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IL RENE 

La cellula vivente può essere paragonata a una minuscola fabbrica che richiede un costante afflusso di materie prime e lo smaltimento continuo di sostanze di rifiuto, alcune delle quali risulterebbero tossiche a concentrazioni elevate. L'attività integrata degli apparati digerente, cardiovascolare, respiratorio e urinario evita lo sviluppo di una simile intossicazione all'interno del corpo. Il tubo digerente assorbe i nutrienti dal cibo e il fegato ne regola la concentrazione ematica. Il sistema cardiovascolare trasferisce questi nutrienti e l'ossigeno dall'apparato respiratorio ai tessuti periferici. Allontanandosi da questi tessuti il sangue trasporta l'anidride carbonica e le scorie prodotte ai luoghi di escrezione. Molti rifiuti organici vengono rimossi ed escreti dall'apparato urinario. 

L'apparato urinario svolge diverse funzioni:

  • elimina i prodotti organici di scarto specialmente i rifiuti azotati come l'urea e l'acido urico
  • regola la concentrazione plasmatica di sodio, potassio, cloro, calcio ed altri ioni che vengono eliminati con le urine
  • regola la volemia e la pressione arteriosa attraverso il controllo dell'acqua persa con le urine, la liberazione di ormoni come l'eritropoietina (che stimola la produzione di globuli rossi) e la liberazione della renina
  • contribuisce alla regolarizzazione del pH ematico
  • conserva nutrienti preziosi, come il glucosio e gli amminoacidi, che non vengono eliminati con le urine
  • collabora con il fegato nell'opera di disintossicazione dai veleni

Il sistema digerente demolisce le proteine negli amminoacidi costituenti, che poi vengono assorbiti. Quando gli amminoacidi sono inglobati nelle cellule, alcuni vengono utilizzati direttamente per la sintesi di nuove proteine, altri subiscono la rimozione del gruppo amminico (-NH2) e vengono poi utilizzati come fonte di energia o per la sintesi di nuove molecole. I gruppi amminici sono liberati sotto forma di ammoniaca (NH3), una sostanza molto tossica. Il sangue trasporta l'ammoniaca al fegato dove viene trasformata in urea, una sostanza molto meno tossica. I reni filtrano dal sangue l'urea che viene eliminata con l'urina, un liquido contenente acqua in cui sono disciolte sostanze di rifiuto e una parte dei nutrienti in eccesso. La produzione dell'urina comporta essenzialmente tre fasi: la filtrazione, il riassorbimento e la secrezione.

Il sangue carico di prodotti di rifiuto provenienti dalle cellule penetra nel rene tramite un'arteria renale e, dopo essere stato filtrato, ne esce attraverso la vena renale. I reni producono quindi l'urina, un liquido che contiene acqua, ioni e piccoli composti solubili.
L'urina abbandona i reni incanalandosi negli ureteri che, grazie a una serie di contrazioni peristaltiche, la fanno affluire alla vescica, un organo cavo muscolo-membranoso che funge da serbatoio di raccolta dell'urina. Le pareti della vescica sono costituite da un robusto strato di fibre muscolari lisce che si possono estendere in misura notevole. L'urina si raccoglie nella vescica grazie a due sfinteri posizionati poco sopra il punto di congiunzione con l'uretra. Quando la vescica si dilata, i recettori nella sua parete innescano un'azione riflessa che provoca l'apertura automatica dello sfintere interno, quello cioè posto più in alto. Lo sfintere esterno è invece controllato dalla volontà. L'urina completa il suo tragitto verso l'esterno attraverso l'uretra, un piccolo canale lungo circa 3,8 cm nella donna e 20 cm nell'uomo.

Conformazione e struttura della vescica

 La vescica è interamente rivestita da epitelio di transizione che poggia su una lamina propria ricca di tessuto connettivo che, a eccezione del cosiddetto triangolo, si può sollevare in pieghe. Queste pliche costituiscono superfici di riserva che, in caso di forte riempimento vescicale, si appiattiscono.

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Al di sotto dello strato connettivale, un potente strato muscolare interno si estende circolarmente intorno alla vescica e ad esso si sovrappone uno strato muscolare esterno longitudinale, le cui fibre si dirigono dal davanti all'indietro e sono in grado di modellare la vescica durante lo svuotamento. I due strati sono uniti da fibre oblique.La muscolatura della vescica è formata da cellule muscolari lisce innervate dal sistema neurovegetativo, non sottoposte a controllo volontario. In corrispondenza dello sbocco dell'uretere, una parte dello strato muscolare interno forma una valvola che impedisce il reflusso dell'urina negli ureteri. Al sopraggiungere di un'onda peristaltica, la distensione della parete nell'ultimo tratto dell'uretere aumenta. Di conseguenza le fibre muscolari, che circondano lateralmente e superiormente lo sbocco dell'uretere, vengono attivate.Così l'uretere viene un poco sollevato e l'urina può venire immessa a fiotti nella vescica. Un anello muscolare orientato in direzione opposta sposta l'apertura dell'uretere verso l'interno e verso il basso (soprattutto durante lo svuotamento vescicale) impedendo il reflusso dell'urina. In modo analogo due fasci muscolari si dispongono dal davanti all'indietro intorno all'origine dell'uretra (i cosiddetti sfinteri) chiudendo l'entrata della vescica (sfintere uretrale interno). Lo sfintere uretrale esterno, che è dotato di motilità volontaria, è costituito da fibre muscolari striate e, nella donna, è situato immediatamente al di sotto dello sfintere interno, mentre nell'uomo si trova al di sotto della prostata..

