Anatomia del rene e fisiologia glomerulare renale, equilibrio acido-base

Introduzione alle Funzioni Renali

È importante delineare le funzioni essenziali del rene:

• escrezione dei prodotti terminali del metabolismo, ossia la depurazione del sangue;
• regolazione dell'osmolarità e dei volumi corporei (bilancio idrico);
• regolazione dell'equilibrio elettrolitico;
• regolazione della pressione arteriosa;
• regolazione dell'equilibrio acido-base;
• produzione e secrezione di ormoni (renina, eritropoietina), dato che il rene è una ghiandola endocrina.

Il rene è un organo piccolo con un peso ridotto: nell'uomo pesa 150 grammi, mentre nella donna 130 grammi.

Il flusso ematico renale è di circa un 1,5 litro/minuto, rappresentando il 25% della gittata cardiaca. Il flusso plasmatico renale è di circa 715 ml/minuto. Inoltre, il rene filtra il volume plasmatico 70 volte al giorno; nel filtrarlo consideriamo un flusso ricco di tutti gli elementi del sangue, tranne delle proteine (volendo essere precisi, c'è un minimo di proteinuria data dallo sfaldamento delle cellule, ma non dal glomerulo).

I reni si trovano tra la 12ª vertebra toracica e la 3ª vertebra lombare.

Per analizzare anatomicamente il rene, esso si suddivide in una componente macroscopica e in una microscopica.

Anatomia Macroscopica del Rene

Discutendo dell'anatomia renale esterna, è possibile osservare la capsula renale, il grasso perirenale, la fascia renale e l'ilo.

Il grasso perirenale e la fascia renale sono importanti siti di ancoraggio alla parete addominale. Infatti, in ambito clinico, le persone molto magre perdono grasso perirenale.

Inoltre, il rene contiene l'ilo renale dove passano l'arteria renale, i nervi e l'uretere, che collega il rene alla vescica.

Anatomia Microscopica del Rene

Discutendo invece dell'anatomia renale interna, osserviamo una porzione corticale, una porzione midollare e una pelvi.

L'unità funzionale del rene è il nefrone, formato da una parte vascolare, rappresentata dal glomerulo, e da una parte tubulare.

I glomeruli si trovano nella zona corticale del rene, che è infatti considerata la parte più vascolarizzata e di conseguenza anche quella più a rischio di ischemia.

La parte tubulare si trova nella porzione midollare del rene.

Bowman's capsule Efferent arteriole Capsular epithelium = 8 mmilg Distal tubule PCB=58 mmHg Podocyte TCG =- 35 mmHg 0 PUF = 10 mmHg 0 PSB =- 15 mmHg mm Proximal tubule TCG =- 28 mmHg PCG=60 mmHg Glomerular capillary Afferent arteriole NIA-SALUTE Lumen of Bowman's capsule VFG = K, [(PCG-PSB)- (TCG-"5B)]

È inoltre presente la pelvi, dove viene veicolata l'urina.

La midollare è costituita dalle piramidi renali. La parte corticale che si approfonda nella piramide sono le colonne del Bertin. Al termine di ogni piramide ci sono i calici, che si suddividono in minori e maggiori. I calici minori si immettono nei maggiori, dove, all'interno di quest'ultimo, viene veicolato l'ultrafiltrato, nonché la pre-urina che finisce nella pelvi, poi nell'uretere e infine nella vescica.

Il rene filtra 1300 ml al minuto. Il 25 % della gittata lo riceve il rene, mentre il cervello ne riceve solo il 14%.

Riguardo alla distribuzione del flusso ematico, il 90% del flusso ematico che arriva al rene giunge alla corticale, il 10% alla midollare esterna e il 2% alla midollare interna.

Circolazione Renale

La circolazione renale parte dall'aorta da cui esce l'arteria renale, poi le arterie segmentali, le interlobari, le arcuate, le interlobulari fino ad arrivare alle arteriole afferenti.

Il sangue arriva mediante l'arteria renale ed esce mediante la vena renale. Infatti, subito dopo le arteriole abbiamo le venule.

