RENE

1. RENE

2. Funzioni • La principale funzione del rene è il mantenimento dell’omeostasi dell’organismo • Attraverso la filtrazione del plasma e l’eliminazione dei cataboliti terminali del metabolismo • Le molecole necessarie invece vengono recuperate,riassorbite e rimesse in circolo.

3. Le funzioni principali sono: • regolazione del contenuto di acqua e di elettroliti; • regolazione del pH plasmatico; • eliminazione dei prodotti finali del catabolismo, dei prodotti tossici o dei prodotti di coniugazione;

4. In un uomo di 70 Kg il filtrato glomerulare è di circa 180 litri/die Il volume dell’urina eliminata è di 1 litro/die. Vuol dire che ben 179 litri/die del filtrato glomerulare vengono riassorbiti

5. Nefrone • L’unità funzionale fondamentale del rene è il nefrone. • Ciascun rene umano ne contiene circa un milione

6. Corticale Midollare • Ogni nefrone consta di: • Glomerulo: costituto da cellule in grado di operare la filtrazione del plasma • Tubulo: ricoperto da cellule renali e si distingue in: • Prossimale • Ansa di Henle • Distale • I tubuli distali confluiscono in un tubo più largo detto tubulo collettore, più tubuli collettori confluiscono del dotto collettore e che immette l’urina nell’uretere.

7. Filtrazione • Il sangue viene filtrato a livello delle cellule del glomerulo: • l’acqua, i soluti a basso peso molecolare (come gli ioni inorganici), urea, glucosio, aminoacidi (non sostanze che superano i 70.000 di peso molecolare, come le proteine plasmatiche) fuoriescono dai capillari passano attraverso le cellule del glomerulo e si raccolgono nello spazio capsulare e vengono convogliati verso il tubulo prossimale.

8. Mentre alcune sostanze utili vengono riassorbite, quali: • acqua • sodio, potassio, cloro, • glucosio, aminoacidi • Altre sostanze quali: l’urea, l’acido urico, la creatinina, lo ione ammonio ed eventuali sostanze tossiche vengono escrete con l’urina.

9. Metabolismo renale • Per poter riassorbire l’acqua, gli elettroliti e gli altri composti è necessario l’intervento di specifiche proteine trasportatrici, che riportano questi composti all’interno delle cellule renali e da queste nel sangue. • Per far ciò è necessario disporre di energia, ovvero ATP!

10. Le cellule renali che rivestono il tubulo prossimale della porzione corticale hanno un metabolismo ossidativo • I principali substrati ossidabili da queste cellule sono: • gli acidi grassi attraverso la β- ossidazione e il successivo Ciclo di Krebs • Il loro catabolismo fornisce dal 60 al 80% dell’energia, la rimanente quota energetica è data dal catabolismo del glucosio. • Queste cellule renali hanno una piccola riserva di glicogeno

11. Le cellule renali contenute nella porzione midollare (ansa di Henle e collettore) hanno pochi mitocondri e utilizzano solamente il glucosio, facendo una glicolisi anaerobica. • Il glucosio utilizzato è quello prelevato direttamente dal plasma o quello che si trova nel filtrato. • Durante il digiuno le cellule della porzione corticale svolgono una intensa gluconeogenesi (simile a quella epatica)

12. Gluconeogenesi renale • Nel digiuno le cellule della corticale prelevano dal sangue filtrato: • l’acido lattico • il glicerolo • alcuni aminoacidi e li trasformano in glucosio, che in parte viene dato alle cellule della midollare, in parte serve a mantenere la glicemia.

13. Meccanismi di riassorbimento • L’energia prodotta come detto, serve a far funzionare i sistemi di riassorbimento. • Riassorbimento del glucosio • Sulle membrane delle cellule ad orletto a spazzola del tubulo prossimale, sono presenti delle proteine trasportatrici in grado di trasferire il glucosio e il sodio dal lume dentro la cellula e poi nel sangue

14. Sulla membrana che è rivolta al lume, è presente un trasportatore che trasferisce il Glucosio e il Na+ all’interno. • Il Glucosio viene poi trasferito nel sangue ad opera del trasportatore il GLUT2. • Il Na+ cheè entrato viene riversato nel sangue ad opera di una Na/K ATP-asi che consuma ATP:

15. Riassorbimento Aminoacidi • L’energia prodotta serve a far funzionare i sistemi di riassorbimento. • Riassorbimento Aminoacidi • Gli aminoacidi che vengono filtrati vengono tutti riassorbiti a livello del tubulo prossimale con differenti velocità. Esistono differenti trasportatori: • Aa basici • Aa neutri • Aa acidi • Glicina

16. Lume Cellula Sangue Aa Aa Na+ Aa 3Na+ 3Na+ 2K+ 2K+ Co-trasporto • Il meccanismo prevede il passaggio contemporaneo all’interno di un Aa e di Na+

17. Eliminazione H+ • I reni controllano il pH del plasma agendo sugli H+ e sui bicarbonati presenti. • Il pH del plasma viene in tal modo mantenuto a valori compresi tra 7,35 e 7,45 • Se il pH del sangue si abbassa per la presenza di acidi (es: Acetacetico e β- idrossi butirrico), il rene riassorbe gli H+ li combina con l’ammoniaca trasformandoli in ioni NH4+, che vengono eliminati con l’urina.

