Funzione renale: filtrazione glomerulare, riassorbimento tubulare e regolazione dell'equilibrio idrico ed elettrolitico

Perdita di acqua al giorno

Perdita di acqua insensibile: evaporazione respiratoria e diffusione attraverso la pelle. Altre perdite includono sudorazione (esercizio e temperatura), liquido extracellulare e liquido intracellulare (rispettivamente ~60% e ~40% del compartimento totale).

Funzionalità renale: escrezione e regolazione

Escrezione di prodotti di scarto del metabolismo, sostanze chimiche estranee, farmaci e metaboliti; mantenimento del bilancio idrico e degli ormoni; regolazione elettrolitica. Per mantenere l'omeostasi, l'escrezione di acqua ed elettroliti è finemente controllata.

Regolazione della pressione arteriosa

Il rene regola la pressione arteriosa sia a lungo termine, mediante l'escrezione di quantità variabili di sodio e acqua, sia a breve termine, mediante la secrezione di sostanze vasoattive (renina) che portano alla formazione di angiotensina II, un potente vasocostrittore.

Regolazione dell'equilibrio acido-base

I reni partecipano all'escrezione di acidi e alla regolazione delle sostanze tampone e delle riserve nei fluidi corporei, contribuendo così all'equilibrio acidobasico sistemico.

Regolazione della produzione di globuli rossi

L'eritropoietina prodotta dai reni stimola la produzione di globuli rossi nel midollo osseo.

Formazione dell'urina

Escrezione urinaria = filtrazione glomerulare − riassorbimento tubulare ± secrezione tubulare.

Filtrazione glomerulare (GFR)

GFR: filtrazione che avviene nei capillari glomerulari verso la capsula di Bowman. Il filtrato è praticamente privo di proteine; molte molecole come alcuni sali organici passano nel plasma filtrato.

La velocità di filtrazione glomerulare è maggiore rispetto ad altri capillari, dato l'elevato valore della pressione idrostatica capillare e dell'alto coefficiente di filtrazione. Circa il 20% del plasma che passa attraverso il rene viene filtrato nei capillari glomerulari.

Pressione netta di filtrazione

Pressione netta di filtrazione: risultato delle forze idrostatiche e colloidali che favoriscono o ostacolano la filtrazione attraverso i capillari glomerulari.

Forze che determinano la filtrazione

• 1. Pressione idrostatica glomerulare (all'interno del capillare): favorisce la filtrazione.
• 2. Pressione idrostatica nella capsula di Bowman (fuori dal capillare): si oppone alla filtrazione.
• 3. Pressione colloidale delle proteine plasmatiche (nei capillari): si oppone alla filtrazione.
• 4. Pressione colloidale (proteine nella capsula di Bowman): favorisce la filtrazione (quando presente).

Ruoli complessivi dei reni

I reni regolano molti aspetti: osmolarità e volume del bilancio idrico, equilibrio elettrolitico, equilibrio acidobasico, escrezione di prodotti metabolici estranei, produzione e secrezione di ormoni.

Anatomia renale

Organi addominali retroperitoneali, situati approssimativamente dal livello vertebrale T11 al livello L3. I reni contengono corteccia e midollo ed hanno una struttura suddivisa in nefroni: sono presenti circa 1,25 milioni di nefroni. Il midollo forma 8–15 piramidi renali.

Processi tubolari

Riassorbimento tubulare prossimale: circa il 65% del carico di Na+ e acqua viene riassorbito nel tubulo prossimale; anche una quota significativa di Cl− viene riassorbita prima che il filtrato raggiunga l'ansa di Henle.

Secrezione tubulare

Secrezione di acidi e basi: nel tubulo prossimale vengono secretate sostanze organiche quali sali biliari, ossalato, urato e catecolamine, oltre a farmaci e sostanze chimiche tossiche.

Ansa di Henle: trasporto di acqua e soluti

• Tratto discendente sottile: molto permeabile all'acqua e moderatamente permeabile a alcuni soluti (urea e Na+). Circa il 20% dell'acqua filtrata viene riassorbita nell'ansa di Henle, con la quota maggiore in questo segmento.
• Tratto ascendente spesso: impermeabile all'acqua; riassorbe attivamente Na+, Cl− e K+. Circa il 25% del carico filtrato di Na+, Cl− e K+ viene riassorbito nell'ansa di Henle, soprattutto in questo segmento. Vengono riassorbiti anche Ca2+, Mg2+ e carbonati.
• Tratto ascendente sottile: ha una capacità di riassorbimento inferiore rispetto al tratto ascendente spesso.

Tubulo distale e dotto collettore

Tubulo distale e tubulo collettore: le cellule principali (principal cells) sono responsabili del riassorbimento del Na+ e della secrezione di K+ mediante la pompa Na+/K+. Le cellule intercalate (cellule α e β) secernono ioni H+ (mediante H+‑ATPasi) e sono coinvolte nel controllo dell'equilibrio acido‑base.

Caratteristiche funzionali dei segmenti finali

• Questi segmenti sono relativamente impermeabili all'urea (ad eccezione del dotto collettore midollare, dove l'urea può essere ri‑secreta e contribuire alla concentrazione del medullare).
• Il riassorbimento di Na+ è regolato dall'aldosterone.
• La permeabilità all'acqua in questi segmenti è controllata dalla concentrazione di ADH (vasopressina).

Dotto collettore midollare

La permeabilità del dotto collettore midollare è regolata dall'ADH. Il dotto è coinvolto nella gestione degli ioni H+ e dell'urea: l'urea può essere secreta nel lume contribuendo al gradiente cortico‑midollare essenziale per la concentrazione dell'urina.

Funzione circolatoria e controllo del flusso

Funzione circolatoria: il flusso di sangue a tutto il corpo è quasi sempre regolato con precisione in relazione alle esigenze tessutali. Il flusso cardiaco globale è la somma di tutti i flussi locali dei tessuti. La pressione arteriosa è regolata da meccanismi centrali e locali che controllano il flusso sanguigno.

Sezione trasversale e distribuzione del flusso

Area di sezione trasversale: un principio importante del sistema vascolare è che la sezione trasversale combinata dei rami di un vaso è maggiore dell'area del tronco originario; ciò influisce sulla velocità del flusso.

Velocità del flusso

In tubi o segmenti con diversa larghezza, la velocità del fluido è inversamente proporzionale all'area della loro sezione trasversale: maggiore è l'area, minore è la velocità del flusso, a parità di portata.

Flusso del sangue

Definizione: il flusso del sangue è la quantità di sangue che passa attraverso un dato punto della circolazione in un dato periodo di tempo.