Sistema escretore Flashcards
(30 cards)
Quali sono le funzioni del rene?
Le funzioni del rene sono:
1-Regolazione dell’osmolarità dei liquidi corporei e del volume dei liquidi corporei. Regolazione dell’assorbimento dei vari sali, dell’equilibrio acido-base.
2-Escrezione di prodotti terminali del metabolismo.
3-Produzione e secrezione di diversi ormoni, come la renina.
Struttura del rene
La struttura del rene si basa sulla sua unità funzionale, il nefrone. Ci sono circa 10^6 nefroni per rene. Il nefrone è costituito da una regione midollare interna e da una regione corticale esterna. é costituito dal glomerulo, collegato poi ad un tubulo contorto prossimale, all’ansa di henle, ad un tubulo contorno distale e poi tubo connettore e tubo collettore. Infine troviamo l’uretere, che porta poi alla vescica. L’ansa di Henle ha una parte sottile, un tratto discendente, l’ansa di Henle vera e proprio un tratto ascendente, e una parte spessa. Anche il tubulo contorto distale ha una parte sottilee e una parte spessa.
-I vasi sono a stretto contatto con i nefroni: si ha l’entrata di un’arteria renale e l’uscita di una vena renale. Il corpuscolo renale è formato dalla capsula di bowman, formata da un foglietto viscerale interno e da un foglietto viscerale esterno, che formano una coppa dentro alla quale troviamo i capillari glomerulari. Il foglietto viscerale è formato dai podociti, che hanno delle estreflessioni, i pedicelli, che avvolgono i capillari fenestrati. I capillari sono appunto fenestrati e hanno degli spazi di circa 70 nm di diametro, mentre gli spazi lasciati dalle fenestrature dei pedicelli sono di circa 14 nm. Quindi le aperture dei pedicelli sono più piccole di quelle dell’endotelio. Quindi questa struttura permette la filtrazione di alcune sostanza: il sangue infatti arriva con una certa pressione e fuoriesce dalle aperture, dove poi viene raccolto dalla capsula di bowman. Sicuramente passano acqua e zuccheri.
-Il rapporto tra la concentrazione della sostanza filtrata e della concentrazione della sostanza non filtrante, da la filtrabilità. Alcune molecole possono passare solo se disposte in verticale.
-Si è però visto che la filtrazione dipende anche dalle cariche presenti sulle molecole: si vede infatti che le molecole policationiche sono quelle che hanno filtrabilità maggiore. da qui si è arrivati alla conclusione che, a livello della barriera di filtrazione, ci sono cariche elettriche negative che impediscono la filtrazione di destrani polianionici (a pH fisiologico le proteine hanno carica negativa). Se viene meno l’attività di queste proteine, troveremo proteine polianioniche nelle urine.
Legge di Starling per il sistema escretore
Per adattarla al sistema escretore, la legge di starling deve essere modificata e bisogna inserire la differenza tra la pressione nella capsula di bowman e nello spazio di bowman, ovvero nello spazio che circonda la capsula di bowman. In questo caso la pressione idrostatica è maggiore nella capsula di bowman e infatti da essa si ha filtrazione e fuoriuscita di sangue. La pressione colloido-osmotica ha valori vicino allo 0 nella capsula di bowman e valori negativi nel capillare glomerulare.
Grafico pressione e arteria renale, afferente, etc
Se mettiamo in grafico le varie pressioni che troviamo nell’arteria renale, nell’arteria afferente, nel capillare glomerulare, arteria efferente etc, vediamo che la pressioen idrostatica diminuisce andando dall’arteria renale all’arteria efferente. La pressione colloido osmotica invece aumenta in corrispondenza del capillare glomerulare e poi si mantiene alta fino al capillare peritubulare. Questo perchè in corrispondenza del capillare glomerulare si ha filtrazione, ma come abbiamo detto non tutte le molecole riesco a passare: si crea così un accumulo di soluti a livello del capilare glomerulare, che fa quindi aumentare la pressione colloido osmotica. Essa poi va a diminuire perchè andando avanti fino al capillare peritubulare si ha diluizione dei soluti, tramite riassorbimento di acqua, e inoltre diminuzione del volume dei vasi.
Cos’è la velocità di filtrazione glomerulare?
La VFG è il volume del flusso che viene filtrato dai reni nell’unità di tempo. Nella donna ha valori intorno a 127-184, mentre nell’uomo 140-197 ml/min.
