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Regolazione del bilancio salino Il bilancio salino dipende soprattutto dal bilancio dellNaCl. Il bilancio dellNaCl è mantenuto grazie allazione integrata.

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1 Regolazione del bilancio salino Il bilancio salino dipende soprattutto dal bilancio dellNaCl. Il bilancio dellNaCl è mantenuto grazie allazione integrata di due ordini di meccanismi: 1) i meccanismi di controllo dellosmolarità plasmatica; 2) i meccanismi di controllo del volume circolante effettivo.

2 Il concetto di volume circolante effettivo (1) Il volume circolante effettivo (VCE) è definito come quella quota del volume vascolare che risulta efficace ai fini della produzione di pressione arteriosa e della perfusione dei tessuti. Il VCE è influenzato da: Volume del liquido extracellulare (LEC) Volume del letto vascolare Riempimento telediastolico delle camere cardiache Performance ventricolare Gittata cardiaca; pressione arteriosa

3 Il concetto di volume circolante effettivo (2) Quale variabile risulta determinante ai fini del controllo del VCE da parte dellorganismo? In ultima analisi la pressione del sistema vascolare, sia sul versante venoso che su quello arterioso. Infatti: una riduzione della pressione venosa riduce il riempimento telediastolico dei ventricoli e quindi la performance miocardica; una riduzione della pressione arteriosa riduce la perfusione dei tessuti periferici.

4 Il concetto di volume circolante effettivo (3) volume del liquido extracellulare (LEC) volume del letto vascolare riempimento telediastolico delle camere cardiache performance ventricolare gittata cardiaca; pressione arteriosa Scompenso cardiaco VCE ridotto ulteriore aumento del LEC!

5 Il concetto di volume circolante effettivo (4) volume del liquido extracellulare (LEC) volume del letto vascolare Riempimento telediastolico delle camere cardiache Performance ventricolare gittata cardiaca; pressione arteriosa non aumentata Cirrosi epatica VCE non aumentato il volume del LEC non viene corretto!

6 Recettori del VCE Distretto a bassa pressione 1) Recettori nervosi atriali 2) Recettori nervosi dei vasi polmonari 3) Miociti atriali ANP Distretto ad alta pressione 1) Barocettori dellarco aortico 2) Barocettori dei seni carotidei 3) Apparato juxtaglomerulare renina attivazione sist. ortosimpatico, secrezione ADH, sete } attivazione sist. ortosimpatico secrezione ADH, sete }

7 Aumentata stimolazione dei recettori nervosi ( VCE): Riduzione della sensibilità alle variazioni di osmolarità nella secrezione di ADH Riduzione della sete Riduzione dellattività simpatica Ridotta stimolazione dei recettori nervosi ( VCE): Stimolazione della secrezione di ADH (per riduzioni del VCE di almeno il 5-10%) Aumento della sensibilità alle variazioni di osmolarità nella secrezione di ADH Aumento della sete Aumento dellattività simpatica

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9 Azioni delle terminazioni ortosimpatiche renali Un aumento dellattività delle fibre ortosimpatiche renali ha i seguenti effetti: 1) vasocostrizione dellarteriola afferente (recettori α) VFG carico filtrato di NaCl; 2) aumento della secrezione di renina dalle cellule granulari (recettori β) AT II; 3) aumento riassorbimento tubulare di NaCl (soprattutto TCP; recettori α). Una riduzione dellattività delle fibre ortosimpatiche renali ha effetti opposti.

10 start Il sistema RAAS

11 Effetti dellattivazione del sistema RAAS Effetti locali (attivazione del feed-back tubulo-glomerulare): tendono a ristabilire una normale pressione di filtrazione e quindi una normale VFG. Consistono in: produzione di AT II ad opera dellACE dellendotelio dei capillari locali vasocostrizione dellarteriola efferente della pressione di filtrazione VFG. Effetti sistemici: tendono a ristabilire una normale pressione arteriosa sistemica. Sono secondari alla produzione di AT II soprattutto ad opera dellACE dellendotelio dei capillari polmonari. 1) AT II vasocostrizione arteriolare sistemica 2) AT II ad alte concentrazioni vasocostrizione dellarteriola afferente VFG 3) AT II riassorbimento di NaCl dal TCP riassorbimento H 2 O 4) AT II produzione di aldosterone riassorbimento NaCl dal TCD e DC 5) AT II secrezione ADH riassorbimento H 2 O dal TCD e DC 6) AT II stimolazione centro ipotalamico della sete assunzione di H 2 O

