistro RV = 5.5 L/min 750 ml/min Cervello 250 ml/min Cuore 1200 ml/min Reni GC5 = 5.5 L/min *Il flusso sanguigno al MS nell'esercizio fisi- co intenso aumenta di circa 20 volte pas- sando dal 20 all'80% di una GC 5 volte maggiore (4 · 5 = 20). Inoltre la A(a-v) passa da 6 a 17 ml di O2 ogni 100 ml di sangue, per cui il consumo di O2 aumenta di circa 60 volte [20 - (17/6)].

Quindi il FLUSSO PLASMATICO RENALE (FPR), che è la parte del sangue che viene filtrata a livello renale, sarà: FER - (45% FER) = 1200 - (1200 X 0.45) = 1200 - 540 = 660 ml/min

FUNZIONI GENERALI DEI RENI

I reni compiono le loro principali funzioni filtrando il plasma e rimuovendo le sostanze del filtrato (sostanze del metabolismo cellulare, sostanze di scarto) a diverse velocità secondo le necessità dell'organismo.

1. Regolazione del bilancio idrico e degli elettroliti: ciò che entra deve essere uguale a ciò che esce più i prodotti del metabolismo
2. Escrezione dei prodotti di scarto del metabolismo e delle sostanze chimiche estranee: per esempio l'eliminazione di farmaci o dell'urea, che è un derivato del metabolismo degli aminoacidi o la creatinina, che è un prodotto di scarto delle fonti energetiche usate dai muscoli per esempio.
3. Regolazione dell'osmolarità dei liquidi corporei e della concentrazione degli elettroliti dell'organismo: controlla il bilancio dei sali nell'organismo e così facendo controlla la forza osmotica, ovvero il contenuto di acqua.
4. Regolazione della pressione arteriosa.
5. Regolazione dell'equilibrio acido base: l'apparato renale è la terza linea di intervento (cioè il terzo sistema che interviene) per quanto riguarda la regolazione del pH. Le prime due sono i sistemi tampone ed il sistema respiratorio.
6. Secrezione, metabolismo ed escrezione di ormoni: per esempio la produzione di eritropoietina che controlla la sintesi dei globuli rossi, oppure del calcitriolo che interviene nel controllo omeostatico della quantità di calcio nell'organismo.
7. Gliconeogenesi: i periodi di lunga assenza di fonte di energia (es. digiuno) vi è la sintesi di glicogeno.

Proprio per questa molteplicità di compiti, la funzionalità renale è sovra-dimensionata rispetto alle effettive esigenze: una riduzione sino al 75 non compromette l'omeostasi. Quello che interessa di più è la regolazione del bilancio idrico degli elettroliti, perché influenza tutti gli altri.

FUNZIONALITA' RENALE E MINERALI

Minerali e riserve di minerali

Minerale Funzioni Contenuto totale nel corpo Principale via di escrezione Dose giornalie raccomandata (RDA) (in mg) Minerali fondamentali Sodio Principale catione nei liquidi corporei; essenziale per la normale funzione delle membrane cellulari 110 g, principalmente nei liquidi corporei Urina, sudore, feci 1500 Potassio Principale catione nel citosol; essenziale per la normale funzione delle membrane cellulari 140 g, principalmente nel citosol Urina 4700 Cloruro Principale anione nei liquidi corporei; funziona formando HCI 89 g, principalmente nei liquidi corporei Urina, sudore 2300 Calcio Essenziale per la normale funzione di muscoli e neuroni e per la normale struttura ossea 1,36 kg, soprattutto nello scheletro Urina, feci 1000-1200 Fosforo Nei composti ad alta energia, negli acidi nucleici e nella matrice ossea (sotto forma di fosfato) 744 g, principalmente nello scheletro Urina, feci 700 Magnesio Cofattore di enzimi, richiesto per la normale funzione delle membrane 29 g (scheletro, 17 g; citosol e liquidi corporei, 12 g) Urina 310-400 Minerali in tracce Ferro Componente di emoglobina, mioglobina e citocromi 3,9 g (1,6 g immagazzinati come ferritina o emosiderina) Urina (tracce) 8-18 Zinco Cofattore di sistemi enzimatici, in particolare anidrasi carbonica 2 g Urina, capelli (tracce) 8-11 Rame Richiesto come cofattore per la sintesi di emoglobina 127 mg Urina, feci (tracce) 0,9 Manganese Cofattore per alcuni enzimi · 11 mg Feci, urina (tracce) 1,8-2,3

