Omeostasi idroelettrolitica Riassorbimento idrico isoosmotico o obbligatorio Riassorbimento

Omeostasi idro-elettrolitica Riassorbimento idrico isoosmotico o obbligatorio Riassorbimento idrico non-isoosmotico o facoltativo

Il bilancio idrico richiede l’azione integrata di molteplici sistemi

È possibile regolare l’escrezione di H 2 O indipendentemente da quella dei soluti Il rene può eliminare fino (limite estremo) a 20 l / giorno di urina con una concentrazione che può raggiungere un minimo di 50 m. Osm/l. La quantità totale di soluti escreti rimane però relativamente costante. Diuresi dopo ingestione di 1 l H 2 O. Il volume di urine aumenta mentre l’osmolarità urinaria diminuisce grande volume di urine diluite. La quantità di soluti rimane pressoché costante i reni prevengono una significativa perdita di osmolarità plasmatica in seguito ad assunzione di un’elevata quantità di H 2 O.

Volume urinario minimo “obbligatorio” Quale volume di urina deve essere prodotto per eliminare i prodotti di scarto del metabolismo? 600 m. Osm/d = quantità di soluti (soprattutto urea) che devono essere eliminati ogni girono 1200 m. Osm/l = concentrazione urinaria massima nell’uomo Volume urinario minimo obbligatorio = 600 mosm/d = 0. 5 l/d (nell’uomo) 1200 mosm/l Il limite è dato dalla capacità di concentrare urine fino a 1200 m. Osm. Questo limite spiega perché bevendo H 2 O di mare (1200 m. Osm) si va incontro a grave disidratazione. Bere 1 l H 2 O mare 1200 mosm Na. Cl introdotte Sfruttando la capacità massima di concentrare urina (1200 m. Osm/l) si produce 1 l urina (conc. 1200 mosm/l). Fin qui sembra “tutto bene”. Perché allora un individuo si disidrata? Il rene deve eliminare anche altri soluti, soprattutto urea, per 600 m. Osm/l. Quindi per ogni l di H 2 O di mare ingerita è richiesta la produzione di 1. 5 l di H 2 O. Il risultato netto è la perdita di 0. 5 l di H 2 O (disidratazione dei naufraghi).

Variazioni di osmolarità lungo il nefrone In rosso sono evidenziati i tratti in cui il riassorbimento di H 2 O (riassorbimento idrico facoltativo) e soluti può essere modulato. Il fluido che esce dal TAS dell’ansa di Henle è sempre ipoosmotico

Il riassorbimento di acqua nel TCD, nel tubulo collettore e nel dotto collettore è regolato dalla vasopressina (ADH): urine concentrate o diluite riassorbimento non-isosomotico o facoltativo

Requisiti per la produzione di urina concentrata 1) Alta osmolarità del fluido interstiziale della regione midollare renale gradiente osmotico necessario al riassorbimento di H 2 O 2) Alta permeabilità dei tubuli distali e dotti collettori all’H 2 O alti livelli di ADH 1) Implica l’operatività del meccanismo di moltiplicazione in controcorrente che dipende essenzialmente: i) dalla forma anatomica dell’ansa di Henle e ii) dei vasa recta.

Come si forma il gradiente osmotico necessario al riassorbimento di H 2 O Il meccanismo dello scambio controcorrente

Fattori che contribuiscono a creare gradiente di concentrazione nella midollare renale 1) Trasporto attivo di Na+ e cotrasporto di K+ e Cl– dal TAS 2) Trasporto attivo di ioni dal collettore all’interstizio midollare dotto 3) Diffusione facilitata di urea dalla porzione midollare interna del dotto collettore all’interstizio midollare 4) Diffusione di piccole quantità di H 2 O dalle porzioni midollari dei tubuli nell’interstizio midollare

Versione semplice Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? Rriassorbimento distinto di H 2 O nel TDs dell’ansa di Henle e di Na. Cl nel TAS dispositivo di moltiplicazione in controcorrente Preurina dal TCP (300 m. Osm) H 2 O Na. Cl Regione MIDOLLARE H 2 O TDs Permeabile all’H 2 O Non riassorbe Na+ Na. Cl H 2 O Na. Cl TAS riassorbe Na. Cl Impermeabile all’H 2 O

Versione semplice Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? Preurina dal TCP (300 m. Osm) H 2 O 300 H 2 O Regione MIDOLLARE 300 H 2 O 300 300 300 Na. Cl 300 H 2 O 300 Na. Cl 300 300

Versione semplice Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? H 2 O 400 H 2 O Regione MIDOLLARE 400 H 2 O 400 400 200 Na. Cl 400 H 2 O 400 Na. Cl 400 200 Na. Cl 200 200

Versione semplice Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? Regione MIDOLLARE Preurina dal TCP (300 m. Osm) 200 m. Osm 300 400 200 300 400 200 400 400 400

Versione semplice Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? H 2 O 350 H 2 O Regione MIDOLLARE 350 H 2 O 500 500 350 500 500 150 Na. Cl 350 H 2 O 350 Na. Cl 350 150 Na. Cl 300 300

Versione semplice Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? Regione MIDOLLARE Preurina dal TCP (300 m. Osm) 200 m. Osm 300 350 150 350 300 350 350 300 500 500 500 300 500

Versione semplice Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? H 2 O 325 H 2 O Regione MIDOLLARE 325 H 2 O 425 H 2 O 600 425 425 600 125 Na. Cl 425 H 2 O 425 125 Na. Cl 325 H 2 O 425 Na. Cl 325 225 Na. Cl 225 400

