Cenni di Anatomia e Fisiologia Renale

Reni e vie urinarie

Anatomia topografica I reni sono organi retroperitoneali situati entro le fosse lombari, a lato della colonna vertebrale. Sono alti circa 12 cm e larghi 6 cm. e sono lievemente obliqui verso il basso e verso l’esterno. Il rene destro è più basso del sinistro e va dal margine inferiore della XI costa alla vertebra LIII (3 cm dall’ala iliaca) Il rene sinistro è più alto del destro e va dal margine superiore della XI costa alla vertebra LII (5 cm dall’ala iliaca)

Embriologia III settimana Mesoderma Tubo neurale Mesoderma Corda Nefrogena Corda Nefrogena laterale intermedio parassiale parassiale intermedio laterale Notocorda cranio caudale pronefro (22° giorno, nessuna funzione) cranio caudale mesonefro (24° giorno, funzione dubbia) metanefro (28° giorno, funzionante)

Sviluppo metanefrico mesonefro Dotto di Wolff blastema metanefrico abbozzo di nefroni blastema metanefrico Dotto di Wolff gemma ureterale tubulogenesi diramazioni tubulogenetiche cloaca Il metanefro, inizialmente situato in sede pelvica, migra cranialmente tra il 5° e l’8° mese, in parallelo con il suo sviluppo verso la morfologia definitiva

Parenchima renale parenchima renale tessuto adiposo cavità escretrici rivestite da urotelio

Parenchima renale Corticale Midollare

Midollare e vie escretrici piramide papilla calice sistema caliceale pelvi renale uretere

Corticale parenchima corticale colonne di Bertin

Il Nefrone E’ l’unità funzionale del rene

Corpuscolo di Malpighi Matassa capillare Cellule endoteliali Capsula di Bowmann Cellule epiteliali Mesangio Cellule mesangiali

Membrana basale glomerulare filtrazione SANGUE PRE-URINA MBG

Le cellule tubulari riassorbimento secrezione PRE-URINA URINA

(solo nefroni Juxtamidollari) Circolazione renale 5. a.afferente 6. a.efferente 7. c.peritubulari 4. a.interlobulari 8. v.interlobulari 3. a. arciformi 9. v. arciformi 2. a. interlobari 10. v. interlobari 1.a.renale 11. v. renale 12. vasa recta (solo nefroni Juxtamidollari)

stabilità della portata renale ematica Circolazione renale stabilità della portata renale ematica Tramite le arterie renali i reni ricevono 1.000-1.200 ml di sangue/m' (circa il il 20% della portata cardiaca). L’80-90% della portata renale ematica (PRE) circola nella corticale, il rimanente nella midollare. La PRE, a fronte di notevoli oscillazioni pressorie, tende ad essere mantenuta pittosto stabile, in modo da preservare la pressione idrostatica nel capillare glomerulare, da cui dipende in massima parte la quantità della filtrazione glomerulare.

Meccanismi regolatori della circolazione renale Meccanismi autoregolatori meccanismo miogeno: lo stato di trazione parietale dei vasi intrarenali, funzione dei valori pressori, induce costrizione o dilatazione vascolare finalizzata a mantenere costante il flusso ematico attaverso il rene feedback tubulo-glomerulare: la presenza di grandi quantità di sodio nella preurina che passa nella macula densa (espressione di elevata filtrazione glomerulare) stimola la produzione di adenosina, che riduce la filtrazione glomerulare (e viceversa). Controllo nervoso simpatico: l’attivazione del simpatico (ipotensione) induce vasocostrizione sistemica ed intrarenale Angiotensina II: l’attivazione dell’angiotensina II (ipotensione) induce vasocostrizione sistemica ed intrarenale Prostaglandine intrarenali: inducono vasodilatazione intrarenale che antagonizza la vasocostrizione da catecolamine e da AT II

Meccanismi regolatori del tono afferente ed efferente attivazione simpatica vasocostrizione prevalentemente afferente ridotta pressione idrostatica ridotto GFR angiotensina II & adenosina aumentata pressione idrostatica vasocostrizione prevalentemente efferente aumentato GFR

