FORMAZIONE DELLURINA FILTRAZIONE GLOMERULARE Processo fondamentale per la depurazione del plasma...
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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