Ilglomerulo è la porzione vascolare del corpuscolo renale diMalpighi e rappresenta un gomitolo vascolare costituito da unarete mirabile arteriosa (o sistema portale arterioso) in quanto formato dacapillari interposti tra duearteriole, l'afferente e l'efferente. Il glomerulo, insieme altubulo renale, costituisce ilnefrone, l'unità funzionale del rene.Nell'organismo umano sono presenti circa 2.000.000 di nefroni, cioè 1.000.000 per ogni rene.
L'arteriola afferente penetra nella capsula di Bowman attraverso il suo polo vascolare e si ramifica in numerosi capillari fenestrati che descrivono una struttura la cui forma ricorda un gomitolo.
La superficie esterna dei capillari è rivestita dapodociti, cellule dotate di estroflessioni citoplasmatiche (dette pedicelli) che si interdigitano tra loro a formare un filtro in corrispondenza delle fenestrature.
Tra il rivestimento interno dei capillari e i pedicelli si trova lalamina densa, risultante dalla confluenza delle membrane basali dei podociti e delle celluleendoteliali.
Le anse capillari sono tenute in sede da tessuto di origine connettivale la cui componente cellulare è rappresentata dalle cellule delmesangio, nel cuicitoplasma si trovano filamenti contrattili.
I capillari confluiscono nell'arteriola efferente renale, di minor calibro rispetto all'afferente, che abbandona la capsula di Bowman attraverso il suo polo vascolare.
La membrana capillare glomerulare è costituita da tre strati che, dal più interno al più esterno, sono l'endotelio dei capillari glomerulari, lamembrana basale ed uno strato epiteliale costituito daipodociti. Malgrado tale membrana sia formata da tre strati, al posto dei due che si riscontrano nei comuni capillari, la costante di filtrazione capillare è più elevata, e quindi sono più permeabili alle piccole molecole anche se non filtranoproteine. La ragione di ciò è dovuta allefenestrae, sorta di pori o fessure di cui l'endotelio dei capillari glomerulari è costellato. Lefenestrae sono ben più larghe (70-100 nm) della maggior parte delle proteine circolanti nel plasma ma le cariche negative di cui sono costellate respingono le proteine plasmatiche, anche le più piccole come l'albumina, dato che anch'esse sono cariche negativamente.
La membrana basale, spessa 250-350 nm, è costituita da una rete di fibrecollagene e diproteoglicani cui sono associate ulteriori cariche negative, è permeabile all'acqua e alla maggior parte delle piccole molecole plasmatiche. Infine ipodociti tramite i loro pedicelli, anch'essi carichi negativamente, rivestono i capillari glomerulari. I pedicelli adiacenti si interdigitano tra loro per delimitare fessure di filtrazione e nell'insieme, podociti e pedicelli, creano una membrana porosa i cui pori hanno un diametro di 5nm.
Si può dire con buona approssimazione che la filtrabilità di una molecola attraverso i capillari glomerulari è inversamente proporzionale al suo peso molecolare e/o alla sua dimensione, infatti l'acqua, ilglucosio e ioni come il Na+ filtrano liberamente (filtrabilità 1,0), lamioglobina (17.000 Da) ha una filtrabilità di 0,75 mentre l'albumina (69.000 Da) ha una filtrabilità di 0,006, pressoché nulla. Le molecole cariche positivamente, in ragione delle cariche negative della membrana, sono più facilmente filtrabili.
Il flusso ematico renale (FER o RBF,Renal Blood Flow) è il rapporto tra il gradiente pressorio dei vasi renali e la resistenza vascolare renale totale.
I vasi renali di riferimento sono l'arteria renale, la cui pressione è simile a quella sistemica, e lavena renale, la cui pressione è di 3-4 mmHg. Le resistenze vascolari renali sono costituite perlopiù dallearterie interlobulari, dallearteriole afferenti e dallearteriole efferenti; tutti gli altri vasi danno un contributo minore. Se la resistenza vascolare in qualsiasi distretto del rene diminuisce, il flusso renale tenderà ad aumentare, e viceversa se quest'ultimo aumenta, la resistenza tenderà a diminuire, se le pressioni nell'arteria e nella vena renale restano costanti.
Il flusso ematico renale è pari a 1.100 mL/min in un uomo di 70 kg, ovvero circa il 22% della gittata cardiaca, il che rende i reni tra gli organi più vascolarizzati dell'intero organismo in rapporto al loro peso. Il flusso renale è di gran lunga superiore a quello che sarebbe necessario per nutrire i reni e rimuovere i metaboliti tossici o di scarto; serve infatti a fornire plasma a sufficienza data l'elevata velocità di filtrazione per regolare il bilancio elettrolitico ed il volume dei liquidi corporei.
La porzione più vascolarizzata del rene è lacorticale, che riceve il 98-99% del flusso totale, mentre allamidollare resta solo l'1-2%. Il consumo di ossigeno da parte dei reni è direttamente proporzionale alla velocità di riassorbimento del sodio, per cui se vi è un flusso renale minore, vi sarà una minore VFG, verrà filtrato meno sodio e consumato meno ossigeno. È però da tener presente che esiste comunque un consumo basale d'ossigeno da parte delle cellule renali che non influenza il riassorbimento del sodio.
La filtrazione glomerulare è il primo processo svolto dal rene nella formazione dell'urina e si svolge in ciascunnefrone. Ilsangue ad alta pressione proveniente dall'arteriola afferente entra nella rete mirabile di capillari fenestrati all'interno delglomerulo renale e ciò permette alla struttura di filtrarlo all'interno dellacapsula di Bowman dando origine ad un liquido, il filtrato glomerulare, virtualmente privo diproteine,eritrociti e cellule del sangue, povero dicalcio e diacidi grassi ma per il resto di composizione simile alplasma. Una volta nella capsula di Bowman il filtrato glomerulare penetra all'interno del tubulo prossimale con cui essa è in continuità e poi prosegue nel sistema tubulare del nefrone dove va incontro ad altre modificazioni, principalmente riassorbimento di alcune sostanze dai tubuli alplasma e secrezione di altre da questo ai tubuli.
