UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE„CAROL DAVILA” BUCUREŞTI

CLINICA NEFROLOGIE ŞI DIALIZĂ

NOŢIUNI INTRODUCTIVEanatomia, fiziologia aparatului renal

I. Anatomia rinichiului

A. Nr. Rinichilor- 2-pot fuziona prin: extremitatea inferioara (rinichiul in potcoava), fie prin ambele extremitati(rinichiul inelar); fie extremitatea inferioara a unuia cu extremitatea superioara a celuilat (rinichiul sigmoidiform).

B. Dimensiuni- variaza cu varsta si starea functionala a rinichilor; greutate 115-150 g.

C. Culoare- rosie –bruna

-2 fete: anterioara-convexa, posterioara-plana -2 margini: laterala-convexa, medial- concava pe care

se gaseste hilul renal - 2 extremitati – superioara si inferioara

E. Forma - bob de fasole

D. Consistenta- ferma

.F. Hilul renal- 2 buze (anterioara, mai mica si posterioara, mai mare). Este strabatut de elementele pediculului renal. Hilul conduce intr-o excavatie, situata in profunzimea rinichiului, numita sinus renal.

G. Situatie- organe retroperitoneale, de o parte si de alta a coloanei lombare, in fosele lombo-diafragmatice portiune lombara si una diafragmatica. Separarea celor doua se face prin insertia lombara a diafrgamei.

H. Delimitare- sus -> orizonatale ce trece prin corpul vertebrei T11 jos-> orizontala ce traverseaza corpul vertebrei L2 sau L3 (RD cu 1-2 cm mai jos decat RS) medial- > verticala care trece prin varful proceselor transverse ale vertebrelor lateral- > verticala care trece la 2 latimi de deget in afara muschilor masei comune lombare.

I. Loja renala – rinichii se afla in spatiul retroperitoneal.Fascia renala 2 foite-lama prerenala si lama retrorenala. Intre foitestrat grasos, fluid numit capsula adipoasa sau grasimea perirenala. Intre fascia retrorenala si muschii patrat al lombelor si iliopsoas se gaseste un alt strat adipos- grasimea pararenala Gerota.

J. Raporturile anterioare ale rinichilor-RD- glanda suprarenala dreapta, portiunea descendenta a duodenului, flexura colica dreapta, fata viscerala a ficatului;-RS- glanda suprarenala stanga, fata posterioara si curbura mare a stomacului, fata renala a splinei, corpul pancreasului, colonul transvers si flexura colica stanga, ansele jejunale.

K. Structura rinichiuluiLa exterior - capsula fibroasa sub care se afla parenchimul renal format dintr-o substanta periferica(corticala) si una profunda (medulara).

Capsula renala - memebrana translucida, subtire de aproximativ 0,2 mm. capsula este aderenta dar se poate desprinde usor.

Sinusul renal- contine multa grasime, vase,nervi si canale excretoare ale rinichiului(caliciile si pelvisul renal).

Parenchimul renal

Corticala- culoare bruna, galbuie sau cenusie, cu un aspect granulat determinat de prezenta unor corpusculi rosiatici, glomerulii renali. Corticala se insinueaza si intre piramide-pe care le inconjoara-formand coloanele renale Bertin. Coloanele ajung pana in sinus unde determina proeminentele interpapilare.

Pars radiata- este formata din radiatiile medulare Ludwig sau piramidele Ferrain . Numarul radiatiilor este foarte mare, pt. fiecare piramida renala Malpighi revin 400-500 radiatii medulare, iar fiecare radiatie medulara cuprinde 50-100 tubi renali.

Pars convoluta- are o culoare mai inchisa, este situate intre piramidele Ferrain. In ea se gasesc corpusculii renali, tubii contorti si vase sangvin.

Cortex corticis -zona cea mai externa a corticalei, dispusa continuu, neintrerupta de radiatiile medulare, este lipsit de glomeruli grosime aproximativ 1mm.

Medulara renala- formata din piramide renale inconjurate din toate partile de corticala.Piramidele renale Malpighi- varf papilla renala care proemina in sinusul renalinsertie unui caliciu mic 10-20 orificii papilare reprezentand capetele distale ale tubilor colectori Belliniarea cribrosa.- Sunt 7-14 pentru fiecare rinichi. Pot fi simple sau compuse (se unesc la varf -area cribrosa- 30-80

orificii) . Pe sectiune frontal apar ca niste triunghiuri, cu striatii longitudinale date de vasele sangvine si tubii colectori care le strabat.

Sistematizarea rinichiului- rinichiul

poate fi divizat in lobi, iar lobii in lobuli. Lobulatia prezenta in cursul embriogenezei persista la fat, dar se

atenueaza dupa 4 ani.

Lobul renal este format dintr-o

piramida renala Malpighi impreuna cu toate piramidele Ferrein dependente

de ea si corticala adiacenta.

Lobulul renal- reprezinta unitatea

de structura formata dintr-un grup de

nefroni care dreneaza in acelasi

tub colector. Lobulul apartine numai corticalei si este format dintr-o

piramida Ferrein si din portiunea

convolute inconjuratoare, care

cuprinde nefronii tributari canalului colector respectiv.

• Nefronul-unitatea morfologica si functionala a rinichiului; • aproximativ 2,5 milioane de nefroni;• 2 portiuni: corpusculul renal si tubul renal

Corpusculul renal- situati in corticala-unii superficial, altii juxtamedular;

Sunt formatiuni sferoidale de aproximativ 200 microni; Sunt formati din glomeruli si capsula glomerulilor.

