FIZIOLOGIA EXCRETIEI

1. Functia de excretie 2. Aparatul reno-urinar 3. Filtrarea glomerulara 4. Procesarea fluidului tubular: absorbtie, secretie, concentare/dilutie 5. Continenta vezicala si mictiunea 6. Functia de excretie a pielii 7. Fenomene reglatoare: feedback tubulo-glomerular, SRAA, ADH8. Homeostazia hidroelectrolitica si acido-bazica

1. FUNCTIA DE EXCRETIE

Funcţie de suport metabolic şi homeostatică; eliminarea din organism a substanţelor ce pot atinge nivele toxice (cataboliţi finali, s. exogene)

Organe excretoare: - rinichi - glande sudoripare - plămâni: CO2, substanţe volatile - ficat: secreţie biliară ð fecale (+ detoxifiere) Generarea de energie şi sinteza de componente biologice are ca rezultate şi substanţe-

deşeu (cataboliţi finali). La nivel cutanat = apă, săruri, substanţe toxice, La nivel digestiv = deşeuri solide, compuşi nedigerabili, produşi de degradare ai

hemoglobinei, xenobiotice liposolubile La nivel respirator = dioxidul de carbon şi apa obţinute din reacţiile metabolice La nivel renal = apă, acizi, xenobiotice hidrosolubile, şi produşi ai metabolismului

azotat. metabolismul glucidelor produce dioxid de carbon şi apă, metabolismul lipidic are aceiaşi cataboliţi, fenomenele de transformare a aminoacizilor în glucide şi lipide necesită reacţii de

dezaminare enzimatică. In urma acestor procese se obţine un metabolit extrem de periculos, amoniacul. Toxicitatea amoniacului se datorează efectelor generale asupra pH-ului (NH3 neprotonat

obţinut din reacţiile biochimice atrage H+, ceea ce va produce alcalinizarea mediului intracelular) şi inhibării de către NH4

+ a formării de ATP, prin abolirea gradientului de protoni necesar pentru fosforilarea oxidativă.

Detoxifierea amoniacului produce uree, principalul metabolit al azotului. Ureea este hidrosolubilă, şi astfel apare nevoia unui sistem de eliminarea substanţelor

azotate hidrosolubile, dintre care mai fac parte şi creatinina şi acidul uric. Pe lângă funcţia primordială de eliminare a deşeurilor metabolismului azotat, rinichiul

mai îndeplineşte o multitudine de funcţii vitale.

FUNCTIILE RINICHIULUIFuncţii excretorii

a. Excreţia produşilor metabolismului azotat precum ureea (principalul catabolit azotat al metabolismului proteinelor la om), acidul uric (catabolitul principal al metabolismului bazelor purinice) şi creatinina (produsul final al metabolismului muscular).

b. Excreţia de xenobiotice.c. Sinteza de amoniac.

Funcţii reglatoare Reglează osmolaritatea - prin excreţia de urină cu osmolaritate crescută sau

scăzută, în funcţie de necesităţi. Păstrează în limite fiziologice volumul lichidului extracelular al organismului prin

controlul excreţiei de apă şi sodiu. Reglează echilibrul electrolitic (concentraţia substanţelor ionizate în plasmă -

electroliţi). Participă la echilibrul acido-bazic prin eliminarea de H+ în condiţii de hiperaciditate

sau de HCO3+ în condiţii de alcalinitate plasmatică.

Contribuie într-o măsură esenţială la menţinerea presiunii arteriale. Degradează o serie de hormoni peptidici, precum insulina, glucagonul şi

parathormonul.

Producţia de hormoni Rinichiul secretă: renină, bradikinină, prostaglandine, 1,25-dihidroxi-vitamina D3,

eritropoietină, kallikreină.

2. APARATUL RENO-URINAR

rinichi = 2 x (250-300 g) <1% din masa corporală = 25 % din 5l/min debit sanguin sistemic = parenchim (corticală + medulară)+ capsulă (memb. fibr. inextensibilă)Căi urinare:

calice bazinet ureter vezica urinară uretra

Rolul ureterului: unde peristaltice parasimpatic – stimulator simpatic – inhibitor

Rinichii sunt formati din:

Zona externă (corticală) are culoare roşcată şi aspect granulat şi conţine glomerulii renali, tubii contorţi şi ducturile colectoare corticale.

Zona internă (medulară) este deschisă la culoare, cu aspect striat, datorat anselor Henle paralele, ducturile colectoare şi vasele medulare.

Zona medulară poate fi împărţită: - în porţiune externă, mai apropiată de cortex -porţiune internă.

Rinichiul uman este organizat în lobi (8-10). Fiecare lob este alcătuit dintr-o piramidă de ţesut medular şi din corticala de la bază. Intre piramide se descriu coloanele renale. Vârful unei piramide formează o papilă

renală. Fiecare papilă drenează urina într-un calice mic. Calicele mici se unesc pentru a forma un calice mare. Urina apoi coboară în

bazinetul renal (pelvis). Din pelvis, ureterele coboară până la vezica urinară.

Vascularizatia renalaLa nivel renal însă, aranjamentul vaselor de sânge are o semnificaţie funcţională aparte:Artera renală se divide în mai multe artere interlobare, ce urcă printre lobi de la nivelul

bazinetului către cortex, trecând prin zona medulară. Vasele interlobare emit arterele arcuate, care au o traiectorie curbă la limita dintre zona

medulară şi zona corticală, dar nu se extind către zona corticală. Perpendicular pe arterele arcuate ies arterele interlobulare, ce intră în zona corticală până la nivelul capsulei.

Venele renale urmează riguros acelaşi traseu şi acelaşi model de ramificare. Venele interlobulare primesc sângele drenat de la nefroni, se unesc în venele arcuate, apoi formează venele interlobare ce se vor uni în vena renală.