Decorso dell'uretra
femmina maschio

I RENI

Le funzioni escretorie sono espletate dai reni che sono responsabili di tutte le operazioni di filtrazione e trasporto dell'urina.
I reni, destro e sinistro, sono situati nello spazio retroperitoneale, fra i muscoli del dorso e la fascia peritoneale. Il loro asse longitudinale è lievemente inclinato: il polo renale superiore è generalmente più vicino alla colonna vertebrale rispetto a quello inferiore. I reni sono situati piuttosto in alto nel tronco, precisamente in corrispondenza del passaggio dorso-lombare. Il rene destro è lievemente spostato verso il basso dal voluminoso lobo epatico destro. Entrambi i reni comunque sono situati immediatamente al di sotto del diaframma e durante la respirazione si spostano leggermente. Anche nella posizione eretta il rene, a causa del proprio peso, si sposta verso il basso. Tale mobilità è resa possibile dal fatto che i reni sono rivestiti da una robusta capsula che a sua volta è ricoperta da tessuto adiposo e da tessuto connettivo lasso.

Struttura del rene
Ciascun rene ha la forma di un fagiolo americano, con una parte depressa, detta ilo, situata in corrispondenza del margine mediale. Il rene dell'adulto è lungo circa 10-14 cm, largo 5-7 cm, presenta uno spessore di 4-5 cm e ha un peso di circa 150 grammi. È da tener conto però che tali valori subiscono variazioni notevoli in relazione alla costituzione individuale e alle abitudini alimentari.Nella forma tipica il rene presenta due facce, anteriore e posteriore, due margini, laterale e mediale, e due poli, superiore e superiore.La superficie dell'organo è ricoperta da una densa capsula fibrosa e, vista in sezione, la parte più interna della capsula ripiega verso l'interno dell'ilo per delineare una cavità interna, il seno renale. I vasi renali e l'uretere fuoriescono dal rene attraverso l'ilo.Visto in sezione, il rene può essere suddiviso in una parte più esterna, corticale, ed una più interna, midollare. Quest'ultima contiene da 6 a 18 strutture coniche dette piramidi le cui estremità, papille, si aprono nel seno renale. La sostanza corticale si sistema anche tra le piramidi a costituire le cosiddette colonne renali.All'interno del seno renale si trovano i calici minori in numero pari a quello delle piramidi. Ciascun calice minore ha forma di un imbuto che circonda la papilla renale. I calici minori confluiscono in tre calici maggiori i quali fanno capo al bacinetto renale. Al bacinetto renale si collega l'uretere.

Sezione del rene               

Al confronto con altri organi, l'organizzazione microscopica del rene è piuttosto complessa.

L'unità funzionale del rene è il nefrone

L'uomo possiede approssimativamente 1-1.5 milioni di nefroni. All'interno di ogni singolo nefrone avvengono le tre funzioni principali dei reni:

  • la filtrazione: la filtrazione del sangue avviene nei glomeruli, costituenti dei corpuscoli renali. Durante la filtrazione, la pressione idrostatica spinge l'acqua attraverso una membrana: le molecole di soluto abbastanza piccole da attraversare i pori della membrana vengono trascinate dalle molecole dell'acqua circostante. Il filtrato prodotto si trasferisce poi lungo il resto del nefrone, al sistema collettore.
  • il riassorbimento: il riassorbimento è dato dalla rimozione di acqua e molecole di soluto dal filtrato  Sono coinvolti molti meccanismi: il riassorbimento dell'acqua avviene passivamente per osmosi, il riassorbimento dei soluti può implicare la semplice diffusione o l'azione delle proteine di trasporto dell'epitelio tubolare. Le sostanze riassorbite dal filtrato si trasferiscono nel liquido peritubolare dal quale possono eventualmente rientrare nel sangue.
  • la secrezione: la secrezione è il trasporto dei soluti attraverso l'epitelio dal filtrato: la secrezione di solito implica l'attività delle proteine di trasporto dell'epitelio tubolare.

Dal punto di vista funzionale ciascun nefrone si compone di due diverse parti: il corpuscolo renale che si occupa della filtrazione ed il tubulo renale che realizza il riassorbimento e la secrezione.