Glomerulul- este un ghem de anse capilare arteriale incolacite, interpuse intre doua arteriole- aferenta (ramificatie finala a arterei renale)-patrunde in corpuscul, se divide in 3-6 ramuri, care dau nastere unui numar de 50 canale preferentiale separate printr-un tesut intercapilar , denumit mezangiu. Arteriola aferenta inainte de a patrunde in glomerul, prezinta pernita polara . Aici celulele musculare netede ale tunicii medii sunt inlocuite de celule epiteloide sau mieloepiteloide care formeaza un manson in jurul arteriolei- regland fluxul sangvin prin glomerul. Aceste canale urmeaza un traseu sinuos si se varsa intr-una din radacinile arteriolei eferente. Arteriola eferenta este mai subtire decat cea aferenta, deoarece 10 % din volumul sangvin este pierdut prin filtrarea glomerulara. Peretele art. eferente este lipsit de fibre elastice, iar fibrele musculare netede constituie un strat circular subendotelial care ar actiona ca un sfincter.

• Glomerulul este continut intr-o capsula epiteliala cu pereti dublii- capsula Bowman

• Foita interna (viscerala) este subtire, imbraca ansele capilarelor glomerulare, printr-un epiteliul visceral (podocite)

• Peretele capilar este constituit din endoteliu fenestrat, membrana bazala si podocite. Aceasta foita impreuna cu peretele capilarului formeaza membrana filtranta glomerulara.

• In M.O- MBG delimiteaza aparent lumenul capilarelor;• In ME are aspect trilaminar- o zona central mai densa (lamina

densa) si doua zone periferice mai putin dense (lamina rara interna-polizaharide neutre- catre endoteliu si lamina rara externa- bogata in mucopolizaharide acide- catre podocite. Dpdv fizico-chimic MBG este un gel hiperhidratat care impiedica trecerea celulelor sangvine. Un rol important in procesul de formare si reinnoire a MBG il detin celulele mezangiale, endoteliale si podocitare. Permeabilitatea ei scade odata cu cresterea greutatii moleculare a substantelor. MBG este incarcata negative datorita situsurilor anionice la nivelul celor 3 componente formate din glucozoaminoglicani bogati in heparin sulfat.

• Foita externa (parietala) este mai groasa si se continua la polul urinar cu tubul renal. Cele doua foite se continua una cu cealalta la nivelul unde vasul aferent si cel eferent se pun in contact cu glomerulul (polul vascular). Intre cel doua foite se delimiteaza un spatiu ingust –spatiul lui Bowman-in care este primit filtratul glomerular. Acest spatiu se continua la nivelul polului urinar cu lumenul tubului renal.

http://lh4.ggpht.com/_RIjx_Mg4ZVM/S-UK65YnDAI/AAAAAAAABGI/zISJty-zVuk/s1600-h/image%5B5%5D.png

• Tubul renal- incepe la polul urinar al corpusculului.

• Incepe in portiunea convoluta a corticalei si patrunde in radiatia medulara invecinata. Coboara apoi prin piramida renala, spre papila formand o bucla, numita ansa lui Henle, care are un brat mai subtire descendent si unul mai gros ascendant. Tubul se intoarce catre corpusculul corespunzator, in vecinatatea caruia descrie iar niste cotituri, si se deschide intr-un tub colector prin intermediul unei portiuni de legatura.

• Portiunile tubilor situate in corticala sunt incolacite si se numesc tubi renali contorti si cele din medulara si din radiatiile medulare sunt drepte si se numesc tubi renali drepti.

• Pe baza unei deosebiri morfologice si functionale, tubului i se desting 3 portiuni: segmentul proximal, intermediar si distal.

• Segmentul proximal - este format din tubul contort de ordin I si tubul drept (15 mm), este gros si are un lumen larg; prezinta un epiteliu cubic simplu cu marginea in perie si cu limite intercelulare abia vizibile. Marginea in perie constituie caracteristica esentiala a celuleor tubului proximal si reprezinta substratul morfologic al unei intense activitati rezorbtive(80-85 % din apei din urina primara, este aici resorbita, precum si glucoza si natriul).

• Segmentul intermediar - este reprezentat de portiunea subtire a ansei lui Henle. Functional participa la la procesele de concentratie si dilutie a urinei.

• Segmentul distal - format dintr-o portiune dreapta (partea larga, ascendenta a ansei lui Henle) situate in medulara si tubul contort de ordin II situate in corticala in imediata apropriere a tubului contort de ordin I.

• Tubii colectori - sunt situati in medulara, au rol de colectare si excretie a urinei.

• Piese intermediare - 1 mm lungime, 30 microni diametrul; incep in corticala unde pot primii cativa tubi distali, apoi trec in medulara.

• Tubi colectori drepti- formeaza cea mai mare parte a medularei. Au 10 mm lungime, 60 microni diametrul

• Ductele papilare Bellini- situate in portiunea pailara, juxtasinusala a piramidelor renale; se deschid prin orificii papilare ale ariei cribroase. Au 10-12 mm lungime si 80-100 microni diametru. Din 4000-6000 de canale colectoare de la baza unei piramide se formeaza 15-20 ducte papilare la varful ei. Intreg sitemul tubilor colectori are un epiteliu simplu prismatic .

Complexul juxtaglomerular - situat la polul vascular al corpusculului renal; serveste la autoregalrea activitatii rinichiului si a unor procese extrarenale. Are o bogata inervatie.Este constituit din: macula densa (o grupare de celule epiteliale prismatice, inalte, situate in peretele tubului contort de ordin 2, la locul de contact intre el si corpusculul sau corespunzator) si celule mezangiale extraglomerulare. Este o zona chemosenzitiva care inregistreaza concentratiile ionilor de sodium din urina tubulara si determina eliberarea, dupa necesitati, a reninei, de catre celulele pernitei polare. Pe langa renina produce si angiotensinaza A.