-----In questa tabella sono schematizzati i minerali fondamentali ed i minerali presenti in tracce. Tutti vengono regolati attraverso la loro escrezione dal sistema renale. Per esempio i minerali fondamentali come sodio, potassio, cloruro, calcio, fosforo, magnesio hanno una grande importanza nell'organismo. Sodio e potassio-> funzionalità delle cellule eccitabili. Cloruro > principale anione dei liquidi corporei, per esempio è importante per la funzionalità di molti neurotrasmettitori inibitori a livello del sistema nervoso centrale (recettori del GABA) e del sistema nervoso periferico (recettori della glicina). Calcio > messaggero. Fosforo > ATP. Magnesio > in molti enzimi è un cofattore fondamentale per la sua funzionalità. Tutti questi minerali fondamentali vengono escreti attraverso le urine. La concentrazione corporea di questi minerali è regolata dai reni. Questo vale anche per i minerali presenti in tracce, come ferro, zinco, rame, manganese, cobalto. Ferro-> importante per l'emoglobina. Zinco-> cofattore importante per la funzionalità di molti enzimi.

A COSA SERVE IL BILANCIO IDROSALINO?

• Come si modifica il potenziale di membrana a riposo di una cellula eccitabile se i livelli di potassio extracellulare diminuiscono? Se diminuisce il potassio extracellulare, cioè se il sistema renale elimina più potassio, il potassio contenuto nelle cellule tende ad uscire seguendo il gradiente chimico e se tende ad uscire la cellula si iperpolarizza, e se si iperpolarizza la probabilità di avere PA si abbassa.
• Come si modificano i processi di controllo del volume cellulare? E che significato funzionale hanno? Se si muovono ioni si muove anche acqua perché gli ioni sono osmoticamente attivi e se si muove acqua a livello sistemico vi è una variazione della pressione ematica e a livello cellulare si possono innescare una serie di processi come lo swelling, cioè il rigonfiamento che possono portare anche alla morte per apoptosi della cellula.
• Come si modifica la forza di contrazione cardiaca in seguito a una consistente riduzione della concentrazione plasmatica di calcio? Diminuisce la forza di contrazione.

URINA

URINA = è il prodotto finale dell'escrezione renale con la quale sono eliminati dall'organismo gli scarti dei prodotti metabolici presenti nel sangue. L'urina riflette la funzionalità dell'organismo (osmolarità variabile)> esame delle urine. Normalmente è un liquido limpido, sterile, giallo scuro o paglierino. Il colore è dato dalla presenza i prodotti di scarto delle proteine. Più una dieta è ricca di proteine più il prodotto di scarto è elevato Ha un pH variabile tra 4.4 e 8. È un elemento diagnostico importante in terapia (es. diabete mellito, malaria). Se ne valuta: COLORE · TRASPARENZA ODORE . GUSTO > i medici di campagna portavano con se un apprendista che doveva assaggiare le urine del paziente. Questo perché molte patologie, come il diabete mellito sono diagnosticate mediante la presenza di glucosio nelle urine, quindi se le urine erano dolci riconoscevano la presenza del diabete. Poi i metodi sono stati affinati > prendevano le urine del paziente e le versavano al sole, facevano evaporare il contenuto idrico e se api o insetti si posavano lì voleva dire che c'era una grossa quantità di glucosio. La presenza di sangue nelle urine può indicare patologie che portano alla distruzione dei globuli rossi, oppure l'alto contenuto di proteine a livello delle urine (proteinuria) indica che il sistema di filtrazione non funziona bene e quindi filtra anche le proteine. Le proteine devono essere completamente assenti dall'organismo perché sono una sostanza troppo importante per l'organismo per essere filtrate. La presenza delle proteine nell'urina può indicare uno stato di flogosi (infiammazione) a livello renale.

Tabella delle principali sostanza presenti nelle urine e quelle completamente assenti in condizioni normali