Lavelocità di filtrazione glomerulare (VFG o GFR,glomerular filtration rate) è il volume di fluido filtrato dai capillari glomerulari delrene nella capsula di Bowman nell'unità di tempo.
La è determinata dalla differenza di pressione tra il sangue dell'arteriola afferente e quello dell'arteriola efferente. Le variazioni di pressione idrostatica all'interno dei capillari glomerulari sono il sistema di regolazione principale della VFG, che aumenta all'aumento di. Tali variazioni di pressione sono determinate dalla vasocostrizione o vasodilatazione delle arteriole che ne modificano la resistenza.
La è la pressione idrostatica nella capsula di Bowman ed è determinata dalla differenza tra la pressione della capsula di Bowman e quella del tubulo discendente.
In un nefrone sano è trascurabile e può essere omesso poiché non ci sono proteine all'interno della capsula di Bowman.
La somma delle pressioni idrostatiche e colloido-osmotiche è detta pressione netta di filtrazione ed è pari a 10 mmHg. È da precisare che i valori descritti per ciascuna pressione sono stime soggette a variazioni fisiologiche e patologiche e che non sono mai state misurate direttamente nell'uomo ma sono state dedotte a partire da modelli animali.
Icapillari all'interno dellacapsula di Bowman possiedono una più elevata velocità di filtrazione rispetto a quelli di altri distretti del circolo sanguigno dal momento che la all'interno dei capillari è molto più elevata così come, in media, è 420 volte più elevato. In un adulto con reni funzionali la VFG è pari a 180 L/die o 125 mL/min. L'elevata velocità di filtrazione permette al rene di rimuovere rapidamente i prodotti tossici o di scarto dall'organismo infatti la maggior parte di essi non viene riassorbita o viene riassorbita in piccolissima parte rispetto a sostanze utili come ilglucosio che vengono completamente riassorbite. Inoltre ciò permette all'organo di filtrare ogni giorno tutto il plasma dell'organismo circa 60 volte, svolgendo quindi una continua azione di controllo.
La frazione del flusso plasmatico renale filtrata attraverso il glomerulo è detta frazione di filtrazione (FF,filtration fraction) e corrisponde al rapporto tra la velocità di filtrazione glomerulare (VFG) e il flusso plasmatico renale (FPR o RPF,renal plasma flow).
Nell'uomo la frazione di filtrazione è pari a circa 0,2 cioè al 20% del plasma che scorre nella circolazione renale.
Esistono meccanismi a feedback intrinseci al rene che permettono di mantenere relativamente costanti ilFlusso Ematico Renale e laVFG malgrado variazioni di pressione arteriosa. Questi meccanismi mantengono costanti questi due parametri quando la pressione arteriosa è compresa tra 80 e 170 mmHg e li fanno variare di poco quando la pressione è leggermente superiore o inferiore. Se non esistessero questi meccanismi autoregolazione basterebbero lievi incrementi della pressione arteriosa per determinare aumenti della VFG che, ponendo costante il riassorbimento, determinerebbero un aumento del flusso urinario di decine di volte rispetto a quello normale, pari a 1.500 mL al giorno, il che determinerebbe un'ipovolemia incompatibile con la vita.
Nel rene esistono sia un'autoregolazione della VFG che meccanismi di adattamento a livello del tubulo renale che modificano la velocità di riassorbimento in base alle variazioni della VFG, determinando il cosiddettofeedback tubuloglomerulare. L'autoregolazione si basa sulla concentrazione del cloruro di sodio a livello dellamacula densa, che a sua volta è legata a modificazioni della resistenza delle arteriole renali afferente (che diminuisce) ed efferente (che aumenta). Se la VFG diminuisce, la concentrazione di cloruro di sodio a livello della macula densa diminuisce. La macula densa risponde diminuendo la resistenza nell'arteriola afferente, aumentando così la pressione idrostatica glomerulare, nonché stimolando lecellule iuxtaglomerulari (che si trovano nella parete delle arteriole afferente ed efferente) a secernererenina. La renina aumenta la formazione diangiotensina I, poi convertita inangiotensina II, che, come detto, ha azione vasocostrittrice sulle arteriole efferenti ed aumenta la pressione idrostatica glomerulare.
Un piccolo contributo al mantenimento di VFG e Flusso Ematico Renale costanti è forse determinato dalmeccanismo miogeno (omiogenico), cioè alla capacità di ciascun vaso sanguigno di rispondere all'aumento di pressione arteriosa (e quindi allo stiramento) tramite contrazione della sua muscolatura liscia, determinata da un aumento del passaggio del Ca2+ dal liquido extracellulare alle cellule muscolari lisce del vaso, attraversocanali ionici sensibili allo stiramento.
IlFlusso Ematico Renale e lavelocità di filtrazione glomerulare sono determinate principalmente dalla pressione idrostatica glomerulare e dalla pressione colloido-osmotica glomerulare. Queste, a loro volta, sono influenzate dal sistema nervoso ortosimpatico e da un certo numero di sostanze vasocostrittrici o vasodilatatrici. Tra queste figurano:adrenalina,noradrenalina,endotelina,angiotensina II,ossido nitrico,bradichinina,prostaglandine.
Esistono condizioni patologiche o non patologiche che alterano la VFG o il flusso ematico renale.
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