Vascularizatia - de la arterele renale, ramuri ale aortei abdominale. Artera renala dreapta mai lunga ca cea stanga. In vecinatatea hilului se impart in 5 ramuri terminale - patru ramuri sunt situate inaintea pelvisului renal si una retropielic. Cele 5 ramuri segmentare dau nastere in sinusul renal la arterele interlobare. Ajunse la baza piramidelor, se inflecteaza in unghi drept formand arterele arcuate. Acestea se ramifica in arterele interlobulare. Din ele se desprind arteriolele aferente , care se capilarizeaza pt. a forma glomerulul renal, care se continua cu arteriola eferenta, care se rezolva intr-un plex capilar bogat in jurul tubilor renali. Arteriolele eferente ale glomerulilor juxtamedulari destinate medularei coboara rectiliniu formand arteriolele drepte false. Medulara mai dispune si de vase propri- arteriole drepte adevarate.Acestea provin din artera arcuata.Debitul sangvin renal variaza intre 1000-1300 l/min in ambii rinichi (25% din debitul cardiac).Venele au o dispozitie asemanatoare cu cea a arterelor. Venele renale ies prin hil si se varsa in VCI. Vena renala dreapta este mai scurta decat cea stanga.

http://www.interactive-biology.com/wp-content/uploads/2012/04/KidneyAnatomy.jpg

Inervatia rinichiului - provin din ganglionii celiaci, mesenteric superior, aorticorenal. Se gasesc si fibre vagale. Pediculul renal - plan anterior-vena renala; mijlociu- artera renala; plan posterior-pelvisul renal. Acestora li se mai adauga vase limfatice si plexul nervos renal. Caliciile mici - tuburi musculo-membranoase, care se insera cu una dintre extremitati pe papilele renale, iar cu cealalta se unessc cu alte calicii mici si formeaza caliciile mari. Numarul lor este egal cu cel al papilelor renale(6-12). Caliciile mari - sunt 2 sau 3 palnii musculo-membranoase situate in sinusul renal, care rezulta din unirea caliciile mici. Se unesc la randul lor si formeaza pelvisul renal. Pelvisul renal - are forma de palnie. Prin baza palnia primeste caliciile mari si prin varf se continua cu ureteral.Cand curgerea normal a urinii este impiedicata(obstacol), pelvisul renal se destinde mult formand o punga plina cu lichid (hidronefroza). Cand inglobeaza si ureteral se numeste ureterohidronefroza. Ureterul - aproximativ 25-30 cm lungime, diametrul 5-10 mm. Portiune abdominala cu 2 segmete – segmentul lombar(de la bazinet pana la aripioara sacrului), segmentul iliac(de la aripioara sacrului pana la linia terminala).Portiunea pelviana- cu 2 segmente- unul parietal care este fix si unul visceral deplasabil dupa starea de repletie a organelor invecinate. Vezica - forma piramidala; 3 portiuni-varful, fundul si corpul. Capacitatea de 250 ml, dar omul,poate rezista nevoii de mictiune si pana la 700ml.

Anatomie ecografica• Aspect general - pe sectiuni sagitale si frontale au aspect ovalar, cu parenchimul hipoecogen la

periferie si sinusul ecogen situat central. Conturul rinichilor este neted si regulat.

• Dimensiuni - la adult sunt identice cu cele anatomice. Diferenta de lungime dintre cei 2 rinichi poate fi de maximum 2 cm.

• Ecostructura - parenchimul este hipoecogen prin comparatie cu sinusul renal, grasimea perirenala, ficat si splina. Grosimea parenchimului renal (indice parenchimatos) este de minimum 15 mm. Se masoara la nivelul portiunii mijlocii a rinichiului si nu la nivelul polilor.

• Corticala - grosimea ei este uniforma, fiind mai mare la cei 2 poli. Coloanele Bertin sunt dsipuse intre piramide si au structura identica cu cea a cortexului. Piramidele renale care alcatuiesc medulara apar sub forma de arii triunghiulare, ovalare sau rotunde, aproape transonice, bine delimitate situate la zona de contact dintre parenchim si sinus. Vf. piramidelor este orientat spre sinusul renal unde corespunde caliciilor minore. La jonctiunea dintre piramide si cortex apar ecouri punctiforme sau lineare care reprezinta arterele arcuate si marchiaza limita dintre corticala si medulara.

Sinusul renal - are ecogenitate mare datorita tesutului adipos. Forma este ovoida, iar delimitarea fata de parenchim neta, regulata sau amprentata de coloanele Bertin. Capsula renala apare sub forma unei linii ecogene care margineste la exterior rinichiul.

http://www.ultrasoundcases.info/files/Jpg/lbox_3526.jpg

Aparatul pielocaliceal - nu poate fi evidentiat ecografic in mod normal. Componentele lui devin aparente doar in conditii de crestere marcata a diurezei sau in caz de obstructie. Caliciile minore - apar ca zone transonice lineare sau semilunare la varful piramidelor. Caliciile majore - apar ca zone transonice liniare care divizeaza sinusul si conflueaza in centrul acestuia. Uneori sunt greu de deosebit de vasele intrasinusale. Bazinetul apare ca o mica punga lichidiana bine delimitata in centrul sinusului, in continuare cu caliciile majore.

Ureterul - nu poate fi vizualizat ecografic in mod normal. Poate deveni aparent in aceleasi conditii ca si restul aparatului pielocaliceal.

Vezica urinara (sectiune transversal suprapubiana) - are forma trapezoidala, cu unghiurile rotunjite. Continutul este transonic, perfect omogen. Peretele vezical este omogen cu o grosime de 4 mm la nivelul placii bazale si de 3 mm in rest. Se pot obsrva 3 straturi - intern omogen corespunzand mucoasei si interfatei cu urina; mijlociu – hipoecogen - corespunzand muscularei si extern- ecogen corespunzand seroasei. Ecografic vezica are un perete anterior (partea de sus a ecranului), unul posterior (partea de jos a ecranului) si doi pereti laterali.