La circolazione renale arteriosa è speculare alla circolazione renale venosa, l'unica differenza è l'inesistenza delle vene segmentali nella circolazione venosa (nella figura c'è un'inesattezza).

CIRCOLAZIONE RENALE Arteria renale Vena renale Arterie segmentali Vene segmentali Arterie interlobari Vene interlobari Arterie arcuate Vene arcuate Arterie interlobulari Vene interlobulari Arteriole afferenti NEFRONE Venule

Struttura del Nefrone

STRUTTURA DEL NEFRONE · 1. GLOMERULO CORPUSCOLO RENALE · 2. CAPSULA DI BOWMAN · 3. TUBULO PROSSIMALE · 4. ANSA DI HENLE 5. TUBULO DISTALE 6. I tubuli distali riversano il loro contenuto nei DOTTI COLLETTORI.

Il nefrone è l'unità funzionale del rene, costituita da una parte vascolare e da una parte tubulare.

I nefroni si suddividono in due tipologie: corticali e iuxtamidollari. La differenza tra i due è la lunghezza dell'ansa di Henle, che è più lunga nella seconda tipologia.

La midollare è formata dall'ansa di Henle e dai nefroni iuxtamidollari, perché sono gli unici che possono approfondare nel rene. Ciascun rene umano ha tra 225 mila e 1,5 milioni di nefroni. Il rene invecchia perdendo fisiologicamente nefroni.

La parte vascolare del nefrone è il glomerulo, costituito da una massa di capillari altamente permeabili con un gioco di pressioni dato dalle arteriole afferente ed efferente. Dall'arteriola efferente nascono i capillari venosi del sistema tubulare che si suddividono poi in vasa recta e capillari peritubulari.

Il glomerulo è coperto dalla capsula di Bowman. Il glomerulo è responsabile della produzione dell'ultrafiltrato, che viene successivamente lavorato all'interno del tubulo.

Il sistema tubulare inizia dal tubulo prossimale per giungere all'ansa di Henle e in seguito al nefrone distale, che è composto dal tubulo distale e dal dotto collettore.

Come abbiamo accennato precedentemente, ci sono due tipologie di nefroni. I nefroni corticali rappresentano l'85% dei totali, si trovano nella corticale e presentano un'ansa di Henle piccola che non le permette di approfondarsi lungo la midollare. Invece, i nefroni iuxtamidollari presentano un'ansa di Henle più lunga che si approfonda nella midollare, precisamente lungo la papilla renale.

Destino dell'Ultrafiltrato

L'ultrafiltrato giunge, dopo essere prodotto dal glomerulo, nel sistema tubulare con un rimaneggiamento dei soluti all'interno.

Il tubulo prossimale si differenzia dall'ansa di Henle, in quanto è il sito maggiore di riassorbimento ed è importante ricordare che tale riassorbimento è sempre isosmotico con il plasma, quindi l'ultrafiltrato esce con la stessa osmolarità del plasma. Questo significa che più soluti riassorbo, più acqua riassorbo. Non si ha quindi la capacità ne di riassorbire ne di diluire.

Il tubulo prossimale presenta l'orletto a spazzola, che amplifica la superficie di assorbimento ed è il sito con il maggior consumo di ATP, data la presenza di assorbimenti di tipo attivo.

L'ansa di Henle è la prima porzione del nefrone dove iniziano la concentrazione e la diluizione delle urine. Se siamo in condizione di diuresi o abbiamo bevuto molto, non abbiamo bisogno di concentrare le urine, mentre se siamo in una condizione di disidratazione abbiamo bisogno di urine più concentrate.

La concentrazione delle urine dipende dalla lunghezza dell'ansa di Henle, per questo sono fondamentali i nefroni iuxtamidollari.

Il mammifero che ha l'ansa più lunga è il gerbillo, un topolino del deserto che riesce infatti a sopravvivere senza bere per un lasso di tempo.