Corpuscoli renali
Si tratta di una formazione sferica delle dimensioni di 0,2-0,3 mm, prevalentemente costituita da una rete capillare a gomitolo, il glomerulo, attraverso il quale la parte liquida del sangue viene filtrata e raccolta in una struttura circostante a forma di calice, la capsula di Bowman. La capsula di Bowman rappresenta l'inizio a fondo cieco del sistema tubolare. Nel corso dell'evoluzione questa parte, che si pone in continuità con il tubulo contorto prossimale, si è dilatata e ha circondato il glomerulo. Ne è risultata una struttura dotata di doppia parete, il cui foglietto interno è strettamente in rapporto con l'endotelio capillare del glomerulo. Le cellule epiteliali di tale strato della capsula di Bowman si sono trasformate nei tipici podociti (cellule formate di pedicelli), tra i cui prolungamenti l'acqua e le piccole molecole solubili vengono filtrate dal glomerulo passando quindi nel sistema tubolare. Tale liquido è denominato filtrato glomerulare o preurina. Il corpuscolo renale possiede, quindi, un polo vascolare nell'unico punto che non risulta circondato dalla capsula di Bowman (sbocco e origine dei vasi afferenti ed efferenti) nonché un polo urifero situato dal lato opposto, che costituisce l'inizio del sistema tubolare e che comunica con la camera glomerulare, lo spazio compreso tra i foglietti parietale e viscerale della capsula.Il sangue rimasto nell'arteriola efferente dal glomerulo a questo punto è molto "concentrato", contenendo una modesta quantità di acqua con relativi soluti e particelle troppo voluminose per superare la barriera delle pareti dei capillari, come globuli rossi e bianchi, grosse proteine o goccioline di grasso. Oltre il glomerulo l'arteriola efferente si ramifica nuovamente in altri capillari delle pareti permeabili, che si attorcigliano e si intrecciano in una rete attorno al tubulo, consentendo il riassorbimento dal filtrato delle sostanze utili, che vengono reimmesse nel circolo sanguigno ; invece, le sostanze di rifiuto rimaste nel sangue dopo la filtrazione vengono trasferite nel filtrato per essere eliminate.

Corpuscolo renale Nefrone

Tubuli renali
Il tubulo renale si suddivide dapprima nel tubulo prossimale, poi nell'ansa di Henle (che discende nella sostanza midollare) e infine nel tubulo distale, che conduce al dotto collettore. Attraverso i capillari glomerulari circa 200 l di filtrato glomerulare raggiungono giornalmente la camera glomerulare ed il 99% di tale liquido deve rientrare nel torrente sanguigno. Il nefrone, infatti, restituisce al sistema circolatorio i materiali utili e quasi tutta l'acqua, trattenendo le scorie che dovranno essere eliminate. Tale compito è affidato ai tubuli renali e si realizza tramite due meccanismi: il riassorbimento tubolare e la secrezione tubolare.

Il riassorbimento tubolare
Le cellule del tubulo prossimale riassorbono normalmente il 60% del volume di filtrato prodotto nel corpuscolo renale.
Il sodio viene assunto attivamente, in un processo che comporta dispendio di energia, dalle cellule tubolari, viene trasportato attraverso il citoplasma e rilasciato sul versante opposto in corrispondenza della membrana basale dove viene immesso nei capillari peritubulari. Il trasporto attivo del sodio è centrale rispetto a tutti gli altri meccanismi di riassorbimento: con la fuoriuscita del sodio dal lume si stabilisce una differenza di pressione osmotica fra lume e sangue, cui segue una fuoriuscita di acqua dal lume tubulare.
Il trasporto attivo del sodio è allo stesso tempo il presupposto per il riassorbimento degli zuccheri, degli amminoacidi e di altre sostanze organiche, in quanto questi elementi possono penetrare nella cellula solo se legati al sodio.

La secrezione
La composizione ed il volume del filtrato cambiano sostanzialmente nel tragitto dallo spazio capsulare al tubulo contorto distale.Circa il 60% di acqua ed il 65% dei soluti sono riassorbiti ed un altro 29% di acqua e 25% di sostanze disciolte soprattutto ioni sodio e cloro, penetrano nel liquido peritubulare della midollare lungo l'ansa di Henle. Il riassorbimento selettivo o la secrezione, in particolare lungo il tubulo contorto distale, mettono a punto poi l'aggiustamento definitivo della composizione del filtrato.
La filtrazione non sospinge tutte le sostanze disciolte fuori dal plasma ed il sangue circolante nei capillari peritubulari contiene ancora una certa quantità di sostanze potenzialmente pericolose. In genere la loro presenza non è significativa, perché le restanti concentrazioni sono troppo basse per determinare problemi fisiologici. Se la concentrazione di ioni o componenti specifici nei capillari peritubulari resta troppo elevata, i tubuli possono attivare una secrezione attiva di queste sostanze all'interno del filtrato. Maggiore è la concentrazione, maggiore sarà la secrezione.

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