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Fisiologia renale
THE RENAL SYSTEM has traditionally been one of the more difficult topics for students of
physiology to learn (2). Within this context, the concept of renal clearance tends to be quite
difficult for students to master, but possible pedagogical reasons for this are not clear…
www.toscana-urologia.it/
Uroscopia. David Teniers, século XVII
Museu de Belas Artes de Bruxelas
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Equilibrio idro-elettrolitico
Percentuale di H2O nel corpo Umano
Feto 100%, neonato 80%, adulto 70% e anziano 50%
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Legge equilibrio di massa
Composizione ionica dei fluidi
del corpo umano
Bilancio idrosalino
Sostanze non elettrolitiche del plasma
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La diffusione dell’acqua
Le molecole d’acqua tendono a diffondere da una soluzione più
diluita ad una più concentrata
Tale flusso di acqua è definito flusso osmotico
più diluito
Se una membrana è permeabile
all’acqua ma impermeabile ad un
soluto
avente
concentrazioni
diverse ai due lati della stessa,
l’acqua si muoverà cercando di
uguagliare le concentrazioni di
soluto ai due lati della membrana
più concentrato
soluto
H2O
ESEMPIO
A
B
A
B
A
B
Nel sistema illustrato l’acqua continuerà a diffondere nella camera
con la più alta concentrazione di soluto finchè l’energia potenziale
della colonna di liquido più alta (a destra) uguaglierà la differenza
di energia libera insita nella differenza di concentrazione.
La pressione esercitata dalla differenza in altezza delle colonne di
liquido, ovvero dal pistone, è definita
Pressione Osmotica
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Pressione osmotica
i MR T
Equazione di van’t Hoff
misura quantitativamente la pressione osmotica, intesa come la pressione
che si deve applicare per impedire la diluizione del soluto
i fattore dissociazione soluto (es = 2 per NaCl)
M concentrazione molare del soluto(che non attraversa la membrana semipermebile)
R costante dei Gas
T temperatura assoluta
Regolazione del volume cellulare
Osmolarità dei liquidi corporei = 285 mOsm/Kg H 2O ed è regolata da meccanismi
omeostatici entro limiti stretti (±3%).
Condizioni di isotonia
• Normalmente la [NaCl] extracellulare bilancia la [soluto] intracellulare
• Il bilancio è mantenuto dalla pompa Na +-K+ ATPasi
Condizioni di anisotonia
In alcune situazioni alcune cellule (epitelio intestinale, rene, vasa recta, epiteli
assorbenti o secernenti, epatociti-glicogenolisi) sono esposte a condizioni di
anisotonia sensore di volume cellulare sistema di segnalazione trasportatori
di membrana
RVD regolazione del volume in diminuzione
RVI
regolazione del volume in incremento
Trasporto di osmoliti (piccole molecole organiche 10-100 mM) ed elettroliti
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Le cellule devono essere isotoniche
Concentrazione di NaCl nel mezzo extracellulare
normale
raggrinzita
ipertonica
Movimento netto
dell’H2O
isotonico
Movimento netto
dell’H2O
rigonfia
lisata
Concentrazione ionica nel fluido extracellulare
isotonica
ipotonica
Regolazione osmotica in relazione all’ambiente
Osmolarità H2O mare circa 1200 mOsm (soprattutto dovuto a NaCl)
Plasma ≈ 300 mOsm
Ambiente acquatico
Specie osmoregolatori od omeosmotici mantengono costanti le concentrazioni
di acqua e sali al variare delle condizioni ambientali esterne
Specie eurialine ampi campi di tolleranza alla variazione
Specie stenoaline ristretti campi di tolleranza alla variazione
Specie osmoconformi o pecilosmotici incapaci di opporsi al cambiamento.
