Dott.Ernesto Rampin ANNO ACCADEMICO 2007-2008 FISIOLOGIA UMANA Dott.Ernesto Rampin ANNO ACCADEMICO 2007-2008

APPARATO URINARIO

APPARATO URINARIO L’apparato urinario è formato dai reni e dalle vie urinarie: ureteri, vescica e uretra. Le funzioni del rene sono: Eliminare dal sangue le scorie azotate di origine proteica attraverso l’urina, Presiedere all’equilibrio idroelettrolitico mantenendo l’omeostasi dei liquidi circolanti, Controllare la emopoiesi attraverso la secrezione di un ormone, la eritropoietina, Contribuire al controllo della pressione del sangue con il sistema enzimatico della renina-angiotensina.

APPARATO URINARIO

RENE

CIRCOLAZIONE RENALE Il sangue viene depurato nel rene, per cui acquista particolare importanza la circolazione renale. I reni sono irrorati dalle arterie renali, rami della aorta addominale. All’ilo renale l’arteria si divide in tanti rami quante sono le piramidi, le arterie interlobari e, percorrendo lo spazio tra piramide e piramide, confluiscono nelle arterie arciformi. Da questa si staccano numerosi rami che decorrono in modo radiale verso la corticale: le arterie lobulari Le arterie lobulari lungo il loro decorso, emettono le arteriole afferenti che costituiscono il glomerulo renale.

SCHEMA CIRCOLO RENALE

NEFRONE Il nefrone costituisce l’unità funzionale del rene ed è formato: dal glomerulo, contenuto nella capsula del Bowman dove avviene l’ultrafiltrazione del sangue; Dal sistema tubulare di assorbimento e secrezione costituito: dal tubulo contorto prossimale, dove si verifica l’assorbimento obbligatorio; dall’ansa di Henle, dove si verifica l’assorbimento osmotico e la secrezione di alcune sostanze; dal tubulo contorto distale e dai tubuli collettori, nei quali l’assorbimento è regolato da due ormoni, l’ADH (ormone antidiuretico di origine ipofisaria) e l’aldosterone (ormone di origine surrenalica).

NEFRONE

MICROSTRUTTURA DEL RENE

FILTRAZIONE - 1 L’ultrafiltrazione avviene nel glomerulo renale. L’arteriola afferente all’ingresso nella capsula del Bowman si divide in 8-10 capillari circondati, oltre che dalla membrana basale, dalle cellule epiteliali dette podociti, per la loro forma particolare. Percorrendo i capillari, il sangue arterioso “filtra” le sostanze a basso peso molecolare riversando nella capsula del Bowman un ultrafiltrato plasmatico costituito da acqua, sali minerali (sodio, potassio, cloro, calcio….), glucosio, urea, acido urico, e tutte quelle sostanze idrosolubili non utilizzabili che provengono dal metabolismo. I capillari, raggiunto il massimo della loro divisione, si rianastomizzano e, dalla capsula del Bowman, esce l’arteriola efferente.

FILTRAZIONE - 2 La filtrazione glomerulare avviene per diffusione secondo il gradiente di pressione ed è regolata dalla relazione: Pfe = Pi – (Ponc + PB) 25 60 25 10 Pfe = pressione di filtrazione efficace Pi = pressione idrostatica, dipendente dalla pressione arteriosa. In condizioni normali pari a circa 60 mmHg Ponc = pressione oncotica del sangue che dipende dal contenuto delle proteine sieriche (circa 25 mmHg) PB = pressione esistente all’interno della capsula del Bowman (circa 10 mmHg) Il glomerulo non viene attraversato dalla aliquota corpuscolata, dalle albumine e globuline a medio alto peso molecolare, dai grassi

PREURINA In condizioni fisiologiche la portata ematica renale è di circa 1200 ml/min (globale nei due reni). Il volume della filtrazione glomerulare è di circa 120 ml/min pari a 170-180 litri di preurina al di. Con il termine di preurina si intende il filtrato glomerulare. Essendo la diuresi giornaliera di circa 1,5 l/giorno, la maggior parte della preurina (superiore al 99%) deve essere riassorbita, compito che viene svolto dal sistema tubulare

MECCANISMI GLOMERULO-TUBULARI principali

FUNZIONI DEL NEFRONE

ISTOLOGIA TUBULARE DEL NEFRONE

TUBULO CONTORTO PROSSIMALE Nel tubulo contorto prossimale avviene il riassorbimento obbligatorio, in parte per diffusione (assorbimento passivo) in parte con consumo di energia da parte delle cellule (assorbimento attivo). Per diffusione vengono riassorbite molecole a basso peso molecolare (ad es. l’urea). L’assorbimento attivo si esplica sul glucosio e sul sodio che trascina con se grandi quantità di acqua. La preurina entra nell’ansa di Henle con una pressione osmotica inferiore a quella del liquido interstiziale

ANSA DI HENLE Il riassorbimento detto osmotico dipende dalla differente osmolarità tra il liquido all’interno dei tubuli e il liquidi interstiziale. Lungo la branca discendente l’interstizio ha una pressione osmotica maggiore (ipertonico) rispetto al tubulo; per osmosi quindi la preurina verrà concentrata e raggiungerà una press. osmotica vicina al liquido interstiziale. Nella branca ascendente avviene una diluizione controllata della preurina.