Microvascularizatia renalaRinichiul are trei reţele capilare distincte, fiecare cu o funcţie aparte.

Arteriolele aferente şi capilarele glomerulare. Fiecare glomerul primeşte sânge de la o arteriolă aferentă, ce-şi are originea în

arterele interlobulare. Peretele arteriolei aferente prezintă celule musculare netede specializate, care împreună cu macula densa ce aparţine de tubul distal vor forma aparatul juxtaglomerular.

Arteriolele eferente şi capilarele peritubulare Sângele părăseşte glomerulul printr-o arteriolă scurtă, numită eferentă, din care

apar capilarele peritubulare sau drenează direct în vasa recta. Aceste capilare înconjoară toţi tubii contorţi corticali şi recuperează toate substanţele reabsorbite la nivel tubular, pe care le întorc în circulaţia generală prin intermediul venelor interlobulare.

Vasa recta "Vasele drepte" sunt fascicule de vase subţiri, dar în general mai mari decât

capilarele peritubulare, derivate din vasele arcuate, care transportă sângele în şi din zona medulară. Agregarea paralelă a fluxului arterial şi venos creează un sistem de schimb în contra-curent în aşa fel încât fluxul sanguin să nu îndepărteze gradientul osmotic al zonei medulare.

NEFRONUL

Unitatea de bază structurală şi funcţională a rinichiului este nefronul. Fiecare tub renal şi glomerulul său reprezintă o unitate funcţională (nefron). Există

aproximativ 1-1,5 milioane de nefroni în fiecare rinichi uman. Nefronul prezintă toate componentele esenţiale ale unei glande.Unităţile secretorii renale, numite corpusculi renali, reprezintă doar o mică parte din

masa renală. Cea mai mare parte a rinichiului este alcătuită din tubii renali, formaţiuni înalt

specializate ce corespund ductelor excretorii ale glandelor. Impreună, un corpuscul renal şi cu tubul asociat formează o unitate numită nefron.

CORPUSCULUL RENAL are un diametru de aproximativ 200 de mm, se formează prin colonizarea unei invaginări a capătului în „deget de mănuşă” a

tubului renal de către un ghem de capilare ce provin din arteriola aferentă renală. Capătul tubului este dilatat şi răsfrânt, realizând o formaţiune caliciformă denumită

capsula Bowman, ce se continuă cu tubul renal. Intre cele doi pereţi ai capsulei se creează o cavitate virtuală, plină cu lichid de filtrare.

Peretele extern al capsulei este alcătuit dintr-un epiteliu pavimentos simplu, ce se continuă cu epiteliul tubular cilindric caracteristic, iar peretele dinspre glomerul este alcătuit din celule înalt specializate, numite podocite, care alcătuiesc un strat al membranei glomerulare.

MEMBRANA FILTRANTAGlomerulul este alcătuit din numeroase capilare, derivate din arteriola aferentă. Capilare sunt alcătuite din celule endoteliale cu perforaţii, numite fenestraţii, care

reţin celulele sanguine dar permit filtrarea plasmei. Capilarele glomerulare sunt foarte permeabile, permiţând unei procent mare din

plasmă să fie filtrată către spaţiul capsular.La exteriorul endoteliului capilar este membrana bazală. Membrana bazala are aspect trilaminar, cu o zonă centrală mai densă, numită

lamina densa (colagen), iar zonele adiacente membranelor celulare sunt mai clare şi se numesc lamina rara (proteoglicani).

Podocitele ("celule cu picioruşe") sunt celule epiteliale care alcătuiesc componenta capsulară a membranei filtrante. Fiecare podocit este alcătuit dintr-un corp celular şi o multitudine de prelungiri ramificate (pedicele) ce se sprijină pe membrana bazală. Pedicelele creează un strat foarte compact, ce prezintă o serie de fisuri longitudinale, numite „fante de filtrare”.

Fantele de filtrare au aprox. 20 nm şi sunt acoperite de o diafragmă alcătuită dintr-o proteină (nefronă), care formează o structură ca un fermoar.

2.1. NEFRONUL Bowman (1842) : secreţie glomerulară + pasaj prin perete tubular Ludwig (1844) : filtrare glomerulară tub + retrodifuziune tubulară recoltare cu micropipete

- urina primară are compoziţia plasmei fără proteine - urina poate fi concentrată / diluată în funcţie de necesităţi

pe parcursul tubular anumite substanţe

-scad în concentraţie (reabsorbţie) -cresc în concentraţie (secreţie sau excreţie)

tehnici de clearance-Heidenhain (1905): glomerul (apă + săruri); tub (uree, acid uric, creatinina

Cushny (1917): -filtrare glomerulară – ultrafitrat plasmatic -reabsorbţie tubulară – invariabilă -ultrafitrare glomerulară + procesare tubulară

3. FILTRAREA GLOMERULARA

Membrana filtrantă: epiteliu glomerular + membrana bazală + endoteliu capilar foiţa viscerală: podocite, spaţiu labirintic, aspect de burete submicroscopic regiune intercapilară:

-mesangium ï contracţie ï angiotensina II-substanţa fundamentală-membrana bazală

caracteristici:-proprietăţi memb. poroase (colodiu, celofan, porţelan) -pori în peretele capilar-gel hidratat: apă, cristaloizi, molecule proteice

Ultrafiltrare şi difuziune ð urina primară

Presiune efectivă de filtrare = gradient transmembranar pcapilară – (pcapsulară + poncotică) = 30-40 mm Hg

presiune hidrostatică:-70-80 mm Hg (60-70% din presiunea sistemică)-30 mm Hg la ieşirea din glomerul

presiune coloid-osmotică: proteine ð 25-28 mm Hg presiune intracapsulară: 5-10 mm Hg

-membrana inextensibilă-hidro-hemodinamică intensă-echilibrare: căi urinare, capilare peritubulare

Difuziunea : independent de presiune, cf. gradientelor de concentraţie Urina primară = ultrafiltrat plasmatic glomerular

-proteine (30 mg/dl)-reabsorbite, metabolizate (acizi aminaţi, di şi tripeptide) -125-130 ml/min -170-190 l/24 ore din 1000-1500 l sânge/24 ore

1 ml urină finală– 125 ml urină primară : -cantitatea necesară pentru a curăţa organismul de toxice -o constantă pentru fiziologia rinichiului.