Utilizzano gli osmoliti come mezzo per conformarsi all’ambiente
Ambiente terrestre
Problema = disidratazione (cute e tratti respiratori; tratti intestinali e renali)
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Regolazione volume cellulare
Compatibili o non perturbanti
(soprattutto negli osmoconformi)
Perturbanti
es (elettroliti e urea)
lento
rapido
Fig 28.3 fisiologia ediermes
Fig 28.2 fisiologia ediermes
Fig 28.4 fisiologia ediermes
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Es cellule del tubulo prossimale rispondono a variazioni di volume inferiori al 3%
e/o a variazioni di poche milliosmoli del gradiente osmotico transmembranario
Fig 28.5 fisiologia ediermes
Organi osmoregolatori
Intestino, branchie, cute, reni
Fig 28.9 ediermes
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Organi escretori extrarenali
Fig 28.10 ediermes
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Ghiandola del sale
Digital illustration showing location and function of salt gland in an albatross. For Raven Biology 8th edition
Si trovano nelle orbite oculari degli uccelli marini e nei rettili marini
L’epitelio dei tubuli secretori è costituito da cellule simili alle cellule del cloruro
La ghiandola del sale non è costantemente attiva
1) Ingestione H2O mare
2) Riduzione del volume extracellulare perché l’H2O viene richiamata
nell’intestino
3) Aumento osmolarità del sangue
4) Attivazione ghiandola del sale
Sistema controcorrente
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Cellula del cloruro
(per le branchie)
(per la ghiandola del sale
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Cellule del cloruro
Si trovano nell’epitelio branchiale dei teleostei
marini frammiste alle cellule respiratorie a cui
sono connesse con giunzioni deboli.
Le branchie nei Teleostei hanno funzione:
Respiratoria Osmoregolatrice ed Escrezione dei
cataboliti azotati
2
2
2
1
Teleostei comprendono oltre 20000 specie - il 96% di tutte le
specie di Pesci conosciute e oltre metà delle specie di
Vertebrati - divise in circa 400 famiglie e 40 ordini
caratteristiche fisiche comuni a tutta la classe (respirazione a
mezzo branchie, scheletro osseo, presenza di pinne
Fisiologia del rene
Le funzioni renali sono:
1. Mantenimento del bilancio idrico
2. Mantenimento del bilancio ionico
3. Regolazione dell’osmolarità del liquido extracellulare
4. Mantenimento dell’equilibrio acido-base
5. Funzione emuntoria o escrezione di prodotti di scarto
6. Produzione di ormoni
7. Gluconeogenesi
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Anatomia del rene
I reni sono organi pari retroperitoneali posti sulla parete
posteriore dell’addome ai due lati della colonna vertebrale.
Il loro peso medio è di circa 150 gr) Rene sin più alto del dx
kentsimmons.uwinnipeg.
Sezione longitudinale del rene
1.
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15.
Renal Vein
Renal Artery
Renal Calyx
Medullary Pyramid
Renal Cortex
Segmental Artery
Interlobar Artery
Arcuate Artery
Arcuate Vein
Interlobar Vein
Segmental Vein
Renal Column
Renal Papillae
Renal Pelvis
Ureter
1.
Renal Capsule
2.
Renal Cortex
3.
Renal Medulla
4.
Renal Pyramid
5.
Renal Pelvis
6.
Renal Column
7.
Renal Calyx
8.
Ureter
http://www.bio.psu.edu/people/faculty/strauss/anatomy/urogen/modelkidney2.htm
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Fig 19-1 silverthorn
Arterie e vene pg 616
Fig 28-15 ediermes
a. Addominale a. Renale a. lobari a.interlobari a.arciformi a.interlobulari
arteriola afferente glomerulo arteriola efferente capillari perirubulari/vasa recta -
vene …
Il nefrone: l’unità funzionale del rene
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Il nefrone: unità funzionale del rene
N nefroni nell’uomo
≈1 milione
Fig 28-14 ediermes
Fig 19-1 silverthorn
Geh
Nefrone cortic e midoll
Innervazione dei reni
E’ solo di tipo ortosimaptico in arrivo dagli ultimi gangli toracici e primi lombari
Innervano:
cell musc liscie arteriole afferenti e efferenti dei glomeruli (sfinteri arteriolari)
cellule granulari stimola secrezione renina
Tubulo prossimale, distale, ansa henle Assorbimento tubulare di Na+
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Soggetto adulto a riposo il rene riceve circa il 20-25% della portata
cardiaca
≈ 1200 ml/min
≈ 1800 litri al giorno
≈ 65700 litri in un anno
≈ 46 milioni litri in 70 anni
Lago azzurro in Valchiavenna
Volume di urina prodotta è
≈ 1 ml/min
≈ 1,5 litri/giorno
≈ 550 litri in un anno
≈ 38500 litri in 70 anni
Più del 99% del liquido che entra nei
nefroni deve tornare nel sangue
I processi svolti dal nefrone:
- Filtrazione
- Riassorbimento
- Secrezione
- Escrezione
Escrezione urinaria
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•
5 classi di sostanze
– A – Filtrate ma non riassorbite (creatinina, inulina acido urico)
– B - Filtrate e completamente riassorbite (aminoacidi e glucosio)
– C - Filtrate e parzialmente riassorbite (Na+, Cl-, bicarbonato)
– D - Filtrate e completamente secrete (penicillina)
– E – Filtrate, parzialm riassorb e parzialm secrete (urea)
Concetti fondamentali
FLUSSO EMATICO RENALE (FER) (ml/min)
FLUSSO PLASMATICO RENALE (FPR) (ml/min)
VELOCITA’ FILTRAZIONE GLOMERULARE (VFG) (ml/min)
FRAZIONE DI FILTRAZIONE
CARICO FILTRATO
CARICO ESCRETO
CARICO TUBULARE
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Ultrafiltrazione glomerulare
L’UG è un processo che consente di
filtrare il sangue trattenendo gli
elementi corpuscolati e le
macromolecole (PM > 70 KDa). Il
riassorbimento dei soluti e dell’H2O
avviene nei tubuli.
