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APPARATO URINARIO

Gabriele Volpicelli

Created on May 15, 2023

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apparato urinario

PRESENTAZIONE

LE FUNZIONI DELL’APPARATO URINARIO

L'apparato urinario umano ha il compito di depurare continuamente il sangue degli scarti metabolici che il corpo produce. Esso comprende i due reni, i due ureteri, la vescica urinaria e l'uretra. Dopo aver filtrato il sangue, i reni restituiscono al circolo sanguigno la maggior parte dell'acqua e dei soluti, i liquidi residui, che costituiscono l'urina, fluiscono negli ureteri e si accumulano nella vescica, per essere poi espulsi attraverso l'uretra. La vescica e le vie urinarie sono rivestite sulla superficie interna da un particolare epitelio, detto «di transizione», che è distensibile cioè dilatabile, ed impermeabile.

Gli organi che svolgono la maggior parte del lavoro, però, sono i reni; le altre componenti dell'apparato urinario costituiscono le «vie di transito» o aree di raccolta temporanea. I reni hanno molte funzioni diverse:

  • l’escrezione di tutte le sostanze inutili o dannose per l'organismo;
  • la regolazione della concentrazione ematica di numerosi ioni;
  • la regolazione del volume e della pressione del sangue, recuperando acqua dal filtrato oppure eliminandola con l'urina;
  • la regolazione del pH sanguigno, trattenendo nel sangue lo ione bicarbonato (HCO), che contribuisce a tamponare l'acidità del sangue;
  • la produzione di ormoni.

I reni sono una coppia di organi a forma di fagiolo allineati ai due lati della colonna vertebrale. Sono rivestiti da uno strato fibroso chiamato capsula renale e sono avvolti da una massa adiposa che li mantiene in posizione, anteriormente ai muscoli dorsali. I reni si occupano della filtrazione del sangue, eliminando tramite l’urina i soluti tossici o in eccesso e conservando quelli che sono utili o presenti in scarsa quantità.

La produzione di urina comporta tre fasi: 1. la filtrazione del plasma sanguigno;2. il riassorbimento attivo di sostanze utili dall'urina;3. la secrezione attiva di sostanze di scarto nell'urina. L'urina è una soluzione composta principalmente da acqua, ioni e sostanze tossiche o di scarto, viene rilasciata da ciascun rene in un dotto chiamato uretere. I due ureteri conducono a un'unica vescica urinaria, dove l'urina viene immagazzinata fino a quando non viene espulsa attraverso l'uretra, un breve canale che si apre verso l'esterno del corpo. L'atto di svuotamento della vescica è detto anche minzione ed è controllato da due sfinteri alla base dell'uretra.

L’EQUILIBRIO IDRICO

I reni sono gli organi che hanno il compito di garantire l'equilibrio tra entrate e uscite idriche: se le perdite di acqua sono troppo elevate e le entrate insufficienti i reni producono meno urina; se invece beviamo troppo, i reni aumentano la produzione di urina. L'equilibrio ídrico è fondamentale per la sopravvivenza delle cellule: il loro volume dipende da quanta acqua esse scambiano con i liquidi extra cellulari.I flussi d'acqua in entrata e in uscita dalla membrana plasmatica, sono condizionati dalla differenza di concentrazione dei soluti ai due lati della membrana: per osmosi, l'acqua si muove sempre dal lato della membrana dove la concentrazione dei soluti è minore verso il lato della membrana dove i soluti presentano concentrazione maggiore.La concentrazione dei soluti nel fluido interstiziale può quindi influenzare il volume della cellula. Pertanto, affinché le cellule possano mantenere il proprio equilibrio idrico, la concentrazione dei soluti nel liquido extracellulare deve rimanere entro certi limiti.

La struttura interna del rene

Osservando la sezione longitudinale di un rene e possibile distinguere una zona di colore più chiaro e maggiormente vascolarizzata cioè la regione corticale ed una più scura, ovvero la regione midollare. La midollare è organizzata in piramidi renali a forma di cono, che sfociano per mezzo della papilla renale, nel pelvi renale collegato all’uretere.

L’organizzazione vascolare del rene

I reni sono organi molto vascolarizzati, dal lato concavo di ognuno di essi infatti, si dipartono l’arteria renale e la vena renale. Questi vasi sanguigni, addentrandosi nel rene si riducono via via di calibro fino a costituire le unità fondamentali del rene: i nefroni. Ogni nefrone è formato da un corpuscolo renale.

L’organizzazione vascolare del nefrone

In particolare i due dotti, costituiranno le arteriole afferenti; da ogni arteriola afferente hanno origine i capillari glomerulari che costituiscono il glomerulo, i quali si riuniscono nuovamente a formare l’arteriola efferente che raccoglie il sangue in uscita dal glomerulo. L’arteriola efferente costituisce anche i capillari peritubulari che avvolgono il tubulo renale, e i vasa recta che avvolgono l’ansa di Henle.

Struttura e funzioni del corpuscolo renale

Il corpuscolo renale è formato dalla capsula di Bowman e dal glomerulo intricato al suo interno, i capillari che avvolgono il glomerulo sono rivestiti da cellule epiteliali dotate di prolungamenti chiamati fedociti che formano il foglietto viscerale e il foglietto parietale, ovvero rispettivamente la facciata interna ed esterna della capsula. Nel corpuscolo renale avviene il primo stadio della formazione delle urine, la filtrazione del plasma, che produce un filtrato glomerulare che scorre poi nel tubulo renale.