III. FIZIOLOGIA RINICHIULUI

Rinichiul indeplineste urmatoarele roluri in organism:

-functia de excretie a organismului de substante nefolositoare endogene si exogene cum ar fi- substante azotate rezultate din metabolismul intermediare (uree, acid uric, creatinina) si substante neazotate (pigmenti biliari, resturi lipidice, resturi glucidice, fosfati, bicarbonat) etc;-rol in mentinerea echilibrului acido-bazic. Prin rinichi se elimina cetoacizii si amoniacul pentru a contracara devierea echilibrului acido-bazic.-rol in mentinerea echilibrului osmotic. In functie de eliminarea apei si electrolitilor prin rinichi, acest echilibru se mentine constant. -functie endocrina- secreta produsi cu proprietati de hormoni- renina, prostaglandine,kinine, eritropoetina etc.

Mecanismul de formare a urinei

Filtrarea glomerulara - procesul de ultrafiltrare, intregit de un al doilea proces fizic-difuziunea. Formarea urinei primitive necesita interventia unor forte: presiunea hidrostatica, coloid osmotica si intracapsulara.Difuziunea are un rol important in filtrarea glomerulara, depinzand exlusiv de gradientul de concentratie a moleculelor aflate de o parte si de alta a membranei filtrante. In mod normal, la nivelul celor doi rinichi rezulta prin procesul de ultrafiltrare aproximativ 125-130 ml urina primara in fiecare minut, aproximativ 170-180l filtrat glomerular/zi din cei peste 1000-1500l sange care trec zilnic prin cei doi rinichi. Toate substantele aflate in mod normal in apa plasmatica apar in aceleasi concentratii in urina primara, cu exceptia proteinelor. Clearenceul reprezinta capacitatea rinichiului de a epura plasma de diverse substante ce ajung in filtratul glomerular.

Filtrarea glomerulara poate fi influentata de :

-constrictia AA scade filtratul. Dilatarea AA creste presiunea intaglomerulara crescand cantitatea de filtrat glomerular .-constrictia AE creste rezistenta la curgerea sangelui si presiunea intraglomerulara marind volumul filtratului glomerular.- stimularea moderata a fibrelor nervoase simpatice produce o constrictie proportionata atat a AA cat si AE, fara modificari ale filtrarii glomerulare. Excitarea mai mare a acestor fibre duce la o constrictie a AA mai mare decat a AE, scazand filtratul glomerular.-variatiile in plus sau in minus ale PA sistemice, chiar in limitele de actiune ale autoreglarii, se insoteste de modificari pasagere ale volumului de filtrat glomerular. Crestere peste 200 mmHg duce la o crestere a volumului filtratului, iar scaderea la valori de 35-40 mmHg se insotesc de blocarea procesului de filtrare.-Cresterea sau scaderea concentratiei proteinelor plasmatice determina modificari ale volumului filtratului glomerular, prin modificarea presiunii coloidosmotice. Pco ridicata scade filtratul iar reducerea Pco creste filtratul (bem apa scade Pco, creste volumul filtratului glomerular).-starea membranei filtrante, cresterea permeabilitatii membrane filtrante (effort fizic, sarcina), este urmata de trecerea in urina aunor protein cu greutate moleculara peste 70000 daltoni.

capillary hydrostatic pressure (P)  - 50 mmHgcapillary colloid osmotic pressure (p)- 25 mmHgIn the glomerulus (Bowman's capsule)hydrostatic pressure (P) - 17 mmHgcolloid osmotic pressure (p) - 0 mmHgDP =  50 - 17 = 33 mmHg (profiltration)Dp =   25 - 0   = 25 mmHg (antifiltration)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2b/Physiology_of_Nephron.png

Rolul tubului proximal-reabsortia celei mai mari parti din apa si substante solvate filtrate la nivel glomerular -glucoza total, apa 85%, Na, cationii, in general acizii aminati(98%), Cl(99%), HCO3(80%), fosfat(95%), K(100%), urea(40-60%) .Prin endocitoza are loc reabsortia cantitatilor reduse de proteine care au traversat membrana glomerulara.Favorizeaza eliminarea de produsi finali de catabolism -fie prin limitarea reabsortiei lor tubulare (uree, ac uric), fie prin procesul de secretie (acid uric, acizi si baze organice endogene).Incepe procesul de acidifiere a urinei, sinteza si secretia de amoniac, participa astfel la excretia produsilor acizi de metabolism. Secretia unor medicamente introduse in organismSinteza principalului metabolit activ al vit. D 1,25 dihidroxicalciferolul din 25 hidroxicalciferol de origine hepatica.Lichidul tubular (apa si elementele solvate) odata trecut din lumen in interstitiul peritubular, trebuie sa intre in capilarul peritubular traversand endoteliul acestuia. Aceasta se realizeaza prin factori fizici- diferenta de presiune hidrostatica, coloidosmotica si datorita particularitatilor de permeabilitate pentru proteine ale capilarelor peritubulare. Variatii ale acestor factori vor putea sa modifice si reabsortia tubulara proximala. Cresterea presiunii hidrostatice si scaderea Pco, care apar in conditiile expansiunii acute a volumului extracellular, determina o scadere a reabsortiei solvitilor si o diminuare a reabsortiei transcelulare a apei. (back-leak)

Rolul tubului distalIn prima parte a sa are loc reabsortia activa a sodiului si calciului.Urmatoarele portiuni au celule cu proprietati functionale diferite. Celulele principale se caracterizeaza prin procese de reabsortie a Na si secretie a K ce depind de activitatea Na-K ATP-azei care functioneaza la nivelul polului bazal al celulei. Alte celule intercalare secreta H sau HCO3. Hormonul antidiuretic (ADH) aici creste permeabilitatea pentru apa, iar aldosteronul creste activitatea pompelor de Na si K si a secretiei de H, iar la polul luminal creste permeabilitatea pentru Na si K.