12 La via dellangiotensina e lescrezione di Na + Effetto della diminuzione della P arteriosa Arteriola afferente VFG

13 amiloride -50 mV Cellule principali PNA cGMP inibizione

14 Effetti dellANP Rene: 1) Vasodilatazione dellarteriola afferente e vasocostrizione dellarteriola efferente aumento VFG con FPR circa stabile, aumento FF 2) Inibizione della secrezione di renina dalle cellule granulari dallapparato juxtaglomerulare 3) Inibizione del riassorbimento del Na + nel dotto collettore (inibizione canali ENaC; meccanismo cGMP-dipendente) Ipotalamo: Inibizione della secrezione di ADH Corticale del surrene: Inibizione diretta della secrezione di aldosterone

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16 Riassorbimento renale del Na + Carico filtrato di Na + : 180 l/die × 140 mmol/l = mmol/die Riassorbimento renale: 1) 67% dal TCP; 2) 25% dal TAS dellansa di Henle; 3) 4% dal TCD; 4) > 3% dal dotto collettore. Quota escreta: < 1% del carico filtrato (normalmente 140 mEq/die in media)

17 Controllo dellescrezione di NaCl in condizioni di euvolemia (piccole variazioni del VCE) 1)Il riassorbimento del Na + dal TCP, dal TAS dellansa di Henle e dal TCD viene regolato in modo da mantenere costante il carico di Na + che perviene al DC; 2) il riassorbimento del Na + dal DC viene aggiustato in modo che lescrezione di Na + ne bilanci lassunzione.

18 1)Controllo del carico di Na + che perviene al dotto collettore a)Autoregolazione della VFG a1) Meccanismo miogeno a2) Feed-back tubulo-glomerulare b)Compensazione delle piccole variazioni della VFG: equilibrio glomerulo-tubulare b1) Dipendenza del riassorbimento di Na + nel TCP dal carico filtrato di glucosio e AA b2) Dipendenza dalla FF del riassorbimento di soluti e acqua dallinter- stizio (meccanismo osmotico)

19 2) Regolazione del riassorbimento di Na + dal dotto collettore a)Aldosterone riassorbimento b)ANP riassorbimento

20 Controllo dellescrezione di NaCl e H 2 O in condizioni di espansione del VCE (1) Segnali convergenti al rene: 1)attivaz. recettori di volume e pressione riduzione dellattivazione delle fibre ortosimpatiche; 2)attivaz. recettori di volume e pressione riduzione della secrezione di ADH; 3)aumento del rilascio di ANP dai miociti atriali; 4)riduzione della secrezione di renina e della produzione di AT II; 5) AT II e ANP riduzione della secrezione di aldosterone.

21 Controllo dellescrezione di NaCl e H 2 O in condizioni di espansione del VCE (2a) Meccanismi attivati: 1)Aumento della VFG. Dovuto a: a) attività ortosimpatica vasodilatazione arteriola afferente b) ANP vasodilatazione arteriola afferente e vasocostrizione arteriola efferente 2)Riduzione del riassorbimento di Na + nel TCP. Dovuta a: a) attività ortosimpatica b) AT II c) pressione idrostatica nei capillari peritubulari

22 Controllo dellescrezione di NaCl e H 2 O in condizioni di espansione del VCE (2b) Meccanismi attivati: 3)Riduzione del riassorbimento di Na + nel DC. Dovuta a: a) aldosterone b) ANP 4)Riduzione della secrezione di ADH. Dovuta a: a) attivazione recettori di volume e pressione b) AT II c) ANP d) escrezione NaCl osmolarità