Determinarea volumului filtrării glomerulare

metode indirecte – clearance clearance – cantitatea de plasmă depurată de o anumită substanţă în unitatea de

timp clearance-ul filtrării glomerulare = cantitatea de plasmă filtrată într-un minut la

nivelul glomerular fenomen de clearance au loc în orice organ

Proprietăţile substanţelor folosite pentru CFG să treacă liber prin membrana filtrantă să fie biologic inertă, neabsorbită, nesecretată de tubi nemetabolizată şi

nedepozitată în rinichi sau în organism să nu fie toxică şi să nu influenţeze funcţia renală să poată fi dozată cu precizie în sange şi urină clearance-ul inulinei (polizaharid vegetal, g.m. = 5200)

Tehnică:-injectarea unei cantităţi cunoscute din substanţe-dozare: sg şi urină – artera care se abordează mai uşor e artera femurală-recoltare urinăVp = Cu x Vu / Cp Vp = volumul de plasmă (ml) depurat în timp de un minut Cu = concentraţia substanţei în urină (mg %) Vu = volumul de urină (ml/min) Cp = concentraţia substanţei în plasmă (mg %)

Cantitatea de substanţă excretată = Cu x Vu Cantitatea de substanţă filtrată = Vfg x Cfg = Vfg x Cp

Cfg = Cp (din sg arterial)Vfg = V plasmă filtratăCu x Vu = Cp x Vpf; Vpf = Cu x Vu / Cp

Factori de variaţie a filtrării glomerulare arter iola aferentă :

-constricţie – scade fluxul sanguin ð scade filtrarea-dilataţie – presiunea intraglomerulară creşte

arter iola eferentă :-constricţie ð creşte presiunea intraglomerulară-durată îndelungată:-tranvazare plasmatică-presiune oncotică crescută

stimularea simpatică :-moderată ð constricţie a. aferentă -puternică ð constricţia a. aferentă > a. eferentă

variaţiile presionale sistemice :70-200 mmHg = autoreglare> 200 mmHg ð creşte volumul filtrării glomerulare < 70 mmHg ð scade filtrarea glomerulară

presiunea coloid osmotică :

-creştere ð scade filtrarea glomerulară-scădere: hiperhidratare -2-3 mmHg ð creştere 15-20% a filtrării glomerulare

starea membranei filtrante :-condiţii patologice: glomerulonefrite, nefroze, scleroză renală-fiziologice: efort fizic, sarcină ð proteine g.m. ð 70.000

scăderi ale filtrării :-acumulare de cataboliţi-acidoza metabolică-acumulare de apă şi electroliţi ð hiperhidratare

Circulatia renala- extrem de intensa,- 1 – 1,3 l/min- 20-25 % din debitul cardiac de repaus , din care:

- corticala = 88 % - medulara externa = 10 % - medulara interna = 2 %

- artere renale - artere lobare - artere arcuate - artere drepte - arterele interlobulare - arteriola aferenta - arteriola eferenta - capilare peritubulare - sistem venos

artera renala = scurta si larga arteriola aferenta = calibru cu <10% mai mare 2 retele capilare in serie reteaua glomerulara = intre 2 arteriole presiunea hidrostatica in capilarele glomerulare este dubla fata de capilarele

sistemice rezistenta hidrodinamica glom. = neglijabila

Autoreglare = abilitatea unui organ de a-si mentine fluxul sangvin relativ constant la variatii foarte largi ale presiunii arteriale sistemice

Pentru ca fluxul sa ramana relativ constant la modificarile presionale trebuie sa se modifice rezistenta.

Q = DP / R unde,Q = fluxul sanguin renalDP = diferenta dintre presiunea arteriolei aferente si presiunea arteriolei eferente

R = rezistenta Autoreglarea circulatiei renale este valabila la variatii ale presiunii sistemice

cuprinse intre 60 si 200 mmHg. Ea permite mentinerea relativ constanta a presiunii de perfuzie la nivelul glomerulilor si deci a cantitatii filtratului glomerular, in conditiile unor variatii importante ale presiunii arteriale sistemice.

Autoreglare prin mecanism miogen :

ñ PA sistemica ñ presiunea arteriala renala ñ presiunea in arteriola aferenta

ñ intinderea peretilor arteriolei aferente vasoconstrictie miogena

ñ rezistenta arteriolei aferente ò debitul in arteriola aferenta ò presiunea in capilare ò rata filtrarii glomerulare

Reglare prin feed-back tubulo-glomerular :ñ PA sistemica ñ PA renala ñ presiunea in arteriola aferenta ñ presiunea in capilarele glomerulare ñ rata filtrarii glomerulare

ñ livrarea distala de Na si Cl eliberare de subst. vasoconst. la nivelul maculei densa constrictia arteriolei aferente

ò presiunea in capilarele glomerulare ò rata filtrarii glomerulare

4. PROCESAREA FLUIDULUI TUBULAR

• 180-200 l/24 h ð se elimină 1200-1500 ml/24 h • ajustări în funcţie de necesităţile organismului• reabsorbţie – economisire (glucoza, aminoacizi, HCO3