Processi di base del rene

Processi di base del rene la filtrazione glomerulare Nel glomerulo avviene il primo processo di base, la filtrazione glomerulare, che è misurata dal GFR: SANGUE pressione idrostatica nel capillare glomerulare (PCG) pressione oncotica nel capillare glomerulare (pCG) filtrazione MBG PRE-URINA pressione idrostatica nella capsula di Bowmann (PCB) GFR = Kf (PCG – PCB- pCG) Kf: costante funzione della superficie glomerulare (contrazione mesangiale) PCG: stabilizzata dai meccanismi regolatori della circolazione intrarenale pCG: dipende essenzialmente dalla albuminemia

Processi di base del rene riassorbimento e secrezione tubulare Tubulo prossimale Branca discendente ansa di Henle Branca ascendente ansa di Henle Tubulo distale Collettore corticale Collettore midollare

Processi di base del rene sodio ed acqua II. TUBULO PROSSIMALE Gran parte (60% circa) del sodio filtrato dal glomerulo (carico filtrato) è riassorbito a livello prossimale. Si tratta di un riassorbimento iso-osmotico (tanta acqua quanto sodio) accoppiato al riassorbimento di bicarbonato. E’ un riassorbimento regolato dal “feedback glomerulo-tubulare”: sodio filtrato dal glomerulo e sodio riassorbito dal tubulo prossimale sono perfettamente in equilibrio. Cioè, se il filtrato glomerulare si riduce, il riassorbimento prossimale di sodio aumenta, e viceversa.

Processi di base del rene sodio ed acqua II. ANSA DI HENLE il 25% del sodio filtrato è riassorbito con questo meccanismo 300 mOsm/L 100-200 mOsm/L la preurina si diluisce H2O NaCl & K+ 1200 mOsm/L la preurina si concentra l’interstizio si diluisce l’interstizio si concentra

Processi di base del rene sodio ed acqua III. ANSA DI HENLE il 25% del sodio filtrato è riassorbito con questo meccanismo 300 mOsm/L 100-200 mOsm/L il riassorbimento netto di NaCl lungo tutta l’ansa di Henle è iperosmotico. Cioè è riassorbito più sodio che acqua E’ riassorbito più sodio che acqua

Processi di base del rene sodio ed acqua III. ANSA DI HENLE: il gradiente osmotico interstiziale cortico-midollare gradiente osmolare crescente C-M 300 mOsm/L 100-200 mOsm/L 300 mOsm/L riassorbito più sodio che acqua 600 mOsm/L riassorbito più sodio che acqua 900 mOsm/L riassorbito più sodio che acqua 1200-1400 mOsm/L 1200 mOsm/L

Processi di base del rene sodio ed acqua III. ANSA DI HENLE: il gradiente osmotico interstiziale cortico-midollare capillare peritubulare single-pass 300 mOsm/L 100-200 mOsm/L 300 mOsm/L Il gradiente osmolare interstiziale cortico-midollare sarebbe annullato in virtù dell’equilibrio osmolare tra lume vascolare ed interstizio perivascolare 600 mOsm/L 900 mOsm/L 1200-1400 mOsm/L 1200 mOsm/L

Processi di base del rene sodio ed acqua III. ANSA DI HENLE: il gradiente osmotico interstiziale cortico-midollare capillare peritubulare a forcina 300 mOsm/L 100-200 mOsm/L 300 mOsm/L 600 900 1200-1400 1200 mOsm/L

Processi di base del rene sodio ed acqua IV. TUBULO DISTALE E COLLETTORE t. distale Aldosterone (2%) riassorbimento del 5% Na+ filtrato (NaCl e acqua) collettore corticale riassorbimento del 5-10% Na+ filtrato (NaCl e acqua) l’urea massimalizza (in quanto trascina acqua) il riassorbimento ADH- dipendente dell’ acqua libera nel collettore midollare. L’urea riassorbita in questa sede viene secreta nel t.prossimale e nell’ansa di Henle (loop dell’urea). urea ADH & gradiente C-M collettore midollare riassorbimento di acqua libera acquaporine (ed urea)