Rolul tubului colectorIn portiune corticala aceleasi procese ca pentru segmentele terminale ale tubului distal.In zona medulara externa- secretie activa a ionilor de H. Aici se formeaza NH4 si fosfat acid, in schimb se diminueaza schimburile active de Na si K pentru a face loc schimburilor pasive in sens invers. Aici aldosteronul are efect decat asupra secretiei H.In meduara interna- in prima parte a tubului colector hormonal antidiuretic are actiune maximal asupra permeabilitatii pt. apa si mai putin pt. uree, in timp ce in ultima portiune, permeabilitatea peretelui tubular pentru uree este controlata de catre hormonal antidiuretic.

http://media.pharmacologycorner.com/wp-content/uploads/2008/12/diuretics-mechanism-of-action.gif

Glucoza-----hexokinaza(din mambrana celulara a cel.tubulare)----glucoza-6 fosfat--------glucozo 6 fosftazei-------------glucoza care difuzeaza prin celula tubulara------circulatie (pana la170-180 mg/dl). Transportul Ureei- datorita reabsortiei apei, prin gradient osmotic , la nivelul tubului urinifer, concentratia ureei in lichidul tubular creste, astefel incat se realizeaza un gradient de concentratie pentru ea intre tub si lichidul interstitial; aceasta obliga ureea sa difuzeze din interiorul tubului catre interstitiul renal. Aceasta trecere depinde de cantitatea de apa care trece cat si de permeabilitatea membranei tubulare pentru substanta respectiva. 40 % este resorbita in tubul proximal; difuziunea are loc si la nivelul tubului distal.Datorita dispozitiei particulare a vaselor in medulara renala, care realizeaza un adevarat dispozitiv de schimburi contracurent, urea difuzata in interstitiul zonelor profunde nu poate fi preluata in torentul sangvin asa cum s-ar intampla in cortexul renal. De aceaa concentratia ureei peritubular este mai mare decat in urina. Fenomenul are consecinte functionale importante: cantitatea de uree pierduta de urina este redusa; efectul osmotic al ureei din urina tubului colector este contrabalansata de urea din spatiul interstitial; o parte din ureea intrata in ramul descendent al ansei Henle este recirculata prin sistemul tub distal-tub collector. S-a constatat ca urina primeste de-a lungul ansei lui Henle o cantitate de uree echivalenta cu jumatate din valoarea filtrata. Astfel , o mare parte din urea retrodifuzata din tubul colector este recirculata in tubul distal, si doar o mica parte este preluata de torentul sangvin al medularei.Procesul de reciclare medulara este reprezentat prin intrarile in bratul descendent subtire al ansei H de uree, K, amoniac si Na, care provin din portiunea groasa a bratului ascendant al ansei H in cazu Na, Cl, NH4, ureei si din canalul colector medular in cazul K si ureei. Are loc astfel o crestere a concentratiei substantelor respective in interstitial medularei interne. Acest reciclaj limiteaza, astfel reabsortia de Na, K si uree si/sau favorizeaza secretia de NH3 si K, permitand mentinerea excretiei unei anumite substante in ciuda unui debit urinar f. scazut.

Mecanismele de dilutie si concentrare a urinei

Rinichiul produce urina cu o densitate ce poate varia intre 1000-1050.S-a observant o crestere progresiva a osmolaritatii dinspre zona corticala catre cea medulara. Osmolaritatea normala a ultrafiltratului glomerular este de 300 mOsm/l si ea se echilibreaza cu presiunea osmotica a lichidului interstitial de la acest nivel. Cu cat se avanseaza catre medulara ea creste, ajungand la 1200-1400mOsm/l la nivelul papilei renale. Se datoreaza transportului activ de Na, Cl, dar si de uree si alti ioni dar si datorita diferentei de flux sangin intre medulara(2%) si corticala, dar si a dezvoltarii unui mecansim in contracurent. Cele 2 anse sunt f. aproape una de cealalta in asa fel incat ele pot sa-si schimbe diferitii constituienti. Ramul descendent este permeabil pt. apa, asa incat paraseste lumenul, realizandu-se concentrarea catre varful ansei. Procesul este amplificat de transportul activ de Na, Cl, din ramul ascendant in interstitiu si de aici in descendent (aceasta fiind permeabila pt. acesti ioni). Acesti ioni se adauga celor veniti odata cu filtratul glomerular, de unde in aceeasi masura sunt transportati in afara ramurii ascendente; acest fenomen este numit ”de contracurent multiplicator“. Fluxul sangvin din vasele drepte realizeaza, de asemenea, un sistem care functioneaza prin mecanism de concentrare prin contracurent, contribuind la concentrarea NaCl si ureei la nivelul medularei. Ele scot doar cantitati mici de NaCl din interstitiu medular mentinandu-se un puternic gradient osmolar cortico-medular.