-)• suprafaţa (40-50 m2)• secreţie – excreţie – depurare completă • 25% din plasmă trece în capsula Bowman• fluidul se modifică de-a lungul tubului (micropuncţie)

Reabsorbţie tubulară ≈ 99% din ultrafiltrat• tub proximal – 80%, obligatorie • glucoza (100%), aminoacizi (99%), H+ (100%), apă (85%),

Na+ (80-90%), Cl- (99%), HCO3- (80%)

• facultativa (distal): necesităţi; hormonal dependentă • distal flux lent, timp suficient de contact

Excreţie-secreţie tubulară:• la om: H+, K+, uree, NH3, acid hipuric, substanţe exogene

Reabsorbţia apei • filtrare integrală - fenomene fizice• reabsorbţie tubulară:

– proximală = 80%; mişcări ionice (Na+)– ansa Henle = 6%;

• segment descendent – permeabil • segment ascendent – impermeabil

– tub contort distal = 9%– tub colector = 4%

4.1. MECANISME DE REABSORBTIE• Pompa de sodiu = numai bazo-lateral • Diverse forme de transport activ secundar • glucoza, fosfaţi, acizi aminaţi, acid uric, acid ascorbic, acizi organici slabi, baze

organice puternice• nelimitată: gradient & timp de contact • limitată (Tm): capacitate enzimatică limitată• glucoză, acid paraaminohipuric (PAH) • concentraţia plasmatică mică ð transport total• creştere progresivă a concentraţiei (încărcare tubulară):

– transport total ð Tm (variabil) – depăşirea Tm: glucoză ð urină

• Glicemia : 1 g/l – glucoză filtrată ó glucoză reabsorbită– hexokinază: membrana tubului proximal si glucozo-6-fosfat– fluorizina ð diabet renal ð toxic ce inhibă G-6-fosfataza

• filtrare-proporţională cu concentraţia plasmatică (reabsorbţie totală ð 1,7-1,8 g/l)

• concentraţie peste 1,7-1,8 g/l• încărcare tubulară 220-250 mg/min; glicozurie; • Tm = 350-400 mg/min • ð glicozurie proporţională

transport nelimitat de Tm: NaCl, NaHCO3, NaH2PO3

filtrat glomerular = 24.000 mEq/24 h ð 99,6% reabs.; tub proximal = reabs. Izoosmotică

SODIUL • t ransport activ : la polul bazal al celulei• reabsorbţia Na+ & eliminare K+ la schimb cu H+

• gradient: tubulo-celular ð trans-epitelial • distal : reabs. de 5-6 ori mai mică funcţie de necesităţi • segmentul subţire Henle: Na+ pasiv – gradient electric• tub contort distal, tub colector: aldosteron • gradient electric:

• -70 mV intracelular • -20 mV tubular

4.2. MECANISME DE SECRETIEPOTASIU

• filtrare ð cantitatea plasmatică• eliminare: 1-15% din cantitatea filtrată;• creşterea eliminărilor (x2 cantitatea filtrată)

administrarea de K+; inhibarea secreţiei de H+ • proximal: reabsorbţie 100%, prin mecanism activ• distal: secreţie/H+; cuplat cu reabsorbţia Na+ • gradient electric; difuzie H+

F actori care influenţează eliminarea urinară de H + : • flux de filtrare glomerulară • cantitatea de Na+ ce trebuie reabsorbită • necesităţile de eliminare a H+

• aciditatea plasmei • concentraţia intracelulară de H+

• capacitatea mecanismului de schimb • aldosteron

TRANSPORTUL UREEI• plasma sanguină ð filtrare• tub proximal: secreţie de uree• ram descendent: concentrare ï reabsorbţia apei• tub colector: reabsorbţia pasivă ð interstiţiu ð ram ascendent• gradient cortico-medular

ð mecanisme de diluţie şi concentraţie

4.3. CONCENTRAREA URINEI• densitatea urinei ð 1000-1050

(om 1001, 1003-1030)• diluarea urinei ð decuplarea reabsorbţiei apei de substanţe solvite

(paradox al celulelor epiteliale renale)• concentrarea urinei:

– fenomene osmotice – compatibile cu viaţa/activitatea celulelor renale– eliminare maximă a produşilor de catabolism– economisirea apei

Kuhn 1942: fiziologie comparată – ansa Henle• dispoziţie paralelă:

– ramuri ansă Henle– tub colector– ramuri capilare în ansă

• Ipoteza = Wirz 1961:• micropuncţie – gradient cortico-medular• mecanism fizic de concentrare în contracurent

Factori ce contribuie la realizarea şi menţinerea gradientului cortico-medular:• transport activ Na+ (Cl-) • transportul ureei• mecanism pasiv în ansele vasculare

- flux sanguin: medular şi cortical• rolul interstiţiului renal

tub contort proximal: – reabsorbţie izoosmotică: elemente solubile si apă;– osmolaritatea urinei – 300 miliosmoli;– volum ð reducere până la 20%;

segmentul descendent al ansei Henle : impermeabil pentru soluţii dar permeabil pentru apă

• traversarea interstiţiului cu osmolaritate crescută; • Concentrarea se realizeaza prin:

• trecerea apei din tub în interstiţiu;• trecerea ionilor: Cl- şi Na+ din interstiţiu în lumen;• sinteza şi difuzie din interstiţiu a ureei;• osmolaritate ≈ 1200 mOsm.

