Curs 2

FACULTATEA DE MEDICINA SI FARMACIE GALATIFIZIOLOGIA APARATULUI URINAR(II)PROF.DR. NECHITA AUREL

Formarea urinei se realizează prin 3 procese: filtrare,reabsorbtie si secretie.

A) Filtrarea (ultrafiltrarea) glomerulară este un proces influentat de fortele fizice si constă în trecerea apei si a unei părti din substantele din sânge, prin membrana filtrantă glomerulară, in capsula Bowman.Factorii determinanti ai filtrarii glomerulare sunt:a) Membrana filtranta glomerularab) Caracteristicile particulelor solvite in plasmac) Presiunea neta de filtrared) Coeficientul de filtrare al capilarului glomerular Kf

a) Membrana filtranta are permeabilitate selectivă, în functie de greutatea moleculară,încărcarea electrică si forma moleculelor.Apa strabate pasiv, prin osmoza, membrana filtranta, urmand substantele osmotic active.Principala substanta osmotic activa este Na+.b) Caracteristicile particulelor solvite in plasmaSubstantele cu molecula mare nu pot strabate endoteliul capilar, pe cand cele cu molecula mica (GM < 6000)(ionii, glucoza, inulina) il strabat si se repartizeaza aproximativ egal de o parte si de alta a membranei filtrante.Repartitia este aproximativ egala, deoarece o parte dintre ionii plasmatici (de ex. ionii de calciu) sau majoritatea acizilor grasi sunt fixati de proteinele plasmatice si nu pot strabate astfel membrana filtranta glomerulara.Masa moleculara a Hb este de 64500 – 68000. Hemoglobina libera (nelegata de proteine) care rezulta din liza hematiilor, poate strabate membrana filtranta si de aceea in filtratul glomerular, Hb este cel putin 5% din concentratia plasmatica (hemoglobinurie).Proteinele plasmatice electronegative, strabat endoteliul capilar fenestrat de la nivelul membranei filtrante glomerulare, dar sunt respinse de sarcinile electrice negative de la nivelul membranei bazala, fiind apoi fagocitate de catre celulele mezangiale.Proteinele nu strabat astfel membrana filtranta glomerulara, ci doar portiunea ei initiala.Seralbuminele au masa moleculara de 69000 – 70000. Ele trec in cantitati f mici, avand in filtratul glomerular o concentratie de 0,2 % din concentratia plasmatica.Substantele cu diametrul > 8 nm nu pot strabate porii membranei filtrante.Datorita incarcarii negative a membranei, substantele incarcate electric cu sarcina “+” strabat mai usor membrana filtranta decat cele cu sarcina “-“, chiar daca au aceeasi dimensiune.c) Presiunea efectiva de filtrare (PEF) reprezinta diferenta dintre fortele care sunt favorabile si cele care se opun filtrarii.I. Fortele favorabile filtrarii sunt :a) presiunea hidrostatica capilara ( Ph=60 mmHg)b) presiunea coloidosmotica (oncotica) din capsula Bowman (care datorita inexistentei proteice de la acest nivel este zero) (Ponc = 0 mmHg)II. Fortele ce se opun filtrarii sunt:a) presiunea hidrostatica din capsula Bowman (Ph1 = 18 mmHg)b) presiunea coloidosmotica (oncotica) din capilar (Ponc1 = 32 mmHg)

1

Curs 2

Presiunea efectiva de filtrare (PEF) = Ph + Ponc – Ph1 – Ponc1 = 60-18-32 = 10mmHgd) Coeficientul de permeabilitate al capilarului glomerular (Kf) variaza direct proportional cu filtrarea glomerulara.Scaderea Kf apare in :a) scaderea numarului de nefroni ( insuficienta renala)b) cresterea grosimei membranei filtrante (DZ, HTA).

Fractia filtranta renalaLichidul care filtrează prin membrană se numeste ultrafiltrat glomerular. Acesta nu contine deloc sau contine o cantitate infimă de proteine si de aceea se poate spune ca ultrafiltratul glomerular este o plasmă deproteinizată.Presiunea osmotica a ultrafiltratului este de 300 mOsm/l (izotona).Cantitatea de filtrat glomerular este de 125ml/min, ceea ce înseamnă că în 24 ore filtrează 180 litri, care formeaza ultrafiltratul primar (urina primara).Din această cantitate 99% este reabsorbită de tubii uriniferi iar restul de 1% (1,8 litri/24 h) este eliminată sub formă de urină finala (diureza) .Fluxul plasmatic renal este cantitatea de plasma sanguina, exprimata in mililitri pe minut, care iriga parenchimul renal.Se utilizeaza substante ca acidul para-aminohipuric (PAH) sau diodrastul, care sunt complet eliminate din plasma, in cursul unei singure treceri prin rinichi.Clearance-ul acestor substante este de 650ml/ min.Scade in soc, insuficienta cardiaca, glomerulonefrite cronice, scleroze renale.