Quindi, il glomerulo è la struttura vascolare del nefrone. È una massa di capillari che nasce dall'arteriola afferente e termina con l'arteriola efferente; questi sono due vasi molto resistenti. Poi abbiamo i capillari peritubulari che irrorano il nefrone distale e il tubulo prossimale. Tra questi, molto importanti, abbiamo i Vasa Recta, che entrano in gioco nella concentrazione e diluizione delle urine. Inoltre, i capillari peritubulari hanno lo stesso andamento a forcina dell'ansia di Henle.

BP 60 out 10 out COP 32 in > NFP CP 18 in 60 mmHg out Capillary blood pressure (BP) Colloid osmotic pressure (COP) Capsular pressure (CP) Net filtration pressure (NFP) -32 mmHg in - 18 mmHg in 10 mmHg out

In conclusione, il nefrone è costituito dal glomerulo, che continua nella capsula di Bowman (insieme formano il corpuscolo renale), e dal sistema tubulare, formato dal tubulo prossimale, dall'ansa di Henle, dal tubulo distale e, infine, dal dotto collettore.

Pressione di Filtrazione Netta

Il glomerulo è avvolto dalla capsula di Bowman ed è un ammasso di capillari altamente permeabil, interposti tra l'arteriola afferente e l'arteriola efferente. Questi vasi glomerulari sono vasi di resistenza e permettono quindi un'elevata pressione idrostatica intracapillare, a seconda della loro vasodilatazione o vasocostrizione.

Attraverso la barriera di filtrazione glomerulare si forma l'ultrafiltrato glomerulare (125 mL/min).

Per avere una pressione netta di filtrazione nel glomerulo dobbiamo considerare le forze di Starling: pressione idrostatica e pressione oncotica. La forza che favorisce la filtrazione netta è la pressione idrostatica capillare (60 mmHg), mentre le forze che si oppongono (tendono a trattenere l'acqua) sono la pressione oncotica capillare (32 mmHg) e la pressione idrostatica del filtrato accumulato nella capsula di Bowman (18 mmHg).

In soggetti sani con barriera di filtrazione integra, grazie alla selettività di carica e di dimensione, non ci sono proteine nella capsula di Bowman. La pressione oncotica nella capsula di Bowman, quindi, non viene considerata perché nulla. In realtà, in condizioni fisiologiche, nella raccolta delle urine delle 24h, si nota che vengono comunque eliminati 150 mg/die di proteine che derivano dallo sfaldamento delle cellule tubulari, la cosiddetta proteinuria di Tamm-Horsfall.

La pressione netta di filtrazione risultante nel rene è di circa 10 mmHg, che è diversa dalla pressione netta di filtrazione risultante negli altri distretti capillari. Per esempio, nel muscolo è di massimo 2 mmHg, nonostante ci sia una filtrazione importante. Questi valori sono indicativi di quanto i reni lavorino: il rene normofunzionante riceve il 25% della gittata cardiaca e filtra circa 180 L/die.

Filtrazione Renale

Il filtrato glomerulare è una stima di come funzionano i nostri reni, in quanto il loro funzionamento è strettamente correlato all'attività del glomerulo.

In condizioni fisiologiche, il rene è in grado di filtrare 180L/die di liquidi con una clearance di 125 ml/min (di cui il 10% in meno nelle donne).

Per quantizzare il GFR e, quindi, la funzionalità renale è fondamentale conoscere la clearance dei soluti eliminati dall'organismo.

Il marcatore che permette di misurare la clearance deve essere:

• Inerte
• Filtrato liberamente
• Non riassorbito, non metabolizzato, non secreto
• Avere concentrazioni plasmatiche stabili
• Non tossica

La sostanza ideale che rispetta i criteri sarebbe l'inulina. Tuttavia, nella pratica clinica, questa sostanza è irrilevante perché esogena, non è quindi conveniente fare un'iniezione di inulina ed effettuare una raccolta delle 24h. Quindi, il marcatore più pratico ed utilizzato nella clinica per stimare il GFR è la creatinina, una sostanza endogena che deriva dal metabolismo della creatina del muscolo scheletrico.