S egmentul ascendent al ansei Henle: – impermeabil pentru apă;– transport activ: Cl- şi Na+ ï aldosteron;– osmolaritate ð 100-200 mOsm;– volum nemodificat;

T ub distal şi colector: – reabsorbţie activă a Na+;– permeabil pentru: ADH; – echilibrare osmotică cu lichidului interstitial: – prezenţa ADH; – fluxul tubular;– osmolaritate ð 1200 mOsm;– volum ð 0,5-1% din filtratul glomerular

HIPERHIDRATARE A ORGANISMULUI - VOLEMIE CRESCUTĂ• gradient cortico-medular scăzut;• flux sanguin în vasele medulare crescut;• flux lichidian intratubular crescut;• ADH: scăzut, absent;

Modificări ale mecanismului de diluţie şi concentraţie • imposibilitatea echilibrării osmotice: lichid tubular; interstiţiu medular• modificarea transportului de Cl- şi Na+ • modificarea fluxului lichidiar şi tubul distal şi colector• modificarea fluxului sanguin în zona medulară;• modificarea cantităţii de uree acumulată în interstiţiu

5. FUNCTIA DE EXCRETIE A PIELII

• segment periferic al analizatorului cutanat• protecţie: mecanică, chimică, antimicrobiană• Functii: metabolică; termoreglare; depozit; formare de elemente proprii; secreţie-

excreţie (sudoare).Glande sudoripare:

• elementele componente: glomerulul (hipoderm, celule glandulare, vase de sânge); canal excretor-por

• repartiţie:– palme, tălpi ï stimuli: termici, psihici– trunchi – stimuli termici

• glande apocrine: axilă; perimamelonar• Inervaţie ð simpaticul colinergic.

Mecanisme de formare:• filtrare – la nivelul glomerului glandular• reabsorbţie, secreţie – canal excretor ð influenţe: ADH, aldosteron, ACTH

Compoziţia chimică a sudorii:• apă – 99%• substanţe organice: uree - 0,03%; acid lactic - 0,70%; glucoză - 0,04% • săruri minerale: cloruri - 0,20%; Na+ - 0,15%;

H+ - 0,017%; sulfaţi - 0,004% • pH-acid

Reglarea secreţiei:

• perspiraţia insensibilă – 600 ml• variaţii: efort fizic, temperatura ambiantă• reglare neuro-reflexă• reglare umorală

Explorare funcţională:• proba cu pilocarpină:

– 0,2 ml (0,5%) subcutanat– 5-10’ – secreţie abundentă

6. CONTINENTA VEZICALA SI MICTIUNEA

• Vezica urinara = rezervor sferoid, musculo-cavitar; suprafata interna acoperita de o mucoasa alcatuita din epiteliu pluristratificat

• Ansamblul muschiului vezical = detrusor • In apropierea uretrei, detrusorul formeaza colul vezical cu aparatul sfincterian • Muschiul neted al colului vezical constituie sfincterul intern (se contracta

independent); sfincterul extern / striat se contracta voluntar.• Pe masura acumularii de urina, vezica se adapteaza la continut = plasticitate.• Se destinde de 5-6 ori fara modificarea presiunii • Intre gradul de umplere si presiunea intracavitara a vezicii nu exista

proportionalitate: la 5 - 250 ml continut , pres. i.v. = 10 cm3 apa peste 250 ml continut → cresterea presiunii i.v. la 15 – 17 cm3 apa: declansarea actului mictiunii

vezica se contracta sfincterul intern se relaxeaza mictiunea la copil

• De la cortex pornesc impulsuri eferente de golire / retentie (componenta voluntara).

• Cand se comanda eliminarea: contractia musculaturii peretilor abdominali si relaxarea sfincterului extern.

• Pe masura ce se dezvolta caile spinale si centrale ale SN, aferentele vezicale urca spre centrii coordonatori ai vietii voluntare → senzatia de plenitudine a vezicii.

• Daca conditiile nu permit, influxurile centrale vor realiza pe aceleasi cai contractia sfincterului extern si retinerea urinii in vezica.

• Retentia voluntara de urina este posibila pana la presiuni de 70-80 cm3 apa; eliminarea prin prea-plin

Arcul reflex al micţiunii:• receptori – pereţii vezicali• calea aferentă – fibre senzitive: simpatice, parasimpatice• centri nervoşi:

simpatici: L1-L4 ð ganglioni receptori

nervul presacrat (plex interiliac)

nervi hipogastrici contenţie urinară

parasimpatici: S1-S3 nervi pelvici sistem efector: detensor, sfincter intern

inervaţie somatică – nervul ruşinos intern mecanism neuroreflex ð copil 1-1,5 ani

-secţiuni medulare-leziuni ale centrului vezico-spinal -ð micţiune prin preapliu

Frecvenţa micţiunii:-normal: 3-4/24h (1-2 noaptea) -disurie: frecvent, dureri-polakiurie – frecvenţa mare -retenţie de urină-anurie-enurezis (micţiuni nocturne involuntare)

7. FUNCTIA ENDOCRINA A RINICHIULUIHormoni renali

• renina• eritropoietina (la nivelul organelor hematopoietice)• bradikinina (hormon local ð acţiune paracrină)• factor lipidic vasodilatator – prostaglandinele• natriferina (peptid natriuretic)

Sistemul renină-angiotensină -intervine în controlul hemodinamicii în mod activ -1898 Tigersttedt şi Bergnan – rinichi

• Renina : enzimă proteolitică secretată la nivelul aparatului juxtaglomerular (AJG)• secreţie – celule granulare din artera aferentă;• Substratul reninei = α2-globulină plasmatică specifică

Prerenina Angiotensinogen – 14 aa factor de (α2-globulina) activare

Renina Angiotensina I – 10 aa

enzima de Antirenina conversie

corticosuprarenala 7 aa Angiotensina II Angiotensina II – 8 aaîn procese de ï Angiotensina IV - sexapeptid memorie Ang 2-7 a (vasodilatator)

Angiotensinaze Receptori angiotensinergici:

- Angiotensina II: AT1; AT2. - Angiotensina IV: AT3; AT4. - Ang. 1-7 = receptor specific.