La nivelul tubului proximal are loc o reabsortie izoosmotica, el fiind permeabil in aceeasi masura pt. apa cat si pt. solviti, in ansa H intrand un lichid cu osmolaritatea identica cu a filtratului glomerular dar cantitativ mult redusa (20% din ultrafiltrat).In segmentul descendent - osmolaritatea urinei creste rapid datorita: difuziunii ionilor de Na si Cl din interstitiu intraluminal; sinteza de uree si trecerea prin difuziune in lichidul tubular; trecerea osmotica de apa din tub in interstitiu datorita gradientului osmotic transversal. La varful ansei osm. este de 1200-1400 mOsm/l .In segmentul ascendent -trec activ Na si Cl in interstitiu; este impermeabil pentru apa., avand consecinta o scadere brutala a osmolaritatii la 100-200mOsm/l. De la acest nivel osmolaritatea urinei depinde de procesele de reabsortie ce au loc in segmentul distal si colector.In cazul in care organismal are nevoie de apa se elibereaza ADH de la nivelul hipotalamo-hipofizar, care permeabilizeaza tubul distal si colector pentru apa, astefel se pierd cantitati mari de apa si se echilibreaza osmotic cu interstitiul asa incat in tubul colector urina ajunge la concentratii de 300 mOSm/l. La nivelul tubului colector ajunge 5% din volumul ultrafiltrat, care travereseaza zone cu osmolaritate din ce in ce mai crescuta a medularei si apa trece din tub in interstitiu. Astfel urina finala ajunge la nivelul papilei la o concentratie de 1200 mOsm/l si reprezinta doar 0,5-1% din valoare ultrafiltratului glomerular. In caz de hiperhidratare ADH nu se mai elibereaza, astfel urina din tubul distal nu mai pierde apa; se pot reabsorbi mici cantitati de Na si alte substante, ducand la o scadere mai accentuate a osmolaritatii urinei finale, ajungand uneori si la 70 mOsm/l.Hiperhidratarea duce si la o crestere a volumuli sangvin ce duce la o crestere a debitului de filtrare glomerulara, a sangelui prin vasele drepte, a fluxului tubular, contribuind la eliminarea unei cantitati mai mari de urina cu concentratie scazutaUreea atinge valori ridicate la nivelul medularei, insa printr un mechanism diferit de recirculare din tubul colector in interstitiu si ramul ascendent al ansei H producandu-se o concentrare pana la 300 mOsm/l fata de 4,5 mOsm cat exisa in ultrafiltratul glomerular.

• Osmolalitatea urinara este comparata cu cea serica, raportul normal variind intre 0.2-4.7, cu valori > 3 in cazul deshidratarii nocturne. In afectiunile caracterizate de capacitate scazuta de concentrare raportul este scazut, dar inca ≥ 1.

• Osmolalitatea urinara este de 500-850 mosmol/kgH2O. Rinichiul normal poate concentra urina la 800-1400 mosmol/kg, iar in cazul unui aport excesiv de lichide, determina o osmolalitate de 40-80 mosmol/kg. In conditii de deshidratare, osmolalitatea urinara este de 3-4 ori mai mare decat cea plasmatica.

O valoare a osmolalitatii <150 mOsmol/kg H2O sugereaza o diureza apoasa, ce se caracterizeaza prin excretia unui volum urinar crescut cu dilutie scazuta, ce are drept cauza reducerea reabsorbtiei apei la nivelul tubilor colectori. Aceasta reducere poate fi motivata prin lipsa secretiei de hormon antidiuretic ADH (diabet insipid central) sau prin incapacitatea rinichiului de a raspunde la stimularea ADH-ului (diabet insipid nefrogen). Diabetul insipid nefrogen poate fi de doua tipuri: congenital (defect la nivelul receptorului ADH-ului sau la nivelul canalelor de apa –aquaporine) sau dobandit (intoxicatie cu litiu, metoxifluran, amiloidoza, hipercalcemie, hipokalemie, uropatie obstructiva).

• Lipsa secretiei de ADH poate fi de cauzata de: degenerescenta celulara, tumori, granuloame, interventii chirurgicale, traumatisme, infarct sau infectii hipofizare sau hipotalamice, sarcina (ca urmare a supresiei secretiei ADH prin productia excesiva de vasopresina); de asemenea pot fi implicate cauze psihogene sau iatrogene.

Diureza osmotica, cu nivel al osmolalitatii >400 mOsmol/kg H2O, este o marire a volumului urinar consecutiva cresterii presiunii osmotice plasmatice, ce survine in cursul diabetului zaharat, supraincarcarii azotate a sangelui, administrarii de glucoza, uree sau manitol. Prin proba de diureza osmotica, se poate monitoriza excretia apei sub influenta diureticelor osmotice .In SIADH valorile urinare ale sodiului si osmolalitatii sunt mai mari decat cele plasmatice.

Cresteri Scaderi

Azotemia prerenala; Insuficienta cardiaca congestiva; Sindrom de secretie inadecvata de hormon antidiuretic

(SIADH); Boala Addison; Deshidratare; Amiloidoza: Hiponatremie.

Insuficienta renala cronica; Diabet insipid; Hipokalemie; Hipernatremie; Polidipsie primara; Hipercalcemie; Ingestie excesiva de apa1.

LEGEND

PT = Proximal Tubule

TAL = Thick Ascending Limb

DT = Distal Tubule

CnT = Connecting tubule

CCT = Cortical Collecting Tubule (collecting duct)

MCT = Medullary Collecting Tubule (collecting duct)

VR = Vasa Recta

Note: Numbers represent total osmolal concentration in mOsm/kg

Participarea rinichiului la mentinerea echilibrului acido-bazicRinichiul excreta acizii formati, recuperand bazele. Din aceasta cauza ph-ul urinei este acid (6,2-6,5).Mecanisime:

1. Secretia tubulara a ionilor de H2. Reabsortia aproape totala a bicarbonatului3. Acidifierea sarurilor fosfatice din sistemul tampon fosfat disodic-fosfat monosodic4. Excretia de amoniac

1. Ionul de H este trecut din citoplasma celulei epiteliale in lumenul tubular. Mecanismul este necunoscut dar se semnaleaza capacitatea maxima a celulei tubului colector de a expulza H impotriva unui puternic gradient de concentratie. Astfel secretia acestor ioni continua in acest sector chiar daca in urina ionii sunt de o mie de ori mai concentrati decat in lichidul extracelular. Procesul se poate observa pana cand urina ajunge la un ph de 4,5, care reprezinta limita maxima a epiteliului tubular de secretie a ionilor de H. 80-85% se elimina la nivelul tubului proximal. Capacitatea tubului distal de a secreta este intermediara. Ionul de H este trecut in tub in schimbul ionului de Na. Secretia este reglata de concentratia bioxidului de carbon din lichidul extracelular. Transferul de H este secundar transferului de Na. Acesta din urma creeaza un exces de sarcini negative in tub si pozitive in celula tubulara. Acest dezechilibru este contracarat fie prin eliminara de H in tub, fie prin reabsortia de Cl din lumen in celula.