La VFG è una frazione del FER, che si calcola facendo FPR/1-e (dove e=ematocrito). Il FPL è minore del FER poichè non ha la parte corpuscolata del sangue. Vediamo che il VFG e il FER aumentano all’aumentare della pressione, fino ad arrivare a saturazione. Questo succede perchè le arteriole hanno un meccanismo miogenico di autoregolazione e quindi possono cambiare la resistenza per impedire che ci sia un cambiamento brusco della pressione che potrebbe danneggiare l’organo. Oltre al meccanismo miogenico c’è anche un meccanismo di feedback del tubulo glomerulare.
Cos’è il meccanismo di feedback glomerulare?
Il meccanismo di feedback glomerulare è un meccanismo che permette il mantenimento della VFG e del FER. Se aumenta la pressione aumenta anche la VFG e quindi il carico filtrato dai reni. Questo viene percepito dalle cellula della macula densa che vanno a secernere alcune sostanze, come monossido di azoto, l’adenosina e l’ATP, che vanno a provocare vasocostrizione, aumentando la resistenza dell’arteriola afferente. In questo modo il flusso diminuisce, stabilizzando il valore della VFG.
Filtrazione, riassorbimento, secrezione ed escrezione
Il rene può essere visto come un dispositivo che si comporta in maniera diversa a seconda delle sostanza che filtra. Possiamo infatti trovare tre casi:
1-Filtrazione ed escrezione. Tutte le sostanze vengono escrete, apparte le proteine. In questo primo caso consideriamo ad esempio l’inulina, che è una sostanza che viene filtrata e poi escreta. Quindi tutta la quantità che viene fitlrata viene poi escreta. Andiamo quindi a vedere che qf=qe, e che qf=concentrazione plasmaticaVFG e qe=concentrazione urinariaflusso (il flusso * deltaV/deltaT).
2-Filtrazione, riassorbimento ed escrezione. In questo caso consideriamo invece una sostanza come il glucosio, che viene filtrato, in parte riassorbito e in parte escreto. Introduciamo il concetto di clearance, ovvero del volume di plasma che viene completamente epurato da una certa sostanza nell’unità di tempo, ovvero il volume che viene escreto. Vediamo quindi che in questo caso qe=qf-qr. qe=concentrazione urinariaflusso; qf=clearanceconcentrazione plasmatica; la clearance=concentrazione urinaria*flusso/conc plasmatica. In questo caso la clearance è minore della VFG poichè parte del volume filtrato viene riassorbito.
3-Filtrato, secreto, escreto. In questo caso consideriamo l’acido para-amminoippurato. Vediamo che la quantità escreta qe=qf+qs. in questo caso la clearance è maggiore della VFG poichè oltre alla quantità filtrata, troviamo anche la quantità secreta.
Curva di titolazione del glucosio
Se andiamo a vedere la curva di titolazione del glucosio, vediamo che per esso bisogna considerare i trasportatori che permettono il riassorbimento del glucosio a livello intestinale. Nella curva di titolazione vediamo la concentrazione plasmatica del glucosio sulle X e la filtrazione, riassorbimento ed escrezione sulle Y. Vediamo infatti che inizialmente, sotto un certo valore di soglia, si ha il 100% del riassorbimento del glucosio che viene filtrato. La pendenza della retta di filtrazione è =VFG. Sopra una certa soglia di circa 180-200 mg/dl si ha la saturazione dei trasportatori che permettono il riassorbimento del glucosio e quindi si inizia ad avere escrezione di esso. Quindi inizialmente la quantità riassorbita aumenta all’aumentare della concentrazione plasmatica di glucosio ma poi arriva a saturazione e resta costante così, senza variazioni. A quel punto aumenta l’escrezione all’aumentare della conc plasmatica di glucosio. La retta di escrezione avrà quindi una pendenza che tende alla VFG, ma in questo caso essa, ovvero la clearance del glucosio, è minore della VFG.
I trasportatori che permettono il trasporto del glucosio si trovano a livello del tubulo contorto prossimale: nelle cellule del tubulo si trova infatti la pompa na/k, che permette la generazione diu n gradiente che porta all’ingresso del glucosio in simporto con il sodio.