Surse extrarenale de renină: glanda submaxilară; uter şi placentă; limfă; miocard şi artere; ţesut nervos; glanda hipofiză şi epifiză;

Factori ce influenţează secreţia de renină:- secreţie de fond (9±7 mg Ang II/l/min); - fluxul sanguin renal; Na+ plasmatic şi urinar; volemia; tonusul simpatic

ROLUL SISTEMULUI RENINA-ANGIOTENSINA 1. vasoconstricţie: arteriolară (rezistenţă periferică)

40-100 ori mai mare decat NA • acţiuni: directe & indirecte

» sistemul simpatico-adrenergic» structuri SNC

• mecanism ð receptori ï saralazina (blocant pe R)• hipertensiune arterială renală şi neurogenă

2. stimularea secreţiei de aldosteron (SRAA) • acţiune directă – zona glomerulată• aldosteronotrop ð feed-back funcţional renal

3. stimulare simpatico-adrenergică• structuri simpatice: centrale & periferice

(ganglioni; terminaţii postganglionare; MSR)4. efect dipsogen

• structuri circumventriculare (ventriculul III cerebral);• organul subformical;

5. efecte renale = antinatriuretic & antidiuretic

Implicaţii patologice ale SRA - hipertensiune arterială: renală şi neurogenă - hiperaldosteremia: primară şi secundară - Disgravidii

Blocanţi ai SRA - inhibitori ai reninei: naturali si sintetici - inhibitori ai enzimelor de conversie ð tratarea HTA - blocant de receptor ð losartan.

ERITROPOIETINA = intervine în reglarea eritropoiezei ï hipoxie = are structura polipeptidică = organe eliberatoare: rinichi (hipoxie) + plexurile subpapilare = secreţie continuă renală ð hipoxie relativă tubulară ï act. metabolică intensă

Hipoxia

Rinichi Ficat

Eritropoietina Globulina plasmatică

Proeritroblast

Sistemul plasmaki n inic renal • Rinichi ð kininogenine (kalicreinogen)

kalicreinogen (inactiv) ð kalicreină (activă = protează) ò

kininogen (α2 globulină) ò

• kininaze (degradative) ð plasmakinine (bradikinină)• enzimă de conversie a angiotensinei I• carboxipeptidaze • Efecte : vasodilataţie (antagonism cu SRA) permeabilizare membranară ð

proteinurie

Factorul vasodilatator lipidic renal Prostaglandinele renale • Rinichiul: generator de hipertensiune arterială (SRA) & acţiune antihiptertensivă ð

medulină Prostaglandinele renale:

• acidul prostanoic: 20 C, acid nesaturat• PGE2; PGF1α, PGF2 • distribuţie cu precădere în medulara renală

fosfolipaza ciclooxigenazaFosfolipide 15HPTE ð hipoxine 5 HPTE ð leucotriene

Endoperoxizi intermediari

prostaglandine; tromboxani

Efectele generale ale prostaglandinelor:• vasodilataţie• acţiuni miocardice: inotrop, cronotrop pozitiv• musculatura netedă: digestivă, bronşică, uterină• acţiuni secretorii digestive; metabolice; SNC etc.

Activitatea prostaglandinelor renale: vasculare & tubularea. acţiuni vasculare: vasodilataţie (efect antihipertensiv);

-ò rezistenţa vasculară

-ñ flux plasmatic renal ñ debit urinar ñ excreţie de Na+ -redistribuirea fluxului sanguin renal -zona corticală ñ fluxul sanguin ò zona medulară -autoreglare a hemodinamicii renale

b. acţiuni tubulare:• efect natriuretic

– scăderea reabsorbţiei tubulare– vasodilataţie ð creşterea fluxului urinar în tub– inhibiţia proceselor energetice de transport

• efect kaliuretic• acţiune anti-ADH ð creşterea clearance-ului apei libere • inhibiţia peristaltismului ureteral

REGLAREA ACTIVITATII RENALESe realizează prin mecanisme neuro-umorale complexe

– variaţii calitative, cantitative ale urinei în cursul ciclului nictemeral ï intervenţia unor factori: nervoşi, umorali

Mecanisme nervoase:– dovezi: stări de comă (anurie, poliurie); puncţie bulbară (albuminurie,

glicozurie, anurie) – reflexe: viscero-renale; reno-renale; condiţionate ï scoarţa cerebrală

Efecte: • vasomoţie renală ï vasoconstricţie • secţionarea nervilor renali ð vasodilataţie • „tur de serviciu” al glomerulilor:

= cafeina ð creşte numărul glomerulilor activi – poliurie = NA ð scoate din funcţie < 95% din glomeruli – oligurie = excitarea splanhnicului ð vasoconstricţie = secţionarea nervilor renali ð iniţial dispare turul de serviciu după care reapare

Mecanisme hormonale = necesitatea homeostaziei hidro – electrolitice prin: – acţiuni directe la nivelul rinichiului– modificări ale factorilor ce reglează distribuţia şi menţinerea apei şi electroliţilor în

organismHormoni: antidiuretic, aldosteron, adenohipofizari, tiroidieni, parathormonul,

vitamina D, etc.