18. Lume Cellula Sangue H+ H+ K+ H+ Na+ Na+ Na+ H+ + HCO3- Cl- HCO3- H2CO3 Il pH si innalza H2O + CO2 H+ Anidrasi carbinica Krebs e Decarbossilazioni

19. Glutammina • La glutammina prodotta dal muscolo scheletrico e dai neuroni viene attivamente assorbita dalle cellule renali in varie porzioni dei tubuli ed anche a livello dei dotti collettori. • Le cellule renali contengono un enzima, la glutaminasi, enzima mitocondriale in grado di togliere il gruppo –NH2 trasformandolo in NH3 e producendo l’acido glutammico. • Quest’ultimo viene trasformato in alfa chetoglutarico e da questo è possibile generare, con la gluconeogenesi, glucosio

20. Escreta nel lume Glutaminasi Glutammina Acido glutammico + NH3 NAD+ NADH.H+ Glucosio Alfa cheto glutarico Ciclo di Krebs Ossalacetato PEP Glutammico DH Mitocondrio

21. Lume Sangue Cellula Glutammina Glutammina NH3 NH3 K+ K+ Na+ Na+ H+ H+ + HCO3- H2CO3 H2O + CO2 NH4+ Anidrasi carbinica

22. Riassorbimento di acqua • Il riassorbimento o l’eliminazione dell’acqua è in parte un fenomeno osmotico, legato anche al riassorbimento o all’eliminazione del Na+. • L’acqua viene assorbita sia livello dei tubuli prossimali che distali. • Questo meccanismo si innesta quando si hanno variazioni del volume del sangue

23. Diminuzione volume sangue • Un esercizio aerobico intenso e prolungato determina una perdita di liquidi e elettroliti con il sudore • Questa perdita è di circa 1,25 Litri/ora per un soggetto di 60 Kg in peso. • Pertanto è necessario compensare le perdite sia di elettroliti che di acqua aumentando i processi di riassorbimento a livello renale di acqua e di ioni, in particolare di Na+

24. Adiuretina • La regolazione dell’escrezione di acqua per via urinaria è regolata dall’ormine antidiuretico: Adiuretina (ADH) • L’ormone ADH (conosciuto anche come vasopressina) è un ormone a struttura poli-peptidica (è fatto da 9 Aminoacidi) sintetizzato nell’ipotalamo ed accumulato nell’ipofisi posteriore.

25. Una diminuzione del volume ematico, viene recepita da recettori posti sulla ipofisi posteriore e viene rilasciata ADH nel sangue. • L’ADH si lega a recettori presenti sulle cellule del tubulo contorto distale e dei collettori renali. • Il segnale viene trasmesso all’interno della cellula mediante attivazione dell’adenilato ciclasi e formazione dell’AMP ciclico.

26. L’AMPc (secondo messaggero) attiva una Protein Cinasi (PK-A) che è in grado di fosforilare delle proteine presenti dentro la cellula che dopo fosforilazione si fondono con la membrana della cellula del tubulo renale. • Queste proteine sono detto: • Acquaporine • e fondendosi con la membrana formano dei canali permeabili all’acqua.

27. P Riass.H20 ADH ADP AMP c PK- A P IPOFISI ATP Cellula del Tubolo distale Renale Sangue Lume Il volume aumenta Acquaporine Diminuzione Volume e disidratazione

28. Riassorbimento del Na+ • L’acqua viene riassorbita dal lume anche con un altro meccanismo, in cui è coinvolto l’assorbimento di Na+. • Tale meccanismo è sotto il controllo di un ormone derivato dal colesterolo (di natura steroidea) denominato: • Aldosterone • L’assorbimento del Na+ avviene in contemporanea con l’assorbimento di acqua a livello delle cellule dell’ansa di Henle.

29. Aldosterone • L’aldosterone è un ormone prodotto dalla zona corticale della ghiandola surrenale, deriva dal colesterolo ed il suo rilascio avviene ad opera di una proteina plasmatica denominata: • Angiotensina II

30. Meccanismo rilascio Aldosterone • Una diminuzione del volume o uno stato di disidratazione, viene recepita da alcune cellule del glomerulo renale che secernano un enzima proteolitico, la • renina. • Questo enzima converte una proteina presente nel plasma inattiva l’angio- tensinogeno, nella forma attiva angiotensina II

31. Angiotensinogeno Angiotensina II Aldosterone Corteccia surrenale Ansa di Henle Diminuzione volume Sangue Renina Glomerulo

32. Cloro Na ALDOSTERONE RiassH20 Corteccia Surrene Cellula Renale dell’Ansa di Henle Sangue Nucleo H2O Na+ Cl- Lume Diminuzione Volume e disidratazione

33. Aumento volume sangue • Un eccessiva introduzione di liquidi o di elettroliti, comporta un aumento del volume ematico che deve venir riequilibrato con il rilascio di maggior liquido ed elettroliti a livello renale. • L’ormone coinvolto in questo meccanismo è: • l’ormone natriuretico (ANF)

34. ANF • E’ prodotto dalle cardiociti atriali e viene liberato nel sangue quando il suo volume aumenta. • E’ un ormone di natura proteica in grado di agire aumentando la velocità di filtrazione glomerulare • Viene eliminata sia l’acqua che il Na+ • Il segnale trasmesso dall’ANF alla cellula renale del glomerulo avviene con produzione di un secondo messaggero che è il GMP ciclico

35. PK-G attive ANF Na H2O Atrio Cuore --P GMP c GTP --P Guanilato ciclasi Cellula del Renale del glomerulo Aumento volume del sangue Lume Escrezione Sangue

36. Effetti del AFN • L’azione del AFN determina: • Aumento del volume urinario • Aumento escrezione di Na+ • Diminuzione della renina plasmatica • Inibizione rilascio Aldosterone

37. FINE