Fisiologia del Rene: Trasporto Tubulare di Glucosio, Aminoacidi e Sodio

Fisiologia del Rene: Introduzione

-Ripasso della lezione precedente Sì No Gli ormoni idrosolubili si legano a recettori sulla membrana cellulare ADH/vasopressina e ossitocina sono ormoni prodotti nell'ipofisi posteriore La calcitonina è l'ormone più importante per il controllo della calcemia

Obiettivi della Lezione

• Conoscere le funzioni del rene e del sistema escretore
• Conoscere i processi fondamentali che avvengono nel rene
• Conoscere i concetti fondamentali del funzionamento dei reni
• Conoscere i fenomeni alla base della minzione
• Conoscere le basi della regolazione acido-base

Il Rene: Funzioni Principali

Funzioni Associate alla Produzione di Urina

FONDAMENTALE PER IL MANTENMENTO DELL' OMEOSTASI del MEZZO INTERNO

1. Mantenimento dell'equilibrio idro- salino
2. Mantenimento delle giuste concentrazioni di soluti inorganici (Na+,K+,Cl-,H+,CO2) nei liquidi interni
3. Mantenimento di un appropriato volume plasmatico (pressione del sangue)
4. Rimozione di sostanze tossiche prodotte dall'attività metabolica (urea, acido urico creatinina) o ingerite (alcaloidi vegetali, farmaci). Rimozione di ormoni
5. Regolazione del pH ematico

Funzioni Endocrine del Rene

IMPORTANTI FUNZIONI ENDOCRINE

• produzione e secrezione di RENINA, per la regolazione della presione arteriosa sistemica (sistema RENINA- ANGIOTENSINA);
• produzione e secrezione dell'ERITROPOIETINA, principale regolatore dell'eritropoiesi;
• attivazione della VITAMINA D3, fondamentale per la regolazione del metabolismo del calcio.

Il Rene: Cenni di Anatomia Macroscopica

CORTICALE: disposta attorno alla midollare 2 ZONE MIDOLLARE:composta dalle PIRAMIDI RENALI, ognuna delle quali termina con una PAPILLA RENALE che sporge nel CALICE RENALE, il quale è un recesso della PELVI RENALE; quest'ultima convoglia nell'uretere l'urina prodotta. Cortex Glomerulus Medulla Loop of Henle Renal papilla Pyramid with nephrons and a collecting duct, which empties the urine into the renal pelvis Renal artery and renal vein Renal pelvis Ureter scanvetpress.com UNITA' FUNZIONALE 5 Renal papilla Renal capsule Renal medulla Renal cortex NEFRONE IL NUMERO DI PIRAMIDI DIPENDE DALLA SPECIE

Il Rene: Anatomia Funzionale

Ratto adulto = 30-35.000 nefroni/rene Uomo = 1.200.000 nefroni/rene

1) CORPUSCOLO RENALE (capillari glomerulari/glomerulo e capsula di Bowman) 2) TUBULO CONTORTO PROSSIMALE (TCP) 3) ANSA di HENLE (tratto discendente e tratto ascendente sottile e spesso) 4) TUBULO CONTORTO DISTALE (TCD) 5) DOTTO COLLETTORE

Nefrone iuxtamidollare: nefrone ad ansa Nefrone corticale (il tipo di nefrone lunga importante nella creazione del gradiente osmotico verticale nella midollare renale Glomerulo più abbondante - circa l'80% di tutti i nefroni) Tubulo distale Capsula di Bowman Tubulo prossimale Tubulo distale Tubulo prossimale Corticale renale Midollare renale Ansa di Henle Ramo discendente dell'ansa di Henle Dotto collettore Ramo ascendente dell'ansa di Henle Altri nefroni che si svuotano nello stesso dotto collettore Vasa recta (Alla pelvi renale) (Per una migliore visualizzazione, le dimensioni dei nefroni sono state grossolanamente esagerate e i capillari peritubulari, a eccezione dei vasa recta, sono stati omessi.)

