Fisiologia del Sistema Renale: funzioni escretorie, endocrine ed elettrolitiche

Fisiologia del Sistema Renale

Fisiologia I, Lezione 25, 26-04-24 Prof. Veronesi FISIOLOGIA DEL SISTEMA RENALE La funzione primaria del sistema renale è quella di effettuare l'escrezione di una serie di soluti, in modo da ottenere l'urina definitiva. In aggiunta a questo importante compito escretorio i reni svolgono in parallelo altre funzioni da non tralasciare, per questo sono sempre esposti ad un elevato carico di lavoro.

Le funzioni svolte dai reni sono;

• FUNZIONE ESCRETORIA; I reni effettuano un'estrazione dei soluti dal sangue, in modo da poterli eliminare tramite l'urina
• FUNZIONE ENDOCRINA;
  • I reni sono classificati come delle ghiandole endocrine secondarie, mediante la secrezione di ormoni; ad esempio, eritropoietina EPO e renina (regolazione pressione arteriosa).
  • Regolazione della calcemia, a livello renale vi è assorbimento di calcio e una parte di questo calcio viene riassorbito sotto controllo endocrino, regolato da ormoni (studiati nel corso di Fisiologia II).
  • Attivazione della vitamina D, direttamente a livello renale vi è attivazione della vitamina D, trasformandola in calcitriolo.
• REGOLAZIONE ELETTROLITICA Sono regolati parametri che sono alla base del controllo omeostatico dell'organismo, quali;
  • NATRIEMIA regolazione della concentrazione plasmatica del sodio. Essa è fondamentale perché il sodio è uno dei determinanti, insieme alla volemia, della pressione arteriosa. Infatti, in pazienti ipertesi si riscontra un eccesso di sodio, possibile responsabile dell'aumento di pressione arteriosa.
  • KALIEMIA regolazione della concentrazione plasmatica del potassio. Dalla fisiologia cardiaca sappiamo bene come sia importante la concentrazione extracellulare di potassio e come questa possa incidere sull'eccitabilità delle cellule eccitabili (a livello nervoso, muscolatura scheletrica, muscolatura cardiaca), quando si parla di fase di ripolarizzazione è sempre coinvolto il potassio. Se concentrazioni extracellulari di potassio sono alterate, abbiamo problemi di eccitabilità, ad esempio a livello cardiaco: elevati livelli di potassio extracellulare possono essere responsabili di aritmie e portare ad arresto cardiaco.

In generale il sistema renale si occupa del controllo degli elettroliti; non solo sodio e potassio, ma anche cloro e calcio (sopracitato nelle funzioni endocrine).

• REGOLAZIONE VOLEMIA
• REGOLAZIONE pH 1Regolazione integrata

Regolazione Integrata Renale

I reni sono un organo in cui si vanno ad intrecciare contemporaneamente varie funzioni di diversi sistemi del nostro organismo. Infatti, in riferimento al sistema renale, si parla di Regolazione integrata, ovvero un processo in cui non risulta possibile regolare/mutare lo stato di una variabile senza che ci siano gli altri sistemi che intervengano per mantenere costante la variabile intaccata. Dunque, se uno dei sistemi si dovesse fermare, gli altri sistemi ne dipendono, ne risentono e agiscono in funzione della variazione/stimolo indotto su quella variabile, per il mantenimento dell'omeostasi corporea.

Bilancio Idrosalino

La regolazione della concentrazione degli elettroliti fa riferimento ad un bilancio salino. Oltre a questo bilancio, i reni effettuano anche un bilancio idrico (insieme di processi che consentono di bilanciare l'assunzione e la perdita dei liquidi in 24h) perché controllano la volemia. L'urina che esce dai reni è detta urina definitiva, essa ha passato processi finissimi di controllo, non solo di concentrazioni saline ma anche idriche (controllo volemia). Analizziamo il Bilancio idrico (entrata-uscita acqua) dal nostro organismo;

• (in entrata) L'acqua presente nel nostro organismo può essere introdotta tramite dieta (assunta bevendo o tramite cibo che presenta "acqua nascosta" al suo interno) oppure può essere prodotta da reazioni metaboliche.
• (in uscita), le modalità principali che presenta l'acqua per fuoriuscire dal nostro organismo sono tramite; evaporazione in fase respiratoria (sistema respiratorio umidifica aria, espirando eliminiamo parte d'acqua). Ma il protagonista dei processi di eliminazione d' acqua è senza dubbio il Sistema renale.

I reni, nel controllo della volemia non possono creare acqua, ma possono CONSERVARE acqua portando ad una diminuzione del volume determinante l'urina finale, formando urina più concentrata. Se abbiamo diminuzione della volemia sistemica, quindi diminuzione del volume circolante, avremo diminuzione del volume che passa attraverso i reni, e dunque in uscita avremo un volume che risulta essere ridotto perché ridotto in partenza. Per riuscire ad effettuare processo di estrazione dei soluti, una percentuale di acqua è persa a prescindere perché è necessario diluirli.