L’UG consente l’eliminazione delle
sostanze di scarto e delle sostanze
esogene per le quali sarebbe
impossibile prevedere trasportatori
specifici
Ultrafiltrazione glomerulare
Il setto filtrante
Diametro pori
≈ 40 Å
Barriera di Filtrazione
(3 elementi)
- Endotelio fenestrato
- Lamina basale
-Podociti (cell mesangiali)
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VFG = Pf * Kf
Pf
= Pcg – (πcg + PCB) =
55 – (30 +15) = 10 mm Hg
Kf = coefficiente di filtrazione
?
Se avviene filtrazione netta a livello dei capillari glomerulari qual è il rapporto tra la P
idrostatica capillare e la P colloido-osmotica capillare?
Pf = Pcg – (πcg + Pcb)
VFG = Pf * Kf
↓Pcg
Capo
afferente
↑ πcg
Pcg
Capo
efferente
πcg
= Pcb
Pcb
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Fattori che influenzano la VFG:
A) - alterazione della P arteriosa
B) - stato di contrazione delle arteriole afferenti ed efferenti
C) - alterazione P oncotica del sangue
D) - alterazione della permeabilità della barriera di
filtrazione
VFG = Pf * Kf
Pf = Pcg – (πcg + Pcb)
AeB
Entro un ampio intervallo di P arteriosa (80-180 mmHg) la VFG rimane invece
costante (180 L/giorno)
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La VFG è soggetta a
1) autoregolazione soprattutto a livello delle arteriole glomerulari
2) regolazione estrinseca.
E’ importante capire dove avviene la regolazione.
La regolazione è esercitata prevalentemente a livello delle arteriole.
Le variazioni della VFG sono inversamente proporzionali alle variazioni
della Ra.
EFFETTO BIFASICO
Aumenti della Re determinano un aumento della VFG ad un punto massimo
poi diminuisce fino a raggiungere valori molto bassi.
1) Autoregolazione
A) Risposta miogena
B) Feedback (retroazione) tubulo-glomerulare
Entrambi questi sistemi di autoregolazione:
1) disaccoppiano la funzionalità (equilibrio) del rene dalla P arteriosa
2) Mantenere costante il carico che arriva al tubulo distale
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B) Feedback (retroazione) tubulo-glomerulare
Apparato Juxtaglomerulare
Effetto dell’aumento della concentrazione di NaCl nel tubulo distale
Aumento di NaCl a livello della Macula densa determina
rilascio di adenosina e costrizione arteriola afferente
Macula densa è il sensore
Il mediatore (vasocostrittore) sembra
essere l’adenosina, mentre il
vasodilatatore NO
Effetto della diminuzione della concentrazione di NaCl nel tubulo distale
•
La diminuzione di NaCl nella macula densa è dovuto ad un aumentato
riassorbimento prodotto da un rallentamento del flusso tubulare
•
Aumento del rilascio di PGE2 nell’interstizio dell’ JGA seguito dalla secrezione
di renina (mediata dall’EP4) dalle cellule granulari.
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Il sistema RAAS
start
C
Influenze non regolate sulla VFG
La π (oncotica) plasmatica e la P idrostatica nella capsula di Bowman non sono
soggette a regolazione.
Variano però in situazioni patologiche
- π (oncotica) plasmatica
Grandi ustionati: perdita liquido derivato dl plasma, ricco di proteine diminuzione π
plasmatica aumento VFG
VFG = Pf * Kf
Pf = Pcg – (πcg + Pcb)
Diarrea disidratante: aumento π plasmatica diminuzione VFG
Alterazioni metabolismo proteico
- P idrostatica cbw
Può diventare elevata come nel caso di ostruzione vie urinarie (calcolo renale e/o
ipertrofia prostata)
VFG = Pf * Kf
Pf = Pcg – (πcg + Pcb)
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