NEFRONI CORTICALI: glomerulo, TCP, TCD e quasi tutta l'ansa nella corticale. Solo l'apice dell'ansa penetra nella midollare (anse corte). NEFRONI IUXTA-MIDOLLARI: glomerulo, TCP, TCD nella corticale; l'ansa origina nella corticale, ma si spinge in profondità nella midollare, fino quasi alla punta della papilla renale (anse lunghe).

• Componente tubulare, tubulo ripieno di liquido la cui parete è costituita da un monostrato di cellule epiteliali che si poggiano su una membrana basale.
• La membrana apicale e quella basolaterale di queste cellule hanno caratteristiche diverse tra loro, e ciò è funzionale alle azioni che la cellula deve svolgere. Le cellule sono collegate da giunzioni strette, e ciò divide le due membrane.

Figura 13.11 Processo di riassorbimento. Nel riassorbimento transcellulare (linea continua) le molecole devono essere trasportate attraverso la membrana apicale (1), il citoplasma delle cellule epiteliali (2), la membrana basolaterale (3), attraverso lo spazio tra le cellule epiteliali e i capillari, spazio occupato dal liquido interstiziale (4), e infine attraverso la parete dei capillari (5). L'acqua e gli ioni possono essere anche trasportati tra le cellule epiteliali (trasporto paracellulare, linea tratteggiata). Il trasporto paracellu- lare è maggiore nei tubuli prossimali. Lume tubulare Cellula tubulare Liquido interstiziale Lume capillare Spazio laterale Cellula endoteliale Membrana basolaterale 1 2 3 4 5 - - Membrana apicale Giunzione stretta Le molecole possono passare o attraverso le cellule o attraverso gli spazi tra le cellule

Il Rene: Vascolarizzazione

ARTERIA RENALE venule ARTERIOLE AFFERENTI CAPILLARI PERITUBULARI L RETE CAPILLARE GLOMERULARE L CORTICALE ARTERIOLE EFFERENTI MIDOLLARE Flusso ematico renale = 1200 ml/min; 21% della gittata cardiaca Efferent arteriole Peritubular capillaries Glomerular capillary Afferent arteriole Renal artery and vein Capillary of the medulla (vasa recta) scanvetpress.com VASA RECTA venule Due reti capillari

Il Rene: Processi Fondamentali dell'Attività Renale

1) ULTRAFILTRAZIONE: a livello glomerulare, formazione di un liquido (ultrafiltrato) simile al plasma, ma molto diverso dall'urina definitiva. 2) RIASSORBIMENTO: a livello tubulare, passaggio di sostanze (acqua e specifici soluti) dal lume tubulare verso i capillari. Fondamentale perché evita la perdita con l'urina delle sostanze utili che hanno superato la barriera glomerulare 3) SECREZIONE: a livello tubulare, trasferimento di sostanze dai capillari al lume tubulare. Ioni idrogeno (H+), ioni potassio (K+), anioni e cationi organici, molti estranei all'organismo (farmaci, additivi alimentari, inquinanti ambientali) Efferent arteriole Peritubular capillary O Filtration 2 Reabsorption The tubular system Afferent arteriole Secretion 3 T Urine scanvetpress.com

Clearance Renale

CLEARANCE PLASMATICA: volume di plasma che in ogni minuto è completamente depurato da una sostanza nel suo passaggio attraverso i reni CARICO ESCRETO = CARICO FILTRATO - CARICO RIASSORBITO + CARICO SECRETO INULINA, CREATININA, GLUCOSIO, AA: UREA H+, SOST. ESTRANEE, COMPOSTI CHIMICI: Capillare peritubulare Glomerulo Tubulo (a) (b) Nelle urine Per una sostanza che, come l'inulina, viene filtrata ma non riassorbita né secreta, tutto il plasma filtrato viene completamente depurato da quella sostanza. Per una sostanza che, come il glucosio, viene filtrata e non secreta, ma completamente riassorbita, il plasma filtrato non viene depurato in alcuna misura da quella sostanza. + + + + + (c) (d) Per una sostanza che, come l'urea, viene filtrata, non secreta e parzialmente riassorbita, solo una parte del plasma filtrato viene depurata da quella sostanza. + Per una sostanza che, come lo ione idrogeno, viene filtrata e secreta, ma non riassorbita, l'intero volume di plasma filtrato viene depurato dalla sostanza e anche il plasma peritubulare da cui la sostanza è rimossa per secrezione ne viene depurato.