Hormonul antidiuretic• acţiune:

– creşte reabsorbţia apei (tub distal & colector renal)

– reabsorbţia facultativă a apei (15% FG): în condiţii de repaus, organismul sănătos

– mecanism de acţiune:– hialuronidaza ð mucopolizaharid membranar– adenilatciclaza ð cAMP– receptori V2 – aquaporină

Reglarea secreţiei de ADH:- osmolaritatea mediului intern ð osmoreceptori (Verney) ð mecanism de feed-

back (hipotalamus) - voloreceptori: variaţii ale volumului sanguin; calea aferentă ð nervi vagi; centrii

hipotalamici; calea eferentă ð ADH - creşte osmolaritatea plasmei ñ secreţia & sinteza ADH - mecanismul central de feed-back între osmolaritatea şi sinteza sau secreţia de ADH:

osmolaritatea – stimul specific; volemia – stimul specific; creşte absolut atunci când creşte cantitatea de apă; creşte relativ când creşte volumul de sânge circulant

Hormoni corticosuprarenali eni • = glucorticoizi & mineralocorticoizi • aldosteronul (toate epiteliile ce pot reabsorbi Na).• Acţiuni : reabsorbţia Na+ + secreţia de H+ • Mecanism de acţiune :

- loc de acţiune: tub distal, colector; tub proximal- cuplare cu receptori intracelulari- teoria permeazelor ð contact cu pompa de la nivelul membranei bazale- activarea: pompei Na+/K+; sinteza de ATP-aze• stimularea sintezei de compuşi macroergici

Reglarea secreţiei de aldosteron - angiotensina II este un hormon aldosteronotrop - raportul Na+ / K+ plasmatic ð feed-back - sistemul renino-angiotensină-aldosteron - relaţie directă intre aldosteron – angiotensina II - relaţii imediate de ionul de Na+

- ACTH

Insulina• scade pragul renal de eliminare a glucozei• sinteza de enzime transportoare

Parathormonul • echilibrul fosfo-calcic• scade eliminarea: Ca+2, Mg2+2, H+, amoniac• creşte eliminarea: fosfat, Na+, H+, HCO3

-

ANF • vasodilataţie, natriureză (inhibă reabsorbţia)

8.HOMEOSTAZIA HIDROELECTROLITICA SI ACIDOBAZICA

• Rolul rinichiului în menţinerea echilibrului acido-bazic – pentru a împiedica: acidoza şi alcaloza.

• pH-ul mediului intern (7,32-7,40) • ð constanta homeostatică.• produşi de catabolism: acid lactic; acid β-oxibutiric; acid carbonic; acid sulfuric; acid

fosforic;• 150-200 mEq baze în 24 ore• factori ce intervin în menţinerea echilibrului acido-bazic: sistemele tampon;

plămânul (CO2 şi substanţe volatile); ficatul; tubul digestiv; glande sudoripare; rinichiul;

• rolul rinichiului :– excreţia acizilor nevolatili– recuperarea bazelor– pH urinar ð 6,2-6,5

• mecanisme renale :– secreţia tubulară a H+ – reabsorbţia HCO3

- – acidifierea sărurilor fosfatice– excreţia de amoniac ð săruri de amoniu

SECREŢIA TUBULARĂ A H+ • de-a lungul întregului tub urinifer:

– capacitatea maximă ð celulele tubului colector (gradient x 1000); pH urinar ð 4,5

– tub proximal ð 80-85% din cantitatea de H+ – tub distal;

• mecanism:– schimb cu Na+ ð exces de sarcini pozitive în celula tubulară– competiţie cu K+ – rolul ionului de Cl prezent în urină

• forme de eliminare: H+; substrat tampon; săruri de amoniu;

REABSORBIŢIA IONULUI DE BICARBONAT • ion bicarbonic filtrat ð 500 mEq/24 ore;

-lumen tubular CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+

-celule tubulare CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+ Na

-plasma CO2 HCO3 Na

ACIDIFIEREA URINEI - TAMPON UL FOSFAT ( DISODIC-MONOSODIC )

• fosfatul monosodic cel mai • răspândit sistem tampon urinar:

– cantitate crescută;– constantă de disociere (pK-6,8)

lumen tubular Na2HPO4 ↔ NaHPO4- + Na+

eliminata ←NaH2PO4↔H+ + NaHPO4-

celule tubulare CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+ Na+

plasma CO2 HCO3- Na+

SECREŢIA DE AMONIAC • Surse : glutamina; alanină; glicol; acid glutamic; • Acidifierea maximă a urinei ð pH = 4,5 (plasmă 7,30-7,40).

lumen tubular NH3 + HA ↔ NH4- + A-

celule tubulare NH3 + glutamat ↔ glutamina

Plasma glutamina

• Acidoza :- excreţia de bicarbonat;- creşte aciditatea titrabilă (acizi nevolatili);- creşte excreţia de Cl-;

- scade excreţia de cationi; • Alcaloza :

- pH ð 7,8 (! depleţie potasică);- creşte excreţia de cationi (Na+ şi K+);- scade: excreţia sărurilor de amoniu; a Cl-; aciditatea titrabilă;

MECANISME GENERALE IN HOMEOSTAZIA ACIDO-BAZICAIn fluidele organismului pH-ul este mentinut in limite stranse (7,40 +/-0,02)

- Acidoza = pH < 7,40- Alcaloza = pH > 7,40- Tulburarea metabolismului acido-bazic datorita modificarilor concentratiei HCO3

- = metabolica

- Tulburarea metabolismului acido-bazic datorita modificarilor pCO2 = respiratorie - Mecanisme prin care organismul aduce la parametri normali valorile pH-ului:1. Mecanisme tampon intra- si extra-celulare 2. Ajustarea pco2 prin modificarea ventilatiei 3. Ajustarea secretiei renale de acizi

Sistemul tampon intra- si extra-celular• Prima “linie de apărare” impotriva tulburărilor metabolismului acido-bazic • Sistemul tampon extracelular intră in actiune instantaneu, iar cel intracelular este

mai lent si durează cateva minute.• Cel mai important sistem tampon extracelular este tamponul CO2/HCO3

-:

• H+ + HCO3+- Û H2CO3Û H2O + CO2

• Cand concentratia acizilor nevolatili din mediul extracelular este crescută / bazele sunt pierdute in exces, HCO3

- este consumat pentru tamponare acizilor, iar concentratia sa plasmatică este scade.

