Fisiologia del Rene: funzioni, regolazione e recupero del glucosio

FUNZIONI DEL RENE

Caratteristica del rene è quella di essere riccamente vascolarizzato (riceve il 20% della gittata cardiaca, quindi 1 litro di sangue al minuto) e soprattutto è riccamente innervato, quasi esclusivamente dal simpatico, per modulare il flusso all'interno del rene.

Tra le sostanze che noi eliminiamo attraverso il rene ci sono sostanze di scarto e altre sostanze che non si trovano nelle giuste quantità all'interno del nostro organismo, il rene regola il nostro ambiente interno.

Le principali funzioni del rene sono:

1. Regolazione osmolalità e volume dei liquidi corporei Regolazione della quantità di acqua nel nostro organismo: regolando l'escrezione di acqua il rene regola il volume di sangue che abbiamo in corpo, che è in equilibrio con il liquido extracellulare che a sua volta è in equilibrio con il liquido intracellulare; quindi, di fatto il rene regola il volume dei liquidi corporei (osmolarità del sangue). In maniera indiretta il rene regola il volume delle cellule: è un sistema che tiene in perfetto equilibrio tutti i comparti del nostro corpo poiché l'acqua si muove per osmosi.

REGOLAZIONE OSMOLALITA' e VOLUME dei LIQUIDI CORPOREI

Osmolalità > liquido extracellulare > volume cellulare Volume (escrezione H2O e NaCI) > funzione cardiovascolare

1. REGOLAZIONE EQUILIBRIO ELETTROLITICO Na+, K+, CI-, Ca2+, Mg2+, PO42-, HCO3", H+: in equilibrio con l'assunzione
2. REGOLAZIONE EQUILIBRIO ACIDO/BASE Con polmone e sistemi tampone: pH limiti stretti
3. ESCREZIONE PRODOTTI TERMINALI del METABOLISMO e SOSTANZE ESTRANEE Urea (da aa), acido urico (da acidi nucleici), creatinina (da creatina)
4. PRODUZIONE E SECREZIONE di ORMONI - prostaglandine - calcitriolo: metabolita di vitamina D3, assorbimento del Ca2+ dal tratto GI - renina: attiva angiotensina/aldosterone: Na+, K+, pressione arteriosa - eritropoietina: stimola la formazione di eritrociti - gluconeogenesi

Regolando il volume complessivo di sangue nel nostro organismo andiamo anche a regolare la funzione cardiovascolare. Ci sono dei sensori tipicamente negli atri che sono dei recettori da stiramento che funzionano come sensori di volume del sangue. Nel momento in cui elimino dell'acqua, o del sodio che trascina l'acqua con sé nelle urine, allora diminuisce il volume totale del sangue in circolo e questo innesca i riflessi cardiovascolari, riflessi da compensazione che cercano di far pompare il sangue a una pressione maggiore (frequenza) per avere un maggior ritorno venoso.

Regolazione dell'equilibrio elettrolitico

La seconda funzione è legata al viaggio degli elettroliti: il rene regola tutti gli elettroliti, in particolare sodio, potassio, calcio, cloruro importanti per il potenziale di membrana di tutte le cellule, per le variazioni del potenziale di membrana e per la contrazione del muscolo liscio. Calcio, magnesio, fosfato sono importanti per la mineralizzazione dell'osso. Fosfato, bicarbonato e ioni idrogeno si ricordano per la regolazione del pH. Il rene ci permette di eliminare ioni in eccesso o di recuperarli in quanto questi passano la barriera del glomerulo in base alle necessità dell'organismo. È importante che il rene sia informato della concentrazione di tutte queste sostanze.

Regolazione equilibrio acido/base

Il rene è uno dei tre grossi sistemi che consente al nostro organismo di regolare perfettamente il pH del plasma arterioso a 7,4 (7,35-7,45). Rispetto al sistema respiratorio riguardo la regolazione del pH il rene dà dei compensi maggiori che possono funzionare bene quando il rene sta bene.

Eliminare i prodotti terminali del metabolismo o sostanze estranee

Sostanze estranee che passano la barriera endo glomerulare e poi vengono filtrate oppure vengono eliminate attraverso meccanismi di trasporto che sono relativamente aspecifici.

Il fegato in genere si occupa di metabolizzare le sostanze esterne (come farmaci), queste però verranno eliminate dal rene. La funzione renale impatta sia sulle sostanze interne che esterne eliminate con meccanismi specifici usati per eliminare le sostanze normali, per esempio uno di questi si chiama MDR (multy drug resistence protein), e si tratta di proteine resistenti ai farmaci.

Ricordiamo che l'escrezione dei prodotti terminali coincide all'escrezione di sostanze che non sono tossiche, ma anzi spesso anche utili, per esempio l'acqua. Si sottolinea che l'urea non è un prodotto di scarto perché di urea il rene ne riassorbe quasi la metà.

Produzione e secrezione di ormoni

Pur non essendo una ghiandola, il rene produce diversi ormoni:

500 ml/min di plasma Arteriole ellerente 125 ml/min di fitrato Arteriola atferente Flusso plasmatico - 625 ml/min Velocità di fitrazione glomerulare = 125 ml/min Frazione di filtrazione - 125 ml/min 625 mümin -- 0,20 = 20%

Le prostaglandine

Vengono prodotte localmente e hanno una funzione locale nel modificare il flusso ematico renale, non direttamente; sono importanti per 625 ml/min di plasma influenzare la contrazione del muscolo liscio dell'arteriola afferente. Le prostaglandine vengono prodotte in diverse condizioni (stress, infiammazione, ... ) e influiscono nel regolamento del flusso ematico.