TUBULI COLLETTORI Nei tubuli collettori il riassorbimento è sotto controllo ormonale e avviene il rimaneggiamento dell’urina per arrivare alla minzione giornaliera di circa 1,5- 2 litri. Sul riassorbimento ormonale influisce la quantità di acqua introdotta e persa, il tipo di alimentazione, eccesso di sodio, di proteine, il tipo di attività, l’ambiente circostante, ecc.

OSMOSI RENALE

RIASSORBIMENTO-RICAPITOLAZIONE Tubulo contorto prossimale: assorbimento obbligatorio di: acqua 80-85% glucosio 100% ione bifosfato 99% ione bicarbonato 85% sodio 85% potassio 100% Ansa di Henle: riassorbimento osmotico Tubulo collettore: riassorbimento facoltativo ormonale

URINA Diuresi normale 1,5 litri/giorno Poliuria 3-5 litri/giorno Oliguria 500 ml/giorno Anuria inf. a 200 ml/giorno Il contenuto in sali e sostanze organiche di rifiuto è variabile con la alimentazione e con l’attività giornaliera. Varia inoltre il pH e il peso specifico

CONTROLLO DEL pH EMATICO Il mantenimento del pH ematico tra 7.0 e 7.6 dipende Dai sistemi tampone presenti nel sangue, Dalla funzione polmonare (vedi) Dalla funzione renale attraverso: il controllo dell’equilibrio bicarbonato-anidride carbonica, il controllo dell’equilibrio bifosfato-monofosfato l’ammoniogenesi

BICARBONATI Un eccesso di anidride carbonica nel sangue, quindi una situazione di acidosi, viene tamponata dalle cellule tubulari scambiando l’ione idrogeno con lo ione sodio presente nella preurina e quindi trasforma l’acido carbonico in bicarbonato di sodio sangue cellula tubulare preurina + CO2 acidosi CO2+ H2O H2CO3 H2CO3 H+ HCO3- H+ NaHCO3 Na+ acida

FOSFATI Un eccesso di anidride carbonica nel sangue, quindi una situazione di acidosi, viene tamponata dalle cellule tubulari scambiando l’ione idrogeno con lo ione sodio presente nella preurina e quindi trasforma il fosfato monoacido di sodio in biacido sangue cellula tubulare preurina + CO2 acidosi CO2+ H2O H2CO3 H2CO3 H+ HCO3- H+ HPO4-- H2PO4- NaHCO3 Na+

AMMONIACA - 1 L’ammoniaca, prodotto della deaminazione epatica, viene bloccata dall’acido glutamico (aminoacido) come amide dell’acido glutamico, la glutamina : CO- CH2- CH2-CH(NH2) COOH + NH3 OH acido glutamico H2N-CO- CH2- CH2-CH(NH2) COOH + H2O glutamina

AMMONIACA - 2 La glutamina presente nel sangue, viene scissa in ammoniaca e acido glutamico nelle cellule tubulari, scambia l’ammoniaca con lo ione sodio presente nella preurina e quindi trasforma il cloruro di sodio in cloruro di ammonio con recupero di sodio ed eliminazione di ammoniaca con le urine sangue cellula tubulare preurina glutamina Ac.glutamico+ NH3 CO2+ H2O H2CO3 H2CO3 H+ HCO3- Na+ Cl- NH3 NaHCO3 NH4+ Cl- Na+

CONTROLLO DELL’EMATOPOIESI Per ematopoiesi si intende il processo di produzione della serie cellulata da parte del midollo osseo. Il rene, attraverso l’apparato iuxtaglomerulare, controlla il processo emopoietico producendo l’ormone eritropoietina. Questo ormone viene prodotto dal rene in condizioni di ipossia e stimola la differenziazione e la divisione delle cellule staminali midollari che aumentano così la produzione di globuli rossi e per “trascinamento” le piastrine.

CONTROLLO DELLA PRESSIONE ARTERIOSA Il rene ha una importanza fondamentale nel controllo della pressione del sangue attraverso il riassorbimento e l’escrezione del sodio e dell’acqua che ad esso si associa, modificando la volemia. Il meccanismo è autoregolato in quanto la variazione di pressione delle arteriole afferenti viene rilevata dall’apparato iuxtaglomerulare e viene modificata la permeabilità del dotto contorto prossimale con aumento o riduzione del sodio riassorbito. Un aumento della pressione arteriosa riduce il riassorbimento di sodio e acqua con riduzione della volemia e riduzione della pressione arteriosa. Il contrario avviene nelle cadute di pressione.

SISTEMA RENINA-ANGIOTENSINA L’apparato iuxtaglomerulare produce un enzima, la renina, che converte l’angiotensina I (globulina di sintesi epatica) in angiotensina II. L’angiotensina II provoca intensa vasocostrizione arteriolare con conseguente aumento della pressione del sangue, inoltre stimola la secrezione di aldosterone che provoca una ritenzione di sodio nel tubulo collettore con ulteriore aumento della pressione. La liberazione di renina è controllata dalla pressione dell’arteriola afferente, dal contenuto di sodio nella urina tubulare e dal sistema nervoso simpatico.