23 Relazioni fra pressione arteriosa, VFG e riassorbimento in condizioni di espansione del VCE pressione arteriosa ma VFG aumentata: autoregolazione non attiva 1) Meccanismo miogenico non attivo 2) Feed-back tubulo-glomerulare non attivo VFG ma riassorbimento del Na + dal TCP diminuito: equilibrio glomerulo-tubulare non attivo 1) del carico di glucosio e AA non efficace 2) Riassorbimento di soluti e acqua dallinterstizio non aumentato sovrastati da alti livelli di ANP } inibizione del trasporto ( att. ortosimp., AT II) } FF non aumentata }

24 Controllo dellescrezione di NaCl e H 2 O in condizioni di riduzione del VCE (1) Segnali convergenti al rene: 1) attivaz. recettori di volume e pressione aumento dellattivazione delle fibre ortosimpatiche; 2) attivaz. recettori di volume e pressione aumento della secrezione di ADH; 3)riduzione del rilascio di ANP dai miociti atriali; 4)aumento della secrezione di renina e della produzione di AT II; 5) AT II e ANP aumento della secrezione di aldosterone.

25 Controllo dellescrezione di NaCl e H 2 O in condizioni di riduzione del VCE (2a) Meccanismi attivati: 1)Riduzione della VFG. Dovuta a: a) attività ortosimpatica vasocostrizione arteriola afferente b) ANP vasocostrizione arteriola afferente e vasodilatazione arteriola efferente 2)Aumento del riassorbimento di Na + nel TCP. Dovuto a: a) attività ortosimpatica b) AT II c) pressione idrostatica nei capillari peritubulari

26 Controllo dellescrezione di NaCl e H 2 O in condizioni di riduzione del VCE (2b) Meccanismi attivati: 3)Aumento del riassorbimento di Na + nel DC. Dovuto a: a) aldosterone b) ANP 4)Aumento della secrezione di ADH. Dovuto a: a) attivazione recettori di volume e pressione b) AT II c) ANP d) escrezione NaCl osmolarità

27 Relazioni fra pressione arteriosa, VFG e riassorbimento in condizioni di riduzione del VCE pressione arteriosa ma VFG diminuita: autoregolazione non attiva 1) Meccanismo miogenico non attivo 2) Feed-back tubulo-glomerulare non attivo VFG ma riassorbimento del Na + dal TCP aumentato: equilibrio glomerulo-tubulare non attivo 1) del carico di glucosio e AA non efficace 2) Riassorbimento di soluti e acqua dallinterstizio non diminuito sovrastati da alti livelli di AT II e attività ortosimp. } potenziamento del trasporto ( att. ortosimp., AT II) } FF non diminuita }

28 La via dellangiotensina e lescrezione di Na + Effetto della diminuzione della P arteriosa

29 CCCV = centro di controllo cardiovascolare

30 Bilancio del potassio [K + ] extracellulare: 4.2 mEq/l [K + ] intracellulare: 140 mEq/l Aumenti di 3-4 mEq causano aritmie o anche arresto cardiaco, ipereccitabilità neuronale etc. In un uomo di 70 kg: 3920 mEq intracellulari 59 mEq extracellulari mEq vengono introdotti giornalmente (50 mEq per pasto) È quindi necessario: 1)mantenere il bilancio del K + ; 2)controllare la distribuzione del K + nei compartimenti corporei.

31 Omeostasi del K + Lomeostasi del K + è mantenuta grazie a due ordini di meccanismi: 1) meccanismi di regolazione della distribuzione del K + fra LEC e LIC 2) meccanismi di regolazione dellescrezione del K +

32 Fattori che modificano la distribuzione intra-extra del K + [H + ] inibisce ATPasi Na/K Fattori che muovono il K + allinterno della cellula ( [K + ] extra ) Insulina Stimolazione β-adrenergica Aldosterone Alcalosi Fattori che muovono il K + fuori dalla cellula ( [K + ] extra ) Deficit di insulina Blocco β-adrenergico Deficit di aldosterone Acidosi Lisi cellulare Strenuo esercizio fisico osmolarità del liquido extracellulare

33 Riassorbimento e secrezione tubulare di potassio

34 Assunzione di K + ridotta Assunzione di K + normale o aumentata Lescrezione di potassio viene controllata nei tubuli distali e collettori ad opera delle cellule principali

