FORMAZIONE DELL’URINA

FILTRAZIONE GLOMERULARE

Processo fondamentale per la depurazione del plasma operata dal rene

Arteriola afferente

Arteriola efferente

Capillariglomerulari

Tubuloprossimale

MaculaDensa

Tubulodistale

Capsula di Bowman(foglio parietale)

La Filtrazione glomerulare è il passaggio, sotto un gradiente di pressione idrostatica, di notevoli quantità di liquido dai capillari glomerulari allo spazio di Bowman

1- Da cosa dipende la composizione del filtrato?2- Da cosa dipende e come viene regolata la quantità del filtrato (VFG)?

Schematic drawing of the glomerular barrier. Podo = podocytes; GBM = glomerular basement membrane; Endo = fenestrated endothelial cells; ESL = endothelial cell surface layer (often referred to as the glycocalyx). Primary urine is formed through the filtration of plasma fluid across the glomerular barrier (arrows). The concentration of albumin in serum is 40 g/L, while the estimated concentration of albumin in primary urine is 4 mg/L, or 0.1% of its concentration in plasma.

Determinanti della composizione del filtrato: barriera di filtrazione

Normal Podocyte Structure. Scanning electron microscope (SEM) micrograph of a glomerular podocyte as seen from the urinary space. The large cell body sends out thick primary processes that futher ramify into fine secondary (foot) processes that interdigitate with foot processes from adjacent podocytes. Under the foot processes is the glomerular basement membrane that surrounds the glomerular capillary (not visible in this view).

Determinanti della composizione del filtrato: barriera di filtrazioneSuperficie viscerale della capsula di Bowman: i Podociti

Determinanti della composizione del filtratoSelettività della barriera di filtrazione

1- raggio molecolare; p.m. limite per libera filtrazione 5-7000; p.m. limite per impossibilità filtrazione 70-80.000)2- carica elettrica; vale solo per molecole con p.m. maggiore di 7000)

Il filtrato è essenzialmente privo di proteine plasmatiche e

presenta una composizione in soluti inorganici e piccole

molecole organiche virtualmente uguale a quella del plasma

Determinanti della Velocità di Filtrazione Glomerulare

VFG = Costante di filtrazione x Pressione netta di filtrazione

VFG = Kf x Pnf

Kf = superficie filtrante x conduttanza idraulica dei capillari glomerulari

Pnf = (PCG-PSB) – σ (πCG-πSB)

Misura delle pressioni idrostatiche

Free Flow Stop Flow

Mantenimento della pressione idrostatica del capillare glomerulare lungo il capillare (Reff !!)

Comportamento della pressione netta di filtrazione lungo il capillare glomerulare

Riass H2O e sol.PCPT 15-20 mmHg

ΠCPT 30-35 mmHgPIR 10 mmHg

Tubulo Renale Capillare PeriTubulare

Interstizio Renale

Pnf = PCPT - PIR – ΠCPT = - 25 mmHg

L’aumento della pressione colloido-osmotica plasmatica contribuisce alle forze di Starling che favoriscono il riassorbimento tubulare di massa

Conseguenze della filtrazione sui capillari peritubulari

CONTROLLO VFG

-Possibili bersagli fisiologici di controllo (ruolo FPR)

- Autoregolazione

- Controllo neuro-endocrino e paracrino

Kf = superficie filtrante x conduttanza idraulica dei capillari glomerulari

Pnf = (PCG-PSB) – σ ( πCG-πSB)

VFG = Kf x Pnf

PSB σ πSB modificazioni esclusivamente patologiche (sono costanti in condizioni

fisiologiche)

Kf modificazioni prevalentemente patologiche (cellule mesangio glomerulare?)

PCG dipende da Pa, Raff, Reff; modificazioni sono potenziale fattore di modulazione fisiologica di VFG

Art. afferenteArt. efferente

Pa

Raff PCG Reff

--

++

+ +

Kf = superficie filtrante x conduttanza idraulica dei capillari glomerulari

Pnf = (PCG-PSB) – σ ( πCG-πSB)

VFG = Kf x Pnf

PSB σ πSB modificazioni esclusivamente patologiche (sono costanti in condizioni

fisiologiche)

Kf modificazioni prevalentemente patologiche (cellule mesangio glomerulare?)

