Funzione e struttura dell'apparato escretore: anatomia e fisiologia

Funzione e struttura dell'apparato escretore

L'escrezione

L'apparato urinario o escretore ha la funzione di:

• garantire un equilibrio fra acqua e soluti presenti nel corpo;
• mantenere un pH costante;
• eliminare le scorie prodotte con il metabolismo;
• regolare il volume del sangue e la pressione arteriosa;
• liberare ormoni.

L'apparato urinario

L'apparato urinario è costituito da:

• due reni, che filtrano il sangue;
• due ureteri;
• vescica, organo di raccolta delle urine;
• uretra, che permette lo svuotamento della vescica.

Vena cava -Aorta Ghiandola surrenale Ilo renale Arteria e vena renale Rene - Uretere Vescica Uretra

Le funzioni dei reni

1. Escrezione dei rifiuti metabolici che si accumulano nel sangue. I principali materiali di rifiuto sono diossido di carbonio (eliminato da sistema respiratorio) e composti azotati. L'ammoniaca è trasformata in urea nel fegato, poi eliminata attraverso l'urina.
2. Regolazione della concentrazione di ioni. La concentrazione di Na+, K+, H+, Mg2+, Ca2+ e HCO3 deve mantenersi costante.

Mantenimento dell'equilibrio idrico

1. Mantenimento dell'equilibrio idrico. L'acqua è introdotta con l'alimentazione ed eliminata con la respirazione, la sudorazione, le feci e l'urina. Ogni giorno produciamo circa 1500 ml di urine. Perdita d'acqua (2550 ml): · evaporazione dalla pelle e dai polmoni (900 mL); · escrezione di sudore (50 ml); Guadagno d'acqua (2550 ml): · escrezione delle urine (1500 ml): · assunzione di liquidi (1200 ml): · eliminazione nelle feci (100 ml). · ingestione di cibo (1000 mL): · ossidazione delle molecole nutritive (350 ml)

La struttura dei reni

Anatomia dei reni

Ogni rene è rivestito da una capsula renale. All'interno si distingue: ·regione corticale, più esterna; ·regione midollare, in profondità. La porzione corticale contiene i nefroni. La midollare è formata da piramidi renali, costituite da dotti collettori, per il trasporto delle urine. Gli apici delle piramidi renali raccolgono le urine verso i calici renali, che confluiscono verso la pelvi renale.

Anatomia dei reni: Glomerulo e Tubuli

Glomerulo Tubuli renali Regione midollare Capsula di Bowman Regione corticale Arteria renale - Ansa di Henle Vena renale Dotti collettori Uretere Piramide renale

Il Nefrone

Il nefrone è l'unità funzionale del rene. È costituito dal glomerulo, un ammasso di capillari, e dal tubulo renale, un tubo lungo e stretto che parte da una struttura a forma di coppa, la capsula di Bowman. Il tubulo renale è formato dai tubuli contorti prossimale e distale, collegati tra loro dall'ansa di Henle. Confluiscono nel dotto collettore. Areteriola efferente Epitelio capsulare Capsula di Bowman Podociti Tubulo distale Tubulo prossimale Arteriola afferente Capillari glomerulari Lume della capsula Un glomerulo

La formazione dell'urina

1. Fase di filtrazione È necessaria un'elevata pressione sanguigna nel glomerulo, prodotta dalla vasocostrizione delle arteriole afferenti ed efferenti. Il plasma sanguigno entra nel tubulo renale (filtrato), con la stessa composizione chimica del plasma sanguigno (tranne macromolecole).
2. Fase di riassorbimento e secrezione La maggior parte dell'acqua e dei soluti utili sono riportati nei capillari peritubulari (es. glucosio, amminoacidi, vitamine). Alcune molecole rimaste nel plasma sono immesse nel filtrato.

Processo di formazione dell'urina

2. Il glomerulo, un groviglio di capillari, è la sede di filtrazione del sangue. 3. La capsula di Bowman riceve il filtrato glomerulare. Filtrazione Capsula di Bowman 1. Un'arteriola afferente fornisce sangue sotto pressione al glomerulo. Tubulo renale 4. Un'arteriola efferente allontana il sangue dal glomerulo. Riassorbimento e secrezione Capillari peritubulari 5. Le cellule dei tubuli renali modificano la composizione del filtrato glomerulare attraverso il riassorbimento e la secrezione di soluti. 6. I capillari peritubulari portano ai tubuli i materiali destinati all'espulsione con l'urina e allontanano sostanze riassorbite. Dotto collettore 7. La venula renale drena i capillari peritubulari. Escrezione 8. Il filtrato elaborato (urina) dei singoli nefroni entra nei dotti collettori e viene riversato in un comune dotto che abbandona il rene. Urina Si produce l'urina (circa 1% del filtrato), che lascia il nefrone e passa nella pelvi renale.

L'urina ipertonica

Nei mammiferi, viene prodotta un'urina ipertonica rispetto ai fluidi corporei. Questo è possibile grazie a tre caratteristiche del nefrone:

1. differente permeabilità all'acqua, ai sali e all'urea dei vari segmenti del tubulo renale e del dotto collettore;
2. trasporto attivo di sali fuori dal tubulo, grazie a proteine di membrana;
3. l'ansa di Henle penetra nella parte midollare del rene, a diverso gradiente osmotico.