Meccanismo di moltiplicazione controcorrente nel rene Inserire meccanismi formazione gradiente moltiplicatore Na+ H 2 O Flusso osmotico orizzontale È limitato dalla quantità di sodio riassorbito attivamente Flusso osmotico verticale È limitato dalla lunghezza dell’ansa di Henle gradiente osmotico verticale 1200 m. Osm Gradiente osmotico orizzontale 200 m. Osm http: //www. colorado. edu/intphys/Class/IPHY 343 0 -200/countercurrent_ct. html

Il contributo dell’urea è essenziale per determinare il gradiente iperosmotico nella regione midollare L’urea contribuisce per circa 40 -50% all’osmolarità interstiziale Impermeabilità all’urea

Versione complicata ma realistica Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? Preurina dal TCP (300 m. Osm) H 2 O Na. Cl 300 Regione MIDOLLARE H 2 O 400 Na. Cl 500 H 2 O 600 700 800 TDs Non riassorbe Na+ 300 600 Na. Cl 700 Na. Cl 800 900 Na. Cl 1000 urea 1100 1200

Trasporto di urea nelle cellule del dotto collettore della regione midollare interna è stimolato da ADH In presenza di ADH più urea sarà riassorbita nell’interstizio midollare e più alto sarà il gradiente di concentrazione! Trasporto facilitato ADH stimola UT 1 mediante fosforilazione

Il ricircolo dell’urea Impermeabile urea (passive)

TAs è il tratto ascendente sottile (III tratto) Anch’esso impermeabile all’H 2 O come il TAS Riassorbimento urea Piccolo riassorbimento passivo di Na. Cl

Versione complicata ma realistica Come si forma il gradiente osmotico verticale nella regione midollare del rene? Preurina dal TCP (300 m. Osm) H 2 O Na. Cl Regione MIDOLLARE H 2 O TDs Non riassorbe Na+ Na. Cl H 2 O Na. Cl Semplice rene schematizzato

Ruolo dei vasa recta nel meccanismo dello scambiatore in controcorrente Due caratteristiche del flusso sanguigno che contribuiscono a mantenere alta l’osmolarità midollare: 1) Il flusso ematico midollare è basso (<5% FER) questo permette più facilmente di equilibrarsi con il fluido interstiziale qdi deve rimanere basso per evitare alterazioni gradiente. 2) I vasa recta costituiscono uno scambiatore in controcorrente. I vasa recta non creano l’iperosmoarità midollare ma contribuiscono a prevenirne la dissipazione.

Per spiegazione vasa recta casella pg 683 Pur essendo lento il flusso nei vasa recta determina un certo ritardo. Ramo discendente: la Posm sarà sempre un poco inferiore rispetto all’interstizio. Ramo ascendente: la Posm sarà sempre un poco superiore rispetto all’interstizio. Conclusione: il liquido che esce dai vasa recta è più ricco di soluti, elimina quindi il surplus di soluti dalla midollare. E l’H 2 O? Tratto discendente: la π si oppone all’uscita di H 2 O. Tratto ascendente: la π favorisce l’ingresso di H 2 O dallo spazio peritubulare. Conclusione: il volume di sangue in uscita dai vasa recta è maggiore di quello in entrata.

Produzione urina in presenza o assenza di vasopressina (ADH)

Variazioni di osmolarità del fluido nel passaggio attraverso i vari segmenti tubulari Assenza ADH Il rene può: 1) produrre urine iperosmotiche contengono poco Na. Cl; 2) eliminare grandi quantità di urine senza aumentare l’escrezione di Na e 3) esiste una quantità minima di volume di urine (obbligatorio)

Come si quantifica la concentrazione renale delle urine: clearance osmolare e clearance dell’H 2 O libera I reni operano una sorta di “depurazione osmotica” del plasma La clearance totale dei soluti può essere espressa come clearance osmolare, Cosm = Uosm* V / Posm Uosm = osmolarità urina Posm = osmolarità plasma I reni possono estrarre o trattenere H 2 O dal plasma. L’H 2 O “legata” è il volume d’H 2 O necessario per eliminare una quantità di soluto in condizioni isosmotiche rispetto al plasma. La clearance dell’H 2 O libera (CH 2 O) è calcolata come la differenza tra l’escrezione di H 2 O (flusso urinario) e Cosm. CH 2 O = V – Cosm = V – (Uosm * V) / Posm = V * (1 – Uosm/Posm) La clearance dell’acqua libera è la quantità di acqua osmoticamente “libera” (priva di soluto) che il rene produce nell’unità di tempo.

Controllo integrato di osmolarità e volume Per semplicità trattati fin qui in modo quasi indipendente. In realtà si influenzano reciprocamente anche quando il rene è chiamato ad ridurre al minimo l’escrezione di H 2 O o di sali

Fattori che regolano secrezione di ADH ALTRI fattori: Nausea e vomito aumenta [ADH] 100 volte Nicotina e morfina ↑ [ADH] Alcool ↓ [ADH]

↑osmolarità

Patologie legate alla capacità renale di concentrare l’urina 1) Alterazione della secrezione di ADH. La mancanza di secrezione di ADH diabete insipido “centrale” Trattamento con desmopressina analogo ADH che agisce su recettori V 2 2) Diabete insipido “nefrogenico” - alterazione meccanismo controcorrente - alterazione recettore ADH