PCG dipende da Pa, Raff, Reff; modificazioni sono potenziale fattore di modulazione fisiologica di VFG

πCG modificazioni del valore iniziale esclusivamente patologiche, modificazioni del

valore medio dipendono da variazioni di FPR e spiegano la stretta correlazione tra VFG e FPR

Il controllo fisiologico di VFG è esercitato prevalentemente attraverso il controllo delle resistenze delle arteriole afferenti ed efferenti

CONTROLLO VFG

-Possibili bersagli fisiologici di controllo (ruolo FPR)

- Autoregolazione

- Controllo neuro-endocrino e paracrino

AUTOREGOLAZIONE RENALE

Meccanismo di mantenimento della costanza del Flusso Renale (FER e FPR) al variare della Pressione Arteriosa.Il meccanismo (simile a quello descritto in molti circoli distrettuali)- è rapido e completamente intra-renale;- è molto efficace in un ambito esteso di valori di pressione;- serve a mantenere costante anche VFG

PA

PCG

FPR

Pnf

VFG

Un aumento di Pressione Arteriosa, non compensato da variazioni di resistenza del circolo renale, provocherebbe aumento sia del Flusso Ematico e Plasmatico Renale che della Velocità di Filtrazione Glomerulare

PA

PCG

FPR

Pnf

VFG

Raff

- -

--

Una vasocostrizione selettiva delle arteriole afferenti è l’unico meccanismo che può opporsi sia all’aumento di Flusso che

all’aumento di VFG

Art. afferenteArt. efferente

Rtot = Raff + Reff

Raff PCG Reff

--

++

PA

PCG

FPR

Pnf

VFG

Raff

Mecc. miogenico - -

--

Vasocostrizione delle arteriole afferenti è prodotta da un meccanismo miogenico (‘effetto Bayliss’) provocato direttamente

dall’aumento di pressione

Il meccanismo miogenico viene rinforzato dal meccanismo di Feed-Back Tubulo-Glomerulare

2 Infusione di liquido con caratteristiche controllate

1 Raccolta filtrato e misura VFG singolo nefrone

Dimostrazione sperimentale del feed-back tubulo-glomerulare

3 Raccolta liquido distale

.

Aumento del carico di NaCl in arrivo alla Macula Densa provoca riduzione della VFG del singolo nefrone. La variazione di VFG del singolo nefrone, prodotta dal feed-back TG, è causata da una variazione nella stessa direzione della pressione idrostatica del capillare glomerulare e quindi della pressione netta di filtrazione

Carico di NaCl in arrivo a MD Carico di NaCl in arrivo a MD

La variazione di diametro dell’arteriola afferente è il meccanismo responsabile della variazione della pressione idrostatica del capillare glomerulare e della conseguente

variazione di VFG del singolo nefrone osservata nel feed-back TG.

Carico NaCl distale

Liberazione Vasocostrittore Art. Aff. da Macula Densa

PA

PCG

FPR

Pnf

VFG

Carico NaCl alla MD

Segnale chimicoparacrino

Raff

Raff

Feedback

Tub-Glom

Meccanismo miogenicoMeccanismo miogenico

- -

--

Raff

Feedback

Tub-Glom

Il feedback Tubulo-Glomerulare rinforza la vasocostrizione miogenica delle arteriole afferenti contribuendo a rendere più efficace l’autoregolazione del Flusso e della VFG

PA

PCG

FPR

Pnf

VFG

Carico NaCl alla MD

Segnale chimicoparacrino

Raff

Raff

Feedback

Tub-Glom

Meccanismo miogenicoMeccanismo miogenico

- -

--

Raff

Feedback

Tub-Glom

Secrezione Renina

Natura del segnale della Macula Densa

In topi KO per i recettori A1 dell’adenosina, l’aumento del carico di NaCl in arrivo alla Macula Densa non provoca né la vasocostrizione dell’arteriola afferente responsabile del feedback TG né l’inibizione della secrezione di renina

Copyright ©2003 American Physiological Society

Vallon, V. News Physiol Sci 2003;18:169-174

FIGURE 1. Proposed scheme for signal transmission and mediation of tubuloglomerular feedback (TGF)

SOMMARIO

Mediatore feed-back TG: adenosina

Modulatori feed-back TG: angiotensina II NO

Significato Autoregolazione Renale

-Regolazione istantanea della VFG che tende a ‘isolare’ la funzione escretoria e omeostatica del rene da fluttuazioni della pressione arteriosa.