Curva di titolazione del PAI
La curva di titolazione del PAI invece è diversa, poichè in questo caso abbiamo filtrazione, secrezione ed escrezione. Abbiamo quindi la reta della fitlrazione, la cui pendenza è =VFG. La quantità secreta inizialmente aumenta all’aumentare della concentrazione plasmatica di PAI, ma poi arriva a saturazione e si mantiene costante. Anche la curva dell’escrezione inizialmente aumenta per valori piccoli di PAI e poi aumenta meno, ma comunque ha una pendenza e un valore maggiore della VFG.
In questo caso il trasportatore del PAI si ha sempre a livello del tubulo contorto prossimale. In essi si ha la pompa na/k che permette l’uscita di sodio e l’entrata di potassio. Il sodio poi rientra in simporto con l’alfa-chetoglutarato, che fuoriesce in antiporto con il PAI.
Clearance e concentrazione plasmatica di inulina, glucosio e PAI
Se mettiamo le tre curve a confronto, con concentrazione e depurazione, vediamo che l’inulina ha una depurazione costante all’aumento della sua concentrazione plasmatica. Essa è quindi rappresentata da un linea retta. La depurazione del glucosio invece aumenta all’aumentare della sua concentrazione. Il PAI invece ha un andamento di depurazione che diminuisce all’aumentare della sua concentrazione plasmatica. Forse perchè all’aumentare della sua conc plasmatica, il PAI viene secreto e quindi aumenta la sua quantità nelle urine e di conseguenza diminuisce la sua depurazione.
Come viene calcolata la VFG?
Può essere calcolata con l’inulina, andando a somministrare una concentrazione nota di essa e andando a misurarne la quantità nelle urine.
Può poi essere calcolata tramite la somministrazione di creatinina e la sua raccolta nelle urine. Vediamo che il grafico con la VFG e la conc plasmatica ha andamento inversamente proporzionale. Se infatti si ha un aumento della concentrazione di creatinina, la VFG si abbassa. Per concentrazioni di creatinina maggiori di 1,5 mg/100 ml i reni funzionano male.
Trasporti tubulari
Sappiamo che l’acqua può essere introdotta in diversi modi all’interno dell’organismo, ad esempio attraverso l’alimentazione o il metabolismo: sappiamo anche che il bilancio idrico giornaliero si deve chiudere in pari e quindi tanta acqua entra e tanta ne deve uscire, con un volume di circa 2,5 L/GG.
I trasporti che possiamo ritrovare all’interno delle varie zone del nefrone sono:
1-Trasporto trans-cellulare
2-Trasporto para-cellulare
-Riconosiamo quindi trasporti attivi primari e secondari, diffusione semplice e facilitata.
Trasporto nel primo tratto del tubulo contorto prossimale
Nel primo tratto del tubulo contorto prossimale abbiamo il riassorbimento di soluti e di acqua. In particolare abbiamo il riassorbimento di soluti come potassio, sodio e acqua, amminoacidi, proteine, glucosio e di ioni organici come il PAI. In questo caso abbiamo la pompa Na/K che porta fuori il sodio e dentro il potassio. Il gradiente che si genera serve per il riassorbimento di vari ioni. Abbiamo inoltre la diffusione della CO2 che, in presenza di acqua e di anidrasi carbonica, si trasforma in H+ e HCO3-. L’H+ viene poi secreto a livello del lume tubulare grazie all’antiporto con il sodio, mentre l’HCO3- viene riassorbito a livello dei vasi grazie all’antiporto con il potassio. Abbiamo inoltre il simporto tra sodio e glucosio sul versante del lume e il simporto con il potassio sul versante capillare per il riassorbimento.
Secondo tratto del tubulo contorto prossimale
In questo secondo tratto abbiamo il riassorbimento del cloro che si era accumulato nel primo tratto. In questo caso abbiamo il simporto nel versante del lume tra sodio e ione H+, che poi si lega ad un anione. Il complesso H+-anione rientra dentro alla cellule del tubulo e poi riesce in antiporto con il cloro. Il cloro entra e riesce dall’altro lato, tramite riassorbimento, in simporto con il potassio. Si ha anche riassorbimento del cloro e del sodio tramite via paracellulare.
Ansa di Henle
L’ansa di Henle è formata da un tratto discendente, permeabile all’acqua, l’ansa vera e propria, non permeabile a nulla, e un tratto ascendente, permeabile ai soluti e che ha una parte sottile e una parte spessa. Il tratto discendente è permeabile all’acqua e infatti in esso si ha il riassorbimento del 15% dell’acqua.