2. In mod normal toata cantitaea de bicarboant filtrata este reabsorbita. Aceasta reabsortie implica un schimb intre ionii de H secretati si ionii de sodium din urina. Ionii de H sunt disponibili in celula tubulara intrucat anhidraza carbonica de la acest nivel converteste CO2 (produs de catabolism existent in toate celulele) si apa in acid carbonic. Acesta disociaza in H si HCO3. Ionul de H trece in lumenul tubular, se combina cu ionul bicarbonat din urina si formeaza acidul carbonic sub influenta anhidrazei carbonice de la nivelul membrane polului apical al celulelor tubului contort proximal. Acidul carbonic se descompune in CO2 si H2O. Apa se pierde in urina iar CO2 reintra in celula tubulara printr-un proces pasiv de difuziune de-a lungul unui gradient de concentratie. Concomitant sodiul trece din fluidul tubular in celulele tubulare unde se combina cu anionii bicarbonate prezenti aici spre a forma bicarbonatul de Na, care trece spre lichidul peritubular si de aici in plasma.

3. La nivelul tubului distal si tubilor colectori, fosfatul disodic si alte substante tampon filtrate glomerular accepta ionii de H, care sunt secretati in mod activ in competitie cu K, si ofera in schimb ionii de sodiu care sunt reabsorbiti. In urina tubulara fosfatul disodic se disociaza Na2HPO4-----Na+NaHPO4. Na se deplaseaza in celula in timp ce H se deplaseaza spre lichidul tubular unde unindu-se cu fosfatul monosodic formeaza o sare fosfatica dehidrogenata(NaH2PO4) care este excretata. Fosfatul disodic este cel mai important sistem tampon urinar datorita cantitatii sale crescute in lichidul tubular. Cand cantitatea de fosfat disodic a fost utilizata, secretia de H se produce in continuare si are loc o sadere mai departe a ph-ului urinar, titrandu-se substante tampon urinare secundare cum ar fi creatinina, betahidroxibutiratul, etc.

4. Amoniacul este format in celula tubulara, avand ca sursa principala glutamina, care este capabila sa puna in libertate NH3. Calea formarii consta in conversia glutaminei in glutamat si amoniac. Reactia este catalizata de glutaminaza I. Eliberarea amonicului se mai poate face si din glicocol, alanina, leucina, histidina. Productia de amoniac renal scade daca in celula tubulara creste concentratia de amoniac si glutamat. Amoniacul eliberat difuzeaza pasiv din celula prin membrane acesteia in ambele sensuri in functie de gradientul de concentratie. S-a stabilit ca amoniacul trece in fluidul tubului urinifer de-a lungul intregii lungimi a tubului urinifer si ca la nivelul ansei Henle exista un grad de retrodifuziune a acestuia. In lichidul tubular acid amoniacul se uneste cu un ion de hidrogen si se formeaza ionul amoniu (NH4), care este excretat sub forma de clorura de amoniu. Ionii de amoniu fiind nedifuzabili sunt blocati in lichidul tubular si eliminate in mod obligatoriu cu urina. Secretia de amoniac este cu atat mai mare cu cat lichidul tubular contine mai putini fosfati sau bicarbonat si cu cat reabsortia de sodium este mai intensa, iar secretia K mai limitata.

Functia endocrina a rinichiuluRenina - are structura glicoproteica, eliberata la nivelul aparatului juxtaglomerular, de catre celulele granulare. Renina eliberata in sange, transforma angiotensinogenul in angiotensina I inactiva si a acestuia in angiotensina II sub influenta enzimei de conversie. S-au evidentiat adevarate sisteme renin-like, denumite izorenine, in glanda submaxilara, uter, lichid amniotic, placenta, glanda epifiza, hipofiza, limfa, peretele arterelor si miocardului. Exista o secretie de fond a reninei. Reglarea secretiei de renina la nivelul ap. Juxtaglomerular se realizeaza prin intermediul mai multor factori: fluxul sangvin renal, variatiile sodiului plasmatic si urinar, volumului sangvin total, modulatii ale activitatii nervoase vegetative.Rolul sistemului renina-angiotensina Este punctul central in controlul volemiei si al presiunii arteriale.Renina este o enzima care este sintetizata si stocata in celule specializate ale arteriolei aferente care face parte din aparatul juxtaglomerular si este eliberata in ciruclatie ca si raspuns la eliberare crescuta a sistemului nervos simpatic renal, scaderea presiunii arteriale, scaderea cantitatii de NaCl ce ajunge la nivelul maculei densa.Renina catalizeaza producerea agiotensinei I din angiotensinaza secretata de ficat.Angiotensina I este convertita in angitensina II de catre enzima de conversie. Angiotensina II are o influenta in controlul volemiei si presiunii ateriale: cauzeaza vasoconstrictie arteriolara incluzand arteriola renala efe. si aff, astfel crescand presiunea arteriala si reducand fluxul sangvin renal. Tendinta de crestere a presiunii hirostatice glomerulare este contracarata de angiotensina II prin contractia celulelor mezangiale si reducerea coeficientului de ultrafiltrare. Asadar efectul general asupra GFR este imprevizibil. Stimuleaza in mod direct reabsortia sodiului in tubul proximal. Stimuleaza secretia de aldosteron in zona glomerulara a cortexului adrenal. Duce la secretia aldosteronului cu rol in reabsortia sodiului in tubul distal si canalul colector, prin schimbul cu K.