Alte sisteme tampon extracelulare: fosfatul si proteinele plasmatice. • H+ + HPO4

-2 Û H2PO4-

• H+ + Proteină Û H- Proteină • Actiunea combinată a sistemelor tampon extracelulare este responsabilă - pentru 40-50% din tamponarea incărcăturii de acizi nevolatili si - pentru 60-70% din tamponarea incărcăturii bazice nevolatile. - restul se realizează de către sistemele tampon intracelulare.• Sistemele tampon intracelulare implică: - miscarea H+ in celulă (in timpul tamponării acizilor nevolatili) sau - mişcarea H+ inafara celulei (in timpul tamponării bazelor nevolatile). - In interiorul celulei H+ este neutralizat de către sistemele tampon fosfat si sistemul

tampon proteic.

Sistemul tampon respirator• Plămânii reprezintă cea “de-a doua linie de apărare” în cazul modificărilor de pH

sanguin. • Frecvenţa respiraţiilor este principalul factor care determină modificarea PCO2.

• Chemoreceptorii localizaţi la nivelul creierului (faţa ventrală a bulbului) şi cei periferici (carotidă, aortă) sunt sensibili la modificări ale PCO2 şi ale concentraţiei de H+ şi sunt răspunzători de modificarea frecvenţei respiratorii.

• In acidoza metabolică, creşterea concentraţiei H+ (scăderea pH-ului) determină cresterea frecvenţei respiratorii.

• In alcaloza metabolică, scăderea concentraţiei H+ (creşterea pH-ului) determină scăderea frecvenţei respiratorii.

• Răspunsul respirator la tulburările metabolice acido-bazice metabolice necesită câteva ore pentru a aduce la valori normale constantele modificate.

Sistemul tampon renal• Rinichiul constituie a treia “linie de apărare” faţă de modificările pH-ului sanguin

prin ajustări a excreţiei de HCO3- şi de acizi.

• Răspunsul renal complet necesită câteva zile.• In acidoză (creşterea concentraţiei de H+ / PCO2):- secreţia de H+ de către nefron este stimulată şi întreaga cantitate de HCO3

- filtrată la nivelul ansei Henle este reabsorbită.

- producţia şi excreţia de NH4- este stimulată prin creşterea excreţiei de acizi de către

rinichi. - HCO3

- nou generat în timpul procesului de excreţie a acizilor este întors în plasmă şi concentraţia plasmatică de HCO3- creşte.

- In alcaloză (scăderea concentraţiei de H+ / PCO2):- secreţia de H+ de către nefron este inhibată; - excreţia de acizi şi reabsorbţia de HCO3

- este redusă. - HCO3

- va apare în urină şi astfel are loc scăderea concentraţiei plasmatice a acestuia.

TIPURI DE TULBURARI ACIDO- BAZICE• Mecanismele prin care plămânii şi rinichii participă la reglarea dezechilibrelor acido-

bazice se numesc răspunsuri compensatorii. • Plămânii compensează tulburările metabolice;• Rinichii compensează tulburările respiratorii.

1. Acidoza metabolica• scăderea HCO3

- plasmatic şi a pH-ului. • Apare când creşte concentraţia acizilor nevolatili în plasmă (de ex, ceto-acidoza

diabetică), se pierd baze nevolatile (de ex, în diaree) sau prin capacitatea insuficientă a rinichiului de a excreta suficienţi acizi

• H+ va fi tamponat atât în lichidul extracelular cât şi în cel intracelular. • Scăderea pH-ului va stimula centrii respiratori → creşterea frecvenţei resopiratorii

(compensare respiratorie) → scăderea PCO2 • In acelaşi timp creşte şi excreţia renală de acizi prin eliminarea urinară de HCO3

- şi prin creşterea excreţiei de amoniac.

2. Alcaloza metabolicSe caracterizează prin creşterea concentraţiei plasmatice de HCO3

- şi a pH-ului.

Apare când creşte concentraţia bazelor nevolatile din organism (de exemplu, administrarea de antiacide) sau, mai obişnuit, când se pierd acizi nevolatili (de exemplu, pierdere de HCl prin vărsături).

Tamponarea are loc atât în compartimentul intracelular cât şi în cel extracelular. Creşterea pH-ului inhibă centrii respiratori, scade frecvenţa respiratorie şi creşte PCO2

(compensare respiratorie). Răspunsul compensator renal constă în creşterea excreţiei de HCO3

- prin reducerea reabsorbţiei lui de-a lungul nefronului.

In mod normal acest răspuns are loc foarte rapid şi eficient.

3. Acidoza respiratorieSe caracterizează prin creşterea PCO2 şi scăderea pH-ului plasmatic. Apare ca urmare a afectării schimbului de gaze respiratorii de la nivel alveolar datorită:fie a ventilaţiei inadecvate (de exemplu, medicamente care produc depresia centrilor

respiratori) fie difuziei inadecvate a gazelor respiratorii (de exemplu, edemul pulmonar).tamponarea în cursul acidozei respiratorii are loc aproape în totalitate în compartimentul

intracelular.Atât creşterea PCO2 cât şi scăderea pH-ului stimulează reabsorbţia de HCO3

- la nivel renal şi stimulează secreţia de amoniac (compensare renală).

Acest răspuns compensator durează câteva zile.

4. Alcaloza respiratorieSe caracterizeaza prin reducerea PCO2 si creşterea plasmatică a pH-ului.Apare ca urmare a creşterii ratei schimburilor respiratorii, în special produse de creşterea

frecvenţei respiratorii ca urmare a stimulării centrilor respiratori. Tamponarea are loc, în principal, intracelular. P CO2 scăzută şi pH-ul crescut inhibă reabsorbţia HCO3

- de la nivel renal şi reduce excreţia de amoniac (compensare renală); aceste două efecte reduc excreţia de acizi.

+ desene slide ren16