Nel tratto ascendente invece si ha il riassorbimento di sali grazie alla presenza della pompa Na+ K+ Cl-. Questa pompa infatti è una pompa elettrogenica e quindi allontana cariche negative dal lume, portando invece delle cariche positive (grazie al K+ che rientra nel lume). In questo modo il lume si riempie di cariche positive e quindi la differenza di cariche che si ha tra il lume e le cellule tubulari è positiva e in questo modo si può avere riassorbimento di ioni tramite via paracellulare. Si ha così anche il riassorbimento di acqua, infatti questo tratto è detto segemnto diluente. Si ha inoltre la presenza di anidrasi carbonica per il riassorbimente di HCO3- e la secrezione di ioni H+. Alcuni diuretici agiscono in questo segmento inibendo l’‘attività della pompa Na+ K+ Cl-: se essa viene inibita si ha meno riassorbimento di sali e di acqua, che vengono quindi escreti.
Tubulo contorto distale e dotto collettore
Anch’essi sono permeabili ai soluti e quindi in questo tratto si ha riassorbimento di cloro tramite gradiente della pompa Na/K+. Inoltre sono presenti delle cellule intercalate con anidrasi carbonica.
Sistema renina-angiotensina-aldosterone, ANP e ADH
La renina viene prodotta a livella renale e, quando la sua concentrazione aumenta, l’angiotensiogeno viene trasformato in angiotensina I. L’angiotensina I, nei polmoni e in presenza dell’enzima ACE, viene trasformata in angiotensina II. L’angiotensina ii poi può agire a livello renale, a livello della surrenale trasformandosi in aldosterone e a livello centrale trasformandosi in ADH. L’aldosterone, a livello della surrenale, agisce aumentando il riassorbimento di sali e di acqua favorendo il riassorbimento di NaCl (ansa di henle e dotto collettore).
2-Peptide atriale natiuretico: esso viene prodotto a livello delle cellule atriali del cuore in presenza di un aumento di pressione. La sua attività è quella di inibire la produzione di renina, aldosterone e ADH. In questo modo viene diminuito il riassorbimento di sali e di acqua, che quindi vengono escreti, con conseguente abbassamento della pressione.
3-Ormone antidiuretico, ADH o vasopressina. Esso agisce su diversi livelli, sempre favorendo il riassorbimento di sali e di acqua. Agisce infatti a livello del dotto collettore favorendo il riassorbimento di acqua tramite acquaporine, a livello del tratto ascendente dell’ansa di Henle favorendo la funzionalità della pompa Na+ K+ Cl- e favorendo il riciclo dell’urea.
Produzione di ADH
L’ADH vienee prodotto nei neuroni sopraottici, che lo secernono nell’ipofisi. Questi neuroni sopraottici riceve informazioni dagli osmorecettori e dai neuroni paraventricolari, che ricevono informazioni dai barocettori e quindi dalle variazioni di pressione.
Vediamo come cambia la produzione di ADH plasmatico in base all’osmoralità: c’è un andamento direttamente proporzionale e quindi all’aumentare dell’osmoralità aumenta la secrezione di ADH, che permette il riassorbimento di acqua per la diluizione dei soluti.
In presenza di una variazione di pressione invece, l’ADH aumenta solo se la pressione diminuisce: in questo modo genera il riassorbimento di acqua e di soluti che servono ad aumentare la pressione.
Per avere una variazione di ADH plasmatico bisogna avere la variazione dell’1% circa dell’osmoralità e del 15-20% circa della pressione: è quindi un sistema più sensibile alle variazioni di osmolarità che a quelle di pressione.
Diabete ispido
Il diabete ispido è una condizione in cui si ha alterazione della produzione o del funzionamento dell’ormone ADH. Esso infatti può avere cause renali o centrali. Nel caso delle cause centrali si ha un’alterata produzione di ADH a livello centrale e quindi la produzione di quandi quantità di urine (da qui il nome ispido, senza sapore). Nel caso dell’alterazione renale invece si ha produzione di ADH ma non si ha la risposta dei suoi recettori a livello del dotto collettore.
Sete
Il fenomeno della sete si instaura in presenza di un aumento, oltre un certo valore di soglia, dell’osmoralità. Ha un controllo centrale a livello dell’ipotalamo. La sensazione di sete si esurisce prima che l’ormolarità sia tornata a valori normali.