Angiotensina are 2 actiuni: vasoconstrictor si aldosterone-eliberator.Angiotensina este cea mai puternica substanta vasoconstrictoare. Polipeptidul actioneaza predominant la nivel arteriolelor, in teritoriul precapilar, determinand cresterea rezistentei periferice si scaderea fluxului sangvin in teritoriul respectiv. Actiunea vasoconstrictoare este mai puternica in teritoriul splanhnic, piele si rinichi, decat la nivelul vaselor din muschi, creier si inima.Intre secretia de renina si aldosteron exista relatii de directa proportionalitate.

Peptidul natriuretic- daca volumul sangvin creste semnificativ, contractia atriului stimuleaza eliberarea peptidului natriuretic din miocitele atriale. Acest hormon creste excretia de sodium partial prin suprimarea secretiei de renina si aldosterone si partial printr-un efect inhibitor direct asupra reabsortiei sodiului in tubul colector medular. Un efect aditional poate fi cresterea GFR deoarece in doze mari cauzeaza vasodilatatia arteriolei aferente si relaxarea celulelor mezangiale.

Eritropoetina - se sintetizeaza continuu la nivel renal. Este produsa de catre fibroblastele interstitiale din cortexul renal, localizate in apropriere cu celulele epiteliale tubulare si capilarele peritubulare. Mai produc eritropeotina hepatocitele si celulele ITO perisinusoidale. Ele domina productia in viata fetala si imediat postnatala dar nu pot compensa pierderea prin distructia renala. Schimbari ale concentratiei de O2 a sangelui, scaderea cantitatii de O2 din mediului inconjurator sau inaltimea stimuleaza secretia de eritropoetina prin sisitemul expresia genei oxigen-dependente. Central este transcriptia dependenta de hipoxie(HIF).Este o glicoproteina formata din 165 aminoacizi. Stimuleaza producerea de celule rosii, legandu-se de receptorii lor care sunt localizati pe celulele progenitoare eritroide. Legarea de acestea salveaza acesti progenitori si generarea de eritroblasti de apoptoza, permitand diviziunea lor si maturarea in celule rosii. La pacientii cu CKD anemia se caracterizeaza atat prin scaderea cantitatii de EPO si a eficacitatii ei, scaderea disponibilitatii fierului mediate de citochinele inflamatorii. Recent este descrisa hepcidina ca o cheie a metabolismului fierului. Eliberarea ei hepatica creste in inflamatii , deasemenea blocheaza absortia fierului si promoveaza sechestrarea acestuia in macrofage.

Factorul vasodilatator renal

S-a constatat ca rinichiul are si un rol in protectia asupra cresterii presiunii arteriale printr-un lipid secretat la nivelul medularei renale numit medulina. In medulara sunt celule interstitilae incarcate cu lipide care sunt in stransa legatura cu vase recta si tubii uriniferi. Medulina este formata din mai muti compusi de natura lipidica-PGE2, PGF1 alpha, PGA2. Actiunea vasomotorie cea mai marcata o are PGE2. Acestea sintetizate la nivelul medularei renale pot apare si in circulatia sistemica.Ele produc vasodilatatie, creste fluxul plasmatic renal, debitul urinar si excretia sodiului prin scaderea reabsortiei. Produc o crestere a eliminarii K prin urina, dar nu interfera cu actiunea aldosteronului.

Imunologie renala

Rejetul grefei sau acceptarea grefei depinde de complexul major de histocompatibilitate. Genele umane ale CMH se afla pe bratul scurt al cromozonului 6 si codifica un plurimorfism de molecule de pe suprafata celulara, aloantigene numite HLA. Se disting 2 clase de HLA – clsI (A, B, C) se afla pe toate suprafetele celulare in concentratie variabila. Recunoasterea antigenelor este realizata de limfocitele T CD8(citotoxice); cls II(HLA DR, DP, DQ) sunt prezente doar pe celulele prezentatoare de anigen: monocyte B, macrophage, celule dendritice ale organelor limfoide, celule mezangiale, limfocite si celule epiteliale timice. Recunoasterea antigenelor legate de aceste molecule este realizata de limfocitele T CD4 (helper) cu rol foarte important in initierea raspunsului imun fata de Ag de transplant.Recunoasterea Ag de transplant de catre limfociteleT ale organismului gazda se numeste alorecunoastere.

Exista 2 cai de alorecunoastere:1. Calea directa- in care receptorii celulelor T CD8+ recunosc moleculele CMH aflate pe celulele tinta ale donatorului, generandu-se un raspuns cititoxic primar cu rol important in rejetul precoce al grefei.2. Calea indirecta-in care receptorii celulelor T CD4+ recunosc peptidele CMH ale donatorului numai dupa procesarea si prezentarea lor de catre celula prezentaoare de Ag ale primitorului, fiind implicat in rejetul cronic.Limfocitele Th activate secreta limfokine: IL2 necesara pentru maturarea celulelor Tc; IL4 necesara pentru cresterea si diferentierea celulelor B; IFN gamma ce induce exprimarea CMHcls II pe diferite tesuturi si activeaza macrofagele. Limfocitele Th atrag si leucocitele la locul reactiei imune si cresc activitatea altor celule (natural killer).