Il controllo della volemia può portare a:

• Urina più diluita, aumenta volume perso d'acqua 2- Urina più concentrata, diminuisce volume perso d'acqua

In ogni caso l'acqua è sempre espulsa, ciò che cambia è la quantità, se minore o maggiore. La regolazione della volemia (bilancio idrico) implica contemporaneamente anche una regolazione della concentrazione dei soluti (concentrazione salina o di elettroliti) (bilancio salino), insieme formano Bilancio Idro-Salino. Non possiamo eliminare/conservare; elettroliti (bilancio salino) o acqua (bilancio idrico) in maniera indipendente, sono infatti processi strettamente dipendenti l'uno dall'altro, finemente regolati, importanti per il mantenimento dell'equilibrio del bilancio idrosalino. Tutti questi processi sono finalizzati a mantenere complessivamente costante l'osmolarità (rapporto soluti/liquidi che diluiscono soluti) dei liquidi corporei, circa 300 mOsM. Osmolarità è l'espressione di quante mmol di soluto ci sono in 1litro di acqua/soluzione. Indipendentemente da quale soluto stiamo considerando, 1 mmol del sodio e 1 mmol di potassio o glucosio, generano tutte uguale pressione osmotica. Quindi quando si fa riferimento ad una soluzione di 300m osmolare, stiamo dicendo quante mmol sono presenti in 1 l. 300 mmol di soluto, in riferimento al plasma, il soluto più rappresentato è il sodio: ha una concentrazione plasmatica pari a 140 mmol, ma è da considerare che sodio non è mai presente come Na+ ma è presente come Na ed un anione a lui legato. Dunque, quando si considera il sodio si deve tenere a mente che 140 mmol (sono dovuti da Na+) + 140 mmol d'anione (non importa quale sia) a lui legato = 280 mmol. Adesso è chiaro perché il sodio contribuisca in modo preponderante all'osmolarità totale a livello plasmatico. Il sistema renale regola il bilancio salino, bilancio idrico effettuando quindi un bilancio idrosalino integrato.

Regolazione del pH Renale

I reni sono implicati anche nella regolazione del pH perché hanno la capacità di effettuare un'escrezione di idrogenioni. Le urine hanno pH acido, tipicamente il valore si attesta attorno ai 5 e può arrivare sino a valore 7, solitamente non è inferiore a valore 5. La regolazione dell'equilibrio acido-base non è effettuata singolarmente dal sistema renale ma pH è effettuata in simbiosi con il sistema respiratorio, anche per questo processo si osserva, una regolazione integrata. Le tante funzioni diverse effettuate dal sistema renale renderebbero estremamente riduttiva l'affermazione "la funzione dei reni è l'escrezione di soluti"; sicuramente questa è la loro funzione primaria, ma non sono da dimenticare le altre appena analizzate. 3ANATOMIA DEL RENE

Anatomia del Rene

I reni sono organi doppi. In ciascun rene si individuano una zona corticale ed una zona midollare. Nella corticale e nella midollare renale si trovano le piramidi renali, che confluiscono a livello del calice minore, che diventa calice maggiore e sbocca nella pelvi renale. In corrispondenza dell'ilo, si individuano un'arteria renale (sangue in entrata) ed una vena renale (sangue in uscita); dalla pelvi renale si ha l'uscita dell'uretere. Corticale renale Midollare renale Piramide renale Arteria renale Papilla renale Pelvi renale vena Calice minore renal Calice maggiore (b) Capsula di Bowman Uretere vasi ematic Nefrone Dotto collettore

L'arteria renale si ramifica per permettere al sangue di raggiungere tutte le unità funzionali. La vena renale raccoglie il sangue refluo dall'organo. La concentrazione di un certo soluto può risultare diversa se calcolata nel sangue in entrata nel rene attraverso l'arteria renale o nel sangue in uscita dal rene attraverso la vena renale: ciò significa che parte di questo soluto è stato escreto. Un soluto può infatti essere escreto completamente o in parte, e non è detto che tutti i soluti vengano completamente eliminati. Si pensi ad esempio al sodio: quando a livello renale avviene la regolazione della concentrazione di sodio, determinate quantità di tale ione devono essere eliminate; ciò implica che non si verifichi un completo riassorbimento di sodio. Si consideri un soluto: a livello dell'arteria renale, questo avrà una certa concentrazione, ovvero la concentrazione in entrata nel rene. Con l'escrezione, e quindi la presenza di tale soluto a comporre l'urina finale, questo sarà presente a concentrazioni diverse a livello dell'uretere. Ciò significa che a livello della vena renale, la concentrazione del soluto sarà diversa rispetto a quella che si misura a livello dell'arteria renale, perché parte di esso è stato escreto. Con il passaggio attraverso i reni, il sangue viene filtrato, motivo per il quale, in uscita, i soluti presenti all'interno di esso possono presentarsi a concentrazioni differenti rispetto a quelle del sangue in entrata. La differenza tra le concentrazioni in entrata e quelle in uscita sarà la concentrazione di soluto presente a livello dell'uretere. Un discorso di questo tipo risulta essere semplicistico, perché entrano in gioco altre variabili oltre alla concentrazione del soluto, come la velocità di filtrazione (di estrazione) del soluto da parte dei reni. Questi concetti saranno da riprendere ed affrontare in maniera più analitica quando si parlerà di come valutare la funzionalità renale e di clearance renale, ovvero la capacità di estrazione dei soluti. 4 Corticale renale Calice minore T Midollare renale