Gradiente cortico-midollare
Il gradiente cortico-midollare è un gradiente che deve essere presente a livello dei vari tubuli che collegano la capsula di bowman con l’uretere, per avere il corretto riassorbimento di sali e quindi per avere la produzione di un’urina con la giusta osmolarità. Il gradiente cortico-midollare deriva da due processi che sono la moltiplicazione controcorrente e il riciclo dell’urea. La moltiplicazione controcorrente è a sua volta divisa in effetto singolo e flusso del liquido tubulare. Si inizia quindi con un’ansa di Henle con uguale osmolarità. Durante l’effetto singolo si ha il passaggio di alcuni osmoli dal tubulo allo spazio interstiziale (tratto ascendente). L’effetto singolo genera quindi una diversa osmolarità all’interno e fuori dal tubulo, che genera quindi riassorbimento di acqua nella parte discendente dell’ansa di Henle. Il flusso del liquido tubula moltiplica poi l’effetto singolo. Si ottiene quindi un’ansa di Henle con un gradiente cortico-midollare che avrà quindi un’osmolarità minore andando dall’alto verso il basso del tratto discendente, un’osmolarità massima nell’ansa di Henle vera e propria, e un’osmolarità che descresce dal basso verso l’alto nel tratto ascendente. In questo modo si forma un gradiente che porta alla formazione di urina ricca di osmoli.
Inoltre bisogna considerare che all’interno del liquido interstiziale ci sono i capillari peritubulari, che quindi, grazie all’effetto singolo e al flusso del liquido tubulare, ottengono un gradiente opposto a quello dell’ansa. Ottengono un gradiente controcorrente in cui si ha ricchezza di osmoli nella parte che rappresenza l’ansa di Henle e una ricchezza minore nel tratto ascendente e discendente.
Il riciclo dell’urea invece si ottiene poichè, nel dotto collettore, è favorito il riassorbimento di urea in presenza di ADH. Se quindi l’ADH è presente, l’urea viene riassorbita nel liquido interstiziale e poi può essere secreta nel tratto ascendente e discendente dell’ansa di Henle. In questo modo rimane intrappolata nel nefrone e contribuisce al mantenimento del gradiente cortico-midollare.
Relazione tra lunghezza relativa dell’ansa e osmolarità urinaria
Nel grafico vediamo che il cavallo, che ha un’ansa lunga 17 cm e un peso di 500 kg, ha osmolarità urinaria bassa rispetto al topo, che ha un’ansa lunga 7 cm e un peso di 0,1 kg. A parità di peso quindi, il topo ha la lunghezza dell’ansa maggiore. Una lunghezza maggiore dell’ansa corrisponde alla creazione di un’urina più concentrata: si ha un gradiente cortico-midollare più grande e quindi il riassorbimento di più acqua.
Vediamo inoltre che la lunghezza dell’ansa aumenta in animali adattati a vivere in ambienti più aridi.
Controllo del volume del liquido extracellulare: regolazione dell’escrezione renale di NaCl
Vediamo quindi che i principali responsabili dell’osmolarità dell’urina sono l’angiotensina II e il ANP.
1-Angiotensina II
Plasma -> vasocostrizione
Centro vagale -> aumento della risposta cardiovascolare
Ipotalamo -> aumento dell’ADH
Surrenale -> aumento dell’aldosterone
Tramite l’aumento dell’ADH e dell’aldosterone si ha un aumento dell’osmolarità: grazie a questo e all’aumento della rispsota cardiovascolare e di vasocostrizione si ha l’aumento della pressione arteriosa.
2-Peptide atriale natriuretico
Ipotalamo -> inibisce ADH
Rene -> inibisce renina
Surrenale -> Inibisce aldosterone
Bulbo -> diminuzione della pressione
Si ha quindi un aumento dell’escrezione di NaCl e acqua.
Equilibrio acido-base
Consideriamo l’equazione di Henderson-Hasselbach vediamo che pH=pKa+log base/acido e che base/tampone=f, in cui f=frazione di base rispetto al tampone- > pH=pKa+log f/1-f
Ci possono essere tre casi:
1-f=0,5 e quindi pH=pKa in questo caso viene tamponato bene un eccesso di acido e un eccesso di base
2-f<0,5 e quindi pH<pKa, in questo caso si ha eccesso di acido e quindi si tampona bene un eccesso di base.
3-f>0,5 e quindi pH>pKa quindi si ha un eccesso base e quindi si tampona bene un eccesso di acido.
Il potere tampone è quanto bene il tampone riese a tamponare un eccesso di acido o un eccesso di base.