Meccanismo di formazione dell'urina ipertonica

Corteccia Tubulo contorto prossimale Tubulo contorto distale Trasporto attivo Plasma ematico 5 Glomerulo Glucosio, amminoacidi e altri soluti Dotto collettore Sangue in ingresso NaCl Sangue in uscita H,0 NaCl H,O H,O NaC H.O 1 H,0- NaCl H,0- H,O Ramo discendente NaCl H,0 H,0 H,0 2 NaCl Urea H,0 NaCI H,0 Midollare interna Urea 6 H,0 Ansa di Henle Urina 2. L'osmolarità più alta nel liquido interstiziale che ne conseguecausa il riassorbimento per osmosi di acqua dal ramo sottile discendente dell'ansa di Henle (altamente permeabile all'acqua, ma non agli ioni). 3. La composizione del liquido tubulare è finemente controllata dalla secrezione e dal riassorbimento di particolari soluti nel tubulo contorto distale 4. Il liquido che fluisce lungo il dotto collettore è meno concentrato del liquido interstiziale circostante e dunque l'acqua fuoriesce dal dotto per osmosi. 5. L'acqua riassorbita nel ramo discendente e nel dotto collettore abbandona la mido llare. 6. La porzione più bassa del dotto collettore è permeabile all'urea, che diffonde nel liquido interstiziale e viene riciclata. 1. Il ramo spesso ascendente dell'ansa di Henle trasporta NaCl dal filtrato al liquido interstiziale. Poiché questa regione è relativamente impermeabile, l'NaCl si accumula nel liquido interstiziale della midollare renale. Midollare esterna Ramo ascendente H,O 3 Vaso recto Diffusione od osmosi Flusso del liquido

Ormoni e funzionalità renale

ADH, l'ormone antidiuretico, si forma nell'ipotalamo e viene liberato dall'ipofisi. Favorisce la produzione di urina ipertonica rendendo permeabile all'acqua il dotto collettore del nefrone. La quantità di ADH liberato dipende dalla concentrazione di soluti presenti nel sangue e dalla pressione sanguigna. L'aldosterone è prodotto dalla corticale surrenale. Aumenta l'escrezione degli ioni K+ nel tubulo distale e nel dotto collettore e il riassorbimento di ioni Na+ da essi.

Renina e Angiotensina

Il rene produce renina, che a sua volta trasforma una proteina plasmatica in angiotensina. Le funzioni dell'angiotensina: ·induce vasocostrizione dei vasi periferici e dell'arteriola afferente; ·favorisce il riassorbimento di sodio dal parte del tubulo renale e induce il rilascio di aldosterone da parte della ghiandola surrenale; ·attiva il centro della sete nel cervello.

L'Omeostasi del pH ematico

Il rene contribuisce a mantenere costante il pH dell'organismo, grazie alla regolazione degli ioni H+. A livello del tubulo renale il rene può secernere H+ e recuperare ioni bicarbonato HCO3- (se il pH ematico è troppo basso), oppure eliminare ioni bicarbonato e riassorbire ioni H+ (se il pH è troppo alto).

La vescica, i condotti urinari e l'urina

Gli Ureteri

Gli ureteri collegano le pelvi renali con la vescica. Sono costituiti da tre strati distinti: ·tonaca mucosa, formata da epitelio di transizione; ·tonaca muscolare, formata da muscolatura liscia; ·tonaca avventizia, formata da tessuto connettivo lasso, con vasi sanguigni, vasi linfatici e nervi. Tonaca avventizia Tonaca muscolare La particolare conformazione dell'epitelio di transizione permette una notevole elasticità: le cellule superficiali si appiattiscono e si allungano. Ureteri, vescica e una parte dell'uretra possiedono questo tipo di epitelio per adattarsi alla distensione dovuta al passaggio o all'accumulo di urina. Epitelio di transizione

La Vescica

La vescica è un organo cavo, che ha la funzione di raccogliere l'urina proveniente dai reni. Ha tre strati di tessuto: epitelio di transizione, muscolatura liscia e strato connettivo esterno. Ha una grande capacità distensiva. Peritoneo Uretere Muscolo Sottomucosa Mucosa Orifizi degli ureteri Tessuto connettivo Trigono Prostata Sfintere e orifizio interno Sfintere e orifizio esterno La mucosa è sollevata in pieghe, tranne nel trigono dove rimane piana. Verso l'uretra, ci sono due sfinteri uretrali (quello interno è involontario, quello esterno è volontario).

Il controllo della minzione

I recettori di stiramento della vescica inviano un impulso al midollo, che induce il rilassamento dello sfintere interno. Il processo può essere controllato (fino a circa 600 mL di urina). Entro certi limiti il processo può essere bloccato volontariamente grazie all'intervento della corteccia cerebrale, che invia segnali eccitatori allo sfintere esterno evitando la minzione. Corteccia cerebrale La distensione della vescica, dovuta all'aumento del volume urinario, invia segnali al midollo sacrale, che a sua volta agisce sullo sfintere uretrale esterno, consentendo la fuoriuscita di urina. Pavimento pelvico Impulsi nervosi Sfintere uretrale esterno Midollo sacrale

L'Uretra

L'uretra è un condotto che si origina a livello della vescica e nella femmina è lunga 3-4 cm, negli uomini è circa 20 cm. A B Vescica Uretra

L'Urina

L'urina è un liquido inodore di colore giallo, più o meno marcato a seconda della sua concentrazione di soluti, e normalmente ha un aspetto limpido. Normalmente ha un pH acido (pH 6), ma può variare tra 4,5 e 8 in seguito agli alimenti consumati.