-Protezione del rene dai possibili danni prodotti dall’ipertensione (glomerulosclerosi)

Significato del Feed-back Tubulo-Glomerulare

-In assenza di modificazioni significative del riassorbimento nel tubulo prox e nell’ansa di Henle, partecipa ai meccanismi di autoregolazione.

-In presenza di modificazioni significative del riassorbimento nel tubulo prox e nell’ansa di Henle, mantiene costante il carico di sali in arrivo alle zone terminali del nefrone (deputate al controllo fine dell’escrezione) garantendo una funzionalità ottimale del rene.

CONTROLLO VFG

-Possibili bersagli fisiologici di controllo (ruolo FPR)

- Autoregolazione

- Controllo neuro-endocrino e paracrino

SIMPATICO RENALE e CATECOLAMINE

Attività Simpatico Renale

Raff Reff

FPR

Gli effetti del simpatico sui vasi di resistenza renali sono mediati da recettori α-adrenergici e:- contribuiscono al controllo a breve termine della pressione arteriosa e alla ridistribuzione della Gettata Cardiaca in condizioni di ipotensione acuta (riflesso barocettivo) e di intensa attività fisica;

Attività Simpatico Renale

Raff Reff

FPR

Gli effetti del simpatico sui vasi di resistenza renali sono mediati da recettori α-adrenergici e:- contribuiscono al controllo a breve termine della pressione arteriosa e alla ridistribuzione della Gettata Cardiaca in condizioni di ipotensione acuta (riflesso barocettivo) e di intensa attività fisica;- contribuiscono anche al controllo a lungo termine della pressione arteriosa (soprattutto attraverso le conseguenze degli effetti sui vasi di resistenza renali).

Attività Simpatico Renale

Raff Reff

PCG~cost

FPR

ΠCGPnf

VFGGli effetti del simpatico sui vasi di resistenza renali hanno conseguenze sul funzionamento dei capillari glomerulari

Attività Simpatico Renale

Raff Reff

PCG~cost

FPR

ΠCGPnf

VFG

ΠCPT

PCPT

Riass. H2O e sali

Gli effetti del simpatico sui vasi di resistenza renali hanno anche conseguenze sul funzionamento dei capillari peritubulari

Attività Simpatico Renale

Raff Reff

PCG~cost

FPR

ΠCGPnf

VFG

ΠCPT

PCPT

Riass. H2O e sali

Escrez. H2O e sali

Effetti tubulari diretti e mediati da AngiotensinaII

ANGIOTENSINA II: effetti sistemici e paracrini

Angiotensina II

Raff Reff

PCG~ cost

FPR

ΠCGPnf

VFG

ΠCPT

PCPT

Riass. H2O e sali

Escrez. H2O e sali

Effetti tubulari diretti e mediati da Aldosterone

Resistenza Arteriole Renali

Sintesi e Liberazione Prostaglandine Renali

Simpatico Renale Angiotensina II

- -+ +

+ +

+ +

+ +

La liberazione di PGE2 e PGI2 “tampona” gli effetti vasocostrittori del simpatico e dell’angiotensina II

ANF: esempio di effetti opposti su Raff e Reff

ANF

Raff Reff

PCG

FPR~cost

Pnf

VFG

ANF

Raff Reff

PCG

FPR~cost

Pnf

VFG

Riass. H2O e sali

Escrez. H2O e sali

effetti diretti e indiretti sui tubuli

Fattori paracrini

AdenosinaATPAc Arachidonico, Trombossani, LeucotrieniEndotelinaAngiotensina II locale

ProstaglandineNODopaminaANF (urodilatina)Bradichinina