Fractia filtranta renala reprezinta procentul de plasma filtrata, din plasma care trece prin rinichi intr-un minut si se calculeaza ca raportul debit de filtrare/debit circulator renal (125/650 =19-20 %).Cresterea debitului circulator renal determina cresterea filtrarii glomerulare iar scaderea debitului sanguin renal determina scaderea presiunii efective de filtrare si a volomului filtratului.Scaderea presiunii arteriale sistolice la valori sub 60-80 mm Hg determina scaderea presiunii efective de filtrare la o mm Hg si aparitia anuriei (diureza sub 100 ml/24h).Clearance-ul sau coeficientul de epurare plasmatica al unei substante este cantitatea de plasma in ml care, trecand prin rinichi, este curatata de aceasta substanta, intr-un minut.Prin aceasta metoda se pot studia separat: filtrarea glomerulara, fluxul plasmatic renal, reabsorbtia sau secretia tubulara.

Filtratul glomerular se cerceteaza cu ajutorul unor substante (inulina, manitol, creatinina), eliminate numai prin filtrare glomerulara, fara a fi nici reabsorbite, nici secretate de tubi.

2

Curs 2

Valoarea clearance-ului acestor substante exprima valoarea filtratului glomerular, fiind de 125 ml/min, ceea ce revine la aproximativ 180 LITRI plasma filtrata/24 de ore.In practica se foloseste clearance-ul creatininei, determinarea sa fiind mai simpla.Valoarea sa normala este de 120± 15 ml/min.Scaderea sub 70 ml/min. indica o insuficienta renala usoara.Scaderea sub 30 ml/ min. inseamna o insuficienta renala grava.In general, scade in glomerulonefrite acute si cronice, deci in leziunile glomerulare.

Factorii de care depinde fluxul sanguin renal1. Tensiunea arteriala sistemica2. Rezistenta vasculara renala (cand creste rezistenta, scade fluxul)3. SNV simpatic stimulat puternic (ex. hemoragiile masive, ischemia cerebrala) determina contractia arteriolei aferente si eferente si in final scaderea fluxului renal4. Adrenalina si noradrenalina scad fluxul sanguin renal5. Angiotensina II contracta arteriola eferenta si scade fluxul sanguin renal, dar creste presiunea hidrostatica capilara si se opune scaderii filtrarii glomerulare6. Prostaglandinele PGE1 , PGI2 si bradikinina scad vasoconstrictia arteriolei aferente (data de angiotensina si SNV simpatic)

Autoreglarea debitelor glomerulareVariatia tensiunii arteriale între 80-200mmHg, modifică foarte putin debitul sanguin glomerular si filtrarea glomerulara, datorită mecanismelor de autoreglare renale.La valori mari ale tensiunii arteriale (de ex. 200mmHg), explicatia acestui fapt este reprezentată de teoria "miogenica", conform căreia "un muschi supus unei stimulări mecanice răspunde printr-o contractie".Astfel, presiunea crescută la intrarea în arteriola aferentă, determină contractia muschilor din peretii acesteia.Efectul acestei modificări este mentinerea relativ constantă a debitului sanguin glomerular.La valori ale tensiunii arteriale de 80mmHg, are loc eliberarea de renină de la nivelul arteriolei eferente.Renina actioneaza pe arteriola eferenta(are mai multi receptori pentru renina comparativ cu arteriola aferenta)si determină vasoconstrictia acesteia.

3

Curs 2

Urmarea acestui fapt este mentinerea relativ constantă a debitului sanguin glomerular (scade foarte putin).Scăderea tensiunii arteriale sub 80mmHg, este urmată de scăderea debitului sanguin glomerular.

Când tensiunea sanguină a ajuns la 50mmHg, se opreste filtrarea glomerulară si apare anuria.Cresterea tensiunii arteriale peste 200mmHg determină cresterea filtrării glomerulare si implicit a debitului urinar.Variatia tensiunii arteriale între 80-200mmHg, determină modificarea diurezei.Creste debitul filtratului glomerular de la 125ml/minut la 127ml/minut.Chiar dacă este o crestere mică, de numai 2ml/minut, în timp de 24 ore va avea loc o crestere de aproximativ 3 litri de urina.Acest fenomen explica diureza crescuta a pacientilor cu HTA.

B ) Reabsorbtia tubularăReprezintă procesul prin care anumite substante utile sunt recuperate din urina prin reabsorbtie si trec in vasele de sange. Este facilitată de prezenta microvililor si a depozitelor de ATP.Există mecanisme diferite de resorbtie pentru substante, active si pasive.Transpotrul pasiv se face prin difuziune (pe baza gradientelor electric, chimic) si osmoză, nefiind limitat de o capacitate maximă de transport.Pasiv se resorb apa, ureea, clorul si partial sodiu (la polul luminal trece pasiv datorită gradientului de concentratie).Transportul activ se face cu consum de energie (ATP) si împotriva gradientelor.Datorită nevoilor energetice, transportul activ este limitat în timp.