Velocità di Filtrazione Glomerulare (VFG)

Viene utilizzata per valutare la FUNZIONALITA' RENALE Si ricava misurando l'escrezione ed il tasso plasmatico di una sostanza che filtri liberamente attraverso i glomeruli e non sia ne secreta né riassorbita dai tubuli (INULINA e CREATININA) VFG o CLEARANCE di x = Px Ux V Ux = concentrazione di x nell'urina (mg/ml) V = flusso urinario (ml/min) Px = tasso plasmatico di x (mg/ml) In un animale di 70 kg la VFG è di circa 125ml/min È il prodotto della pressione netta di filtrazione per un coefficiente di filtrazione, che dipende dalla permeabilità ai fluidi e dall'area di scambio.

Il Rene: Glomerulo Renale e Ultrafiltrazione Glomerulare

CAPSULA di BOWMAN: epitelio composto da · FOGLIETTO VISCERALE = STRATO dei PODOCITI (particolari cellule epiteliali con lunghi processi terminali, pedicelli, che circondano la superficie esterna dei capillari) · FOGLIETTO PARIETALE = strato continuo di cellule pavimentose SPAZIO di BOWMAN: vi si raccoglie il liquido filtrato a livello di barriera glomerulare Arteriola afferente Arteriola efferente O 0 Glomerulo Lume del capillare glomerulare Capsula di Bowman REAPE 0 Cellula endoteliale 0 Lume Membrana basale della capsula di Bowman 0 O Strato esterno della capsula di Bowman Pedicelli del podocita Strato interno O della capsula di Bowman (podociti) C Fessura di filtrazione Membrana basale Tubulo contorto prossimale O O Poro capillare CAPILLARI GLOMERULARI C PARARBARRIERA GLOMERULARE: 1) Endotelio capillare (lamina fenestrata): presenta fenestrature larghe, ø = 500-1000 Å non delimitate da diaframma 2) Membrana basale glomerulare: rete di fibrille di collagene e proteoglicani a maglie larghe 3) Strato dei podociti: i pedicelli delimitano dei pori a fessura con ø = 250-600 Å, Poro capillare Cellula endoteliale Lume del capillare glomerulare 1 Membrana basale 1 2 3 Lume della capsula di Bowman Fessura di filtrazione Pedicelli del podocita

Cellula epiteliale dello strato più interno della capsula di Bowman Lamina basale Pori a fessura tra le digitazioni delle cellule epiteliali Cellula endoteliale b c Lume del capillare Pori delle cellule endoteliali Arteriola efferente Corpo cellulare Cellule epiteliali dello strato più esterno della capsula di Bowman Spazio di Bowman Cellule epiteliali dello strato più interno della capsula di Bowman SUVO Tubulo Microvilli prossimale | 5 um Arteriola afferente a d Lamina basale

Barriera Glomerulare: Azione Selettiva

LA BARRIERA GLOMERULARE HA AZIONE SELETTIVA in funzione delle dimensioni (peso molecolare e diametro) e della carica elettrica delle molecole. Passano molecole con PM < 68.000 (Albumina = 69.000) e ø < 60 Å

SOSTANZA PM FILTRABILITA' Acqua 18 1,0 Sodio 23 1,0 Glucosio 180 1,0 Inulina 5500 1,0 Mioglobina 17.000 0,75 Albumina 69.000 0,005

FILTRABILITA' è INVERSAMENTE PROPORZIONALE AL PM Proteoglicani hanno cariche negative: ostacolo elettrico al passaggio di proteine e macromolecole, caricate negativamente.