Il calcitriolo

È un metabolita della vitamina D3 che va a regolare l'assorbimento di calcio a livello dell'intestino. Viene segnalato al rene che serve calcio, il quale viene assorbito in maniera maggiore dal rene e contestualmente si comunica all'intestino tramite calcitriolo di andare ad aumentare i trasportatori per il calcio presenti a livello intestinale. Il calcio viene assorbito purché ci siano proteine di membrana che fanno entrare il calcio, regolando la quantità di queste noi possiamo aumentare la quantità di calcio assorbita.

La renina

È l'ormone che dà avvio ad una cascata, viene liberato quando c'è una caduta di pressione e serve ad aumentare la pressione. È l'ormone prodotto dal rene. Essa ha diversi ruoli, tra cui va ad attivare la conversione dell'angiotensinogeno in angiotensina 1 che agisce favorendo l'aumento della pressione mediante la vasocostrizione. Quindi l'angiotensina 2 che viene attivata dalla formazione di angiotensina 1, avvia una serie di risposte a livello vascolare e a livello vascolare renale. Tra le varie cose ha il compito di modulare la secrezione di aldosterone. Essa è una risposta omeostatica che tende a mantenere la pressione del sangue elevata; quindi, è un sistema che si attiva per favorire sia la vasocostrizione e quindi l'aumento sistemico della pressione, sia il recupero di sodio tramite l'azione di aldosterone che lo scambia con il potassio a livello renale; quindi, quando abbiamo l'attivazione dell'aldosterone abbiamo uno sbilanciamento negli elettroliti, perché recuperiamo sodio ma perdiamo potassio. Oltre al recupero di sodio abbiamo sempre il recupero di acqua che segue il sodio.

Eritropoietina

Essa stimola la maturazione degli eritrociti a partire da quelle che sono le cellule staminali che restano a disposizione del nostro organismo. Favorisce la maturazione di cellule del sangue, quindi mette in circolo un numero maggiore di globuli rossi, aumentando la capacità di trasportare ossigeno nel nostro sangue, andando 2però a creare un sangue più denso con l'aumento dell'ematocrito e di conseguenza il cuore fa più fatica, che non risulta essere un problema in giovane età.

Normalmente quando siamo esposti ad un ambiente ipossico (come, per esempio, ad altitudini molto elevate), ci succede che la risposta di eritropoietina è maggiore dopo un periodo di adattamento di un paio di settimane, chiamato acclimatazione. Tra le varie risposte c'è il compenso renale per la gestione dei liquidi e la maturazione dei globuli rossi che consentono di trasportare l'ossigeno. A quel punto, anche se arriva meno ossigeno dall'aria perché la pressione parziale diminuisce in altitudine, riesco ad estrarne di più perché ho più cellule che lo ricevono.

GLUCONEOGENESI

C'è un'altra funzione renale importante che è la gluconeogenesi renale. Questa è fondamentale in età infantile: il bambino nasce con il fegato immaturo e in questo periodo la gluconeogenesi avviene a livello del rene. Questa funzione diventa successivamente fisiologicamente minoritaria perché il fegato inizia a svolgere il suo compito. È importante nell'adulto come sistema di scorta in condizioni patologiche, il rene può riacquistare questa funzione, anche se non è sufficiente per compensare la perdita della funzione epatica.

IL NEFRONE

Il nefrone è l'unità funzionale del rene e si trovano 1.000.000/1.200.000 per ogni rene nel giovane adulto successivamente iniziano a diminuire.

Sui 25/30 anni noi iniziamo a perdere alcuni nefroni, che vengono compensati da un maggiore lavoro di quelli rimasti in vita. La maggioranza dei nefroni hanno un'ansa più breve, mentre altri che hanno il glomerulo più vicino alla midollare possiedono un'ansa di Henle più lunga, conferendo una capacità di riassorbimento molto più elevata (questi nell'uomo sono il 10%).

Capsula di Bowman Glomerulo Tubulo contorto distale Arteriola efferente Arteriola afferente Tubulo contorto prossimale Dotto collettore Attorno all'ansa di Henle si avvalgono dei vasi chiamati Ansa di Henle vasa recta che sono quelli che trasportano il nutrimento al tessuto renale e che riportano nel circolo quello che viene riassorbito in questa zona. Prima di giungere qui il sangue arriva dall'arteriola afferente al glomerulo, percorre i capillari glomerulari (fase in cui avviene la filtrazione, che è relativamente aspecifica), successivamente l'ultra filtrato entra nella capsula di Bowman e inizia a viaggiare nel tubulo contorto prossimale proseguendo nell'ansa di Henle, nel tubulo contorto distale ripassando in mezzo dall'arteria alla afferente e deferente, per arrivare poi al dotto collettore dove avvengono tutti i processi di riassorbimento e anche di secrezione che ci consentono di passare da 180 litri di ultra filtrato di plasma, quindi a composizione relativamente costante (simile a quella del plasma se non fosse che non ci sono le grosse proteine e gli elementi corpuscolati del sangue) a 1,5-2,5 litri, a una composizione estremamente variabile.

Quindi mentre la funzione del rene è quella di regolare la composizione del plasma, la composizione delle urine dipende solo da quello che non serve al nostro corpo (se beviamo due litri d'acqua al giorno va bene, ma quell'acqua che abbiamo bevuto la espelleremo fuori, è importante bere molto principalmente per chi ha problemi renali).