Se resorb astfel numai substantele utile, în functie de necesitătile organismului si de debitul lor de filtrare.

Prin transport activ se resorb glucoza (100%), aminoacizii (100%), unele vitamine, fosfatii, sulfatii, sodiu (din celule în spatiul intercelular), acidul uric, calciu, magneziu, acidul lactic.

4

Curs 2

Apa se reabsoarbe aproape în toate partile nefronului (cu exceptia portiunii cuprinse între ramura subtire ascendentă Henle si prima parte a tubului contort distal) dar în proportii variate.Apa se absoarbe paracelular (printre celule) si transcelular (prin interiorul celulei) pasiv, prin osmoză, urmând substantele osmotic active (în special Na).În tubul contort proximal se face resorbtia obligatorie a apei (80%) în functie de gradientul osmotic dat de sodiu si glucoză.La tubii contorti distali si tubii colectori are loc resorbtia facultativă (15%) în prezenta ADH, ceea ce determină o diureză de numai 1,8litri/zi.În absenta ADH, apa se resoarbe numai în tubul contort proximal.

Transportul substantelor în tubul contort proximal.În tubul contort proximal se reabsorb integral glucoza si aminoacizii.Celulele de la acest nivel au la polul apical, microvili cu înaltime egală (marginea în perie).Contactul apical dintre 2 celule tubulare vecine se face prin intermediul “zonulla ocludens”, care se

5

Curs 2

opune trecerii substantelor.La polul bazal există falduri ale membranei, între care se află mitocondrii, ceea ce demonstrează prezenta unor fenomene active la acest nivel.La polul laterobazal se descriu pompe ionice (ATP-aza Na/K dependentă), care scot 3 ioni de Na si introduc 2 ioni de K în celulă.Iesirea sodiului este urmată de iesirea apei.Ionul de Na ajunge în interstitiu si de aici în vasele de sânge peritubulare.

În capilarele peritubulare, presiunea hidrostatică este mica iar presiunea coloid osmotică este mare. Aceasta facilitează trecerea Na în capilarele peritubulare.Iesirea Na din celulă, determină scăderea concentratiei lui intracelular si aparitia unei electronegativităti la acest nivel. Datorită acestor factori, Na urinar tinde să intre pasiv în celulă prin polul apical (urinar).La nivelul polului apical al celulelor tubulare proximale, există niste proteine (carrier) numite"ping-pong" care functionază numai în prezenta gradientului de Na.Acestea îsi modifică conformatia dacă pe ele se fixează concomitent ionul de Na si molecula de glucoză sau aminoacid.Se observă că glucoza si aminoacizii trec din urina primară în celulele tubulare, prin cotransport si import(transport activ secundar).La o glicemie de 176-178 mg% (in sangele venos) sau de 200-220 mg% (in sangele arterial), cei 125 ml filtrat glomerular contin 220 mg/ml glucoza. Acesta este pragul renal de eliminare al glucozei.Daca glicemia creste pana la 250 mg%, filtratul glomerular contine 320 mg/ml glucoza. Aceasta este valoarea capacitatii maxime de transport a glucozei (Tmg).Intre glicemia de 176-256 mg% , in urina definitiva apar urme de glucoza (glicozurie).

In cazul reabsorbtiei aminoacizilor, se descriu proteine “carrier” diferite pentru fiecare subgrupa de aminoacizi (a.a bazici si cei acizi nu concureaza pentru acelasi carrier).Capacitatea maxima de transport pentru aminoacizi este de 1,5 mg/min.

6

Curs 2

C) Secretia tubularăEste procesul de eliminare a substantelor toxice, nefolositoare sau a medicamentelor si de reglare a concentratiei de potasiu, acid uric, creatinină.Aceste substante trec din capilarele peritubulare în tubii uriniferi prin mecanisme active si pasive.Ionul de hidrogen este secretat activ în tubul contort proximal.

7

Curs 2

La polul apical al tubului contort proximal există o proteină numită antiport, care permite eliminarea în urină a ionului de H dacă se reabsoarbe concomitent ionul de Na.Intrare ionului de Na este facilitată de pompa ionică de la polul laterobazal, care scoate 3 Na si introduce 2 K (vezi explicatia de mai sus).În tubul contort distal, în prezenŃa aldosteronului, prin schimb ionic se secretă H si K si se resoarbe Na.Ionul de potasiu este secretat activ. Amoniacul (NH3) este secretat pasiv.Secretiile de amoniac si hidrogen contribuie la mentinerea echilibrului acido-bazic.

8