35 Riassorbimento del K + nel TCP K+K+ K+K+

36 K ir Riassorbimento del K + nel TAS dellansa di Henle

37 Cellule principali Secrezione del K + nel TCD (tratto distale) e nel DC amiloride -50 mV --

38 Lacidosi aumenta il riassorbimento di K + Lalcalosi aumenta la secrezione di K + alcalosi Riassorbimento del K + nel TCD (tratto distale) e nel DC: cellule intercalate

39 Fattori determinanti nella secrezione del K + nelle cellule principali del TCD e del DC 1)Attività della Na + /K + ATPasi Densità della Na + /K + ATPasi sulla membrana basolaterale Velocità del trasporto: concentrazione del K + nellinterstizio 2)Gradiente elettrochimico del K + sulla membrana apicale Potenziale elettrico transepiteliale: canali ENaC; concentrazione del Na + nel liquido tubulare Concentrazione del K + nel liquido tubulare 3)Permeabilità al K + sulla membrana apicale

40 Regolazione della secrezione del K + nelle cellule principali del TCD e del DC Fattori omeostatici 1)Concentrazione extracellulare del K + 2)Aldosterone

41 Un [K + ] extra stimola la secrezione di aldosterone Effect of extracellular fluid potassium ion concentration on plasma aldosterone concentration. Note that small changes in potassium concentration cause large changes in aldosterone concentration. Effect of plasma aldosterone concentration (red line) and extracellular potassium ion concentration (black line) on the rate of urinary potassium excretion. These factors stimulate potassium secretion by the principal cells of the cortical collecting tubules. Un [K + ] extra o aldosterone stimola la escrezione urinaria di potassio

42 Azione dellaldosterone Aumento della secrezione di K + amiloride -50 mV Cellule principali PNA cGMP inibizione

43 Il blocco del sistema a feedback dellaldosterone compromette il controllo del bilancio di K + Effetto diretto Effetto indiretto

44 Regolazione della secrezione del K + nelle cellule principali del TCD e del DC Fattori omeostatici 1)Concentrazione extracellulare del K + 2)Aldosterone Fattori omeostatici 1)Concentrazione extracellulare del K + 2)Aldosterone AT II Riduzione volume extracellulare + + [K + ] extra +

45 Riduzione del volume del LEC

46 Riduzione del volume del LEC, ipovolemia Efflusso di K + dalle cellule Tendenza allaumento della [K + ] extra aldosterone –

47 Aumento del volume del LEC

48 Espansione del LEC, ipervolemia Normale efflusso di K + dalle cellule Tendenza alla diminuzione della [K + ] extra aldosterone –

49 Regolazione della secrezione del K + nelle cellule principali del TCD e del DC Fattori omeostatici 1)Concentrazione extracellulare del K + 2)Aldosterone 3)ADH: [Na + ] nel liquido tubulare potenziale elettrochimico del Na + sulla membrana apicale potenziale transepiteliale Fattori omeostatici 1)Concentrazione extracellulare del K + 2)Aldosterone 3)ADH: [Na + ] nel liquido tubulare potenziale elettrochimico del Na + sulla membrana apicale potenziale transepiteliale Fattori non omeostatici 1)Velocità del flusso del liquido tubulare

50 Effetto della velocità di flusso del liquido tubulare sulla secrezione del K + : meccanismi 1) velocità di ricambio del K + nel liquido tubulare il potenziale elettrochimico del K + sulla membrana apicale viene preservato. 2) quantità di Na + che perviene al TCD e al DC nellunità di tempo il potenziale elettrochimico del Na + sulla membrana apicale viene preservato.

51 Effetto della velocità di flusso del liquido tubulare sulla secrezione del K + : conseguenze fisiologiche 1)Leffetto dellaldosterone sullescrezione netta di K + richiede tempo! 2)Leffetto dellADH sul potenziale elettrochimico del Na + permette di disaccoppiare lescrezione di K + dalle variazioni nellescrezione di acqua.