Processi di base del rene sodio ed acqua V. MECCANISMI ORMONALI REGOLATORI Fattori che favoriscono l’escrezione urinaria di acqua e sodio (fattori natriuretici) Fattori che inibiscono l’escrezione urinaria di acqua e sodio (fattori sodio-ritentivi) Fattori che inibiscono l’escrezione urinaria di acqua Fattore natriuretico atriale (ANF) PTH aumento del GFR (carico filtrato di sodio) ridotto riassorbimento tubulare di sodio meccanismi aldosterone angiotensina II catecolamine (dei nervi renali) riduzione del GFR (carico filtrato di sodio) aumentato riassorbimento tubulare di sodio meccanismi ADH

Funzioni del rene Produzione di urina Funzione emuntoria (depurazione ematica) Regolazione dell’equilibrio idro-elettrolitico Regolazione dell’equilibrio acido-base Regolazione della pressione arteriosa Funzione endocrina

Barriera glomerulare e perdita urinaria di emazie e proteine diaframma di filtrazione La “barriera” glomerulare” impedisce (ampiezza degli spazi di filtrazione e cariche elettriche) che con le urine vengano perse grandi quantità di emazie e di proteine (costituenti “preziosi” del sangue)

Processi di base e funzioni del rene 1 Formazione di urina normale (come volume e composizione) Depurazione ematica dalle scorie del metabolismo azotato (urea, creatinina) Mantenimento dell’equilibrio idro-salino dell’organismo (escrezione urinaria di acqua, Na, K, P, ecc.) Mantenimento dell’equilibrio acido-base del sangue (escrezione urinaria di bicarbonati ed H+) 2 3 4

Funzioni del rene Produzione di urina Funzione emuntoria (depurazione ematica) Regolazione dell’equilibrio idro-elettrolitico Regolazione dell’equilibrio acido-base Regolazione della pressione arteriosa Funzione endocrina

Regolazione pressione arteriosa ritenzione idrosalina espansione volemica vasocostrittori P.A. = gittata cardiaca x resistenze periferiche 1 Il rene regola la pressione arteriosa modulando il contenuto corporeo di sodio ed acqua e, quindi, agendo sul volume di sangue, sul ritorno di sangue al cuore, sulla gittata cardiaca 2 Il rene regola la pressione arteriosa secernendo la renina, una sostanza in grado di indurre: mediatori di ritenzione idrosalina (e quindi aumento della gittata cardiaca) mediatori di intensa vasocostrizione (e quindi aumento delle resistenze periferiche)

L'apparato iuxtaglomerulare segnali stimolatori alla produzione di renina stimolano la produzione di renina da parte delle cellule granulari: 1) Le cellule granulari stesse (barocettori che rilevano un calo pressorio) 2) Le terminazioni nervose simpatiche renali

L'apparato iuxtaglomerulare segnali inibitori della produzione di renina inibiscono la produzione di renina da parte delle cellule granulari: 1) Lo stiramento delle cellule iuxtaglomerulari che rilevano un aumento della pressione arteriosa AT II 2) La stimolazione delle cellule della macula densa (chemocettori) per aumento di NaCl nel lume tubulare (feedback tubulo-glomerulare) ADH ANF 3) L’angiotensina II 4) L’ADH ed il ANF

Il sistema renina-angiotensina-aldosterone funzione ipertensivante (rene) Angiotensinogeno (fegato) Angiotensina I 1) Vasocostrizione sistemica (aumento resistenze perif.) ACE 2) ritenzione di sale ed acqua (aumento G.C.) Angiotensina II 3) sete ed introito idrico (aumento G.C.) Aldosterone (surrene) ADH (ipotalamo-ipofisi) Catecolamine (sistema nervoso adrenergico) ritenzione di sale ed acqua (aumento gittata cardiaca) ritenzione di acqua (aumento G.C.) vasocostrizione,cardiostimolazione e ritenzione di sale e acqua (aumento resistenze periferiche e G.C.)

Principali funzioni endocrine del rene 1 Il rene produce eritropoietina che stimola la produzione di globuli rossi 2 Il rene idrossila la vitamina D (1 alfa idrossilasi). La vitamina D “attivata” stimola l’intestino ad assorbire calcio ed interviene nel metabolismo calcio-fosforo e nel metabolismo dell’osso. La vitamina D “attivata” inibisce la funzione delle paratiroidi. 3 Il rene interviene nel metabolismo di alcuni ormoni (es. insulina, prolattina ecc.)