52 Aumentano la velocità dI produzione delle urine. Molti diuretici aumentano anche lescrezione urinaria di soluti (soprattutto Na + ). In clinica sono usati per ridurre edema e ipertensione. Diuretici Caffeina, teofillina e teobromina sono diuretici vasodilatazione arteriole renali VFG. I diuretici dellansa sono tra i più potenti.

53 Regolazione della secrezione del K + nelle cellule principali del TCD e del DC Fattori omeostatici 1)Concentrazione extracellulare del K + 2)Aldosterone 3)ADH: [Na + ] nel liquido tubulare potenziale elettrochimico del Na + sulla membrana apicale potenziale transepiteliale Fattori non omeostatici 1)Velocità del flusso del liquido tubulare Fattori omeostatici 1)Concentrazione extracellulare del K + 2)Aldosterone 3)ADH: [Na + ] nel liquido tubulare potenziale elettrochimico del Na + sulla membrana apicale potenziale transepiteliale Fattori non omeostatici 1)Velocità del flusso del liquido tubulare 2)Equilibrio acido-base

54 Alcalosi 1)Aumenta la secrezione del K + nelle cellule principali del TCD/DC Potenzia lattività della Na + /K + ATPasi sulla membrana basolaterale Aumenta la permeabilità al K + sulla membrana apicale 2)Aumenta la secrezione del K + nelle cellule intercalate di tipo B e ne diminuisce il riassorbimento nelle cellule intercalate di tipo A

55 Acidosi 1)Diminuisce la secrezione del K + nelle cellule principali del TCD/DC Deprime lattività della Na + /K + ATPasi sulla membrana basolaterale Riduce la permeabilità al K + sulla membrana apicale 2)Diminuisce la secrezione del K + nelle cellule intercalate di tipo B e ne aumenta il riassorbimento nelle cellule intercalate di tipo A Acidosi acuta escrezione K + iperkaliemia

56 Acidosi 1)Diminuisce la secrezione del K + nelle cellule principali del TCD/DC Deprime lattività della Na + /K + ATPasi sulla membrana basolaterale Riduce la permeabilità al K + sulla membrana apicale 2)Diminuisce la secrezione del K + nelle cellule intercalate di tipo B e ne aumenta il riassorbimento nelle cellule intercalate di tipo A 3)Riduce il riassorbimento di NaCl e H 2 O dal TCP deprimendo lattività della Na + /K + ATPasi flusso tubulare escrezione K + riduzione LEC secrezione aldosterone secrezione K + 4) Aumenta la [K + ] extra deprimendo lattività della Na + /K + ATPasi cellulare secrezione aldosterone secrezione K +

57 Acidosi 3)Riduce il riassorbimento di NaCl e H 2 O dal TCP deprimendo lattività della Na + /K + ATPasi flusso tubulare escrezione K + riduzione LEC secrezione aldosterone secrezione K + 4)Aumenta la [K + ] extra deprimendo lattività della Na + /K + ATPasi cellulare secrezione aldosterone secrezione K + Acidosi cronica escrezione K + ipokaliemia

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59 Bilancio del Ca 2+ [Ca 2+ ] extra = 2.4 mM Presente in forma libera (50%) o legata a proteine (50%) (legame diminuisce quando pH) pazienti con alcalosi più suscettibili di ipocalcemia e quindi tetano ipocalcemico 99% nellosso % intracellulare - 0.1% extracellulare

60 Riassorbimento del Ca 2+ nel TCP Ca 2+

61 K ir Riassorbimento del Ca 2+ nel TAS dellansa di Henle

62 Cellule principali Secrezione del Ca 2+ nel TCD (tratto distale) e nel DC: meccanismo attivo (contro potenziale transtubulare) amiloride -50 mV --

63 Il riassorbimento renale si verifica nel TCP, TAS e nel TCD Ipocalcemia aumenta leccitabilità di nervi e muscoli (tetano ipocalcemico - seizures)

64 calcitriolo

65 Bilancio del fosfato Il riassorbimento dl Ca 2+ è regolato dallormone paratiroideo (aumenta il riass.). Il riassorbimento di Ca 2+ e Mg 2+ è inversamente proporzionale a quello dei fosfati.


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