Struttura del tubulo renale

Il tubulo renale in tre porzioni principali:

  • Tubulo contorto prossimale, in continuità con la capsula di Bowman, il tubulo che si trova nella regione corticale, discende fino a formare un’ansa a U.
  • Ansa di Henle, formata dal tubulo contorto prossimale e collocata nella regione midollare; può essere di diverse lunghezze a seconda di quale posizione occupa il corpuscolo renale.
  • Tubulo contorto distale, nella fase ascendente, l’ansa di Henle prende tale nome. I tubuli di molti nefroni convergono poi in un dotto collettore che si svuota nella piramide renale e per mezzo della papilla renale nel pelvi renale.

La formazione dell’urina

Avviene in tre tappe:

  • La Filtrazione. Il sangue viene filtrato all’interno del glomerulo, che è altamente permeabile per molecole a basso peso, che dalle pareti di quest’ultimo passano nella capsula di Bowman. È un processo passivo che avviene per via della spinta fornita dalla pressione del sangue insolitamente alta nel glomerulo.
  • Il Riassorbimento Tubulare. Dal glomerulo il filtrato passa nel tubulo renale, dove viene modificato dalle cellule del tubulo, che attraverso il riassorbimento di specifici ioni, sostanze nutritive e acqua ( trasferiti nel sangue), concentrano i prodotti di scarto come l’urea. La quantità di liquidi riassorbita è enorme: circa il 98% del volume del filtrato glomerulare torna nel sangue.
  • La Secrezione Tubulare. Il filtrato che giunge dal glomerulo è ulteriormente modificato dalle cellule del tubulo renale che secernono le sostanze di scarto rimaste nel sangue dopo la filtrazione; queste vengono poi trasportate nell’urina e tramite questa eliminate.

URINA A CONCENTRAZIONE VARIABILE

La concentrazione dei soluti nel liquido interstiziale aumenta progressivamente dalla corticale fino a raggiungere un massimo in prossimità della pelvi. Questo permette ai reni di produrre urine la cui concentrazione varia in relazione allo stato di idratazione dell'organismo.

  • Quando il nostro organismo è in equilibrio idrico, si forma circa 1 L al giorno di urina isotonica.
  • Se bevendo assumiamo troppa acqua, i reni producono un grande volume di urina diluita (fino a 25 La giorno in aleune patologie) eliminandone l'eccesso.
  • Se l'organismo è disidratato, i reni producono piccoli volumi di urina concentrata (fino a 0,3 L. al giorno)

LA MOLTIPLICAZIONE CONTROCORRENTE

La capacità di produrre urina a concentrazione variabile è dovuta al meccanismo di moltiplicazione controcorrente, reso possibile dalla struttura delle anse di Henle. Il meccanismo di moltiplicazione controcorrente può essere compreso più facilmente se si considerano prima gli eventi che si verificano nel tratto ascendente, infatti, spesso, in corrispondenza di queste anse, i capillari peritubulari formano una fitta rete chiamata vasa recta che segue lo stesso decorso dell'ansa di Henle; il termine «controcorrente» si riferisce al fatto che il liquido tubulare scorre in direzioni opposte nel tratto discendente e in quello ascendente.

Il termine «moltiplicazione» indica, invece, che questo sistema è capace di creare il forte gradiente osmotico verticale caratteristico della midollare.Le anse di Henle non producono di per sé urina concentrata ma aumentano in modo graduale l'osmolarità de liquido interstiziale nella midollare.

Quali sono i vantaggi di questo processo? Come vedremo, dopo che il 65% dell'acqua filtrata è stata riassorbita dal tubulo prossimale e un ulteriore 15% è stato recuperato dall'ansa di Henle, il restante 20% passa nel tubulo distale e nel dotto collettore, dove avviene un ulteriore riassorbimento soggetto a regolazione ormonale, in particolare per azione dell'ormone antidiuretico o ADH, noto anche come vasopressina e prodotto dalla neuroipofisi.

  • In presenza di un deficit di acqua, la secrezione di ADH aumenta; l'ormone agisce aumentando la permeabilità del tubulo distale e del dotto collettore, provocando il riassorbimento dell'acqua e la conseguente concentrazione dell'urina.
  • In presenza di un eccesso di acqua, la produzione di ADH si riduce; non si verifica riassorbimento a livello del tubulo distale e del dotto collettore, e si producono così urine diluite.

La moltiplicazione controcorrente: 1. crea il gradiente osmotico verticale nella midollare, che viene utilizzato dai dotti collettori per concentrare il liquido tubulare e produrre urina concentrata; 2. permette ai reni di eliminare urina più diluita rispetto ai liquidi corporei, grazie al fatto che il liquido tubu-lare quando entra nelle parti distali del tubulo è già fortemente ipotonico.

LA scambio CONTROCORRENTE

Il flusso del sangue attraverso la midollare non elimina il gradiente osmotico grazie alla disposizione parallela dei vasa recta nella midollare, che mantiene il gradiente osmotico attraverso un processo di scambio controcorrente. La parete dei vasa recta è permeabile ai sali e all'acqua. Perciò, mentre scorre lungo i capillari del la midollare, il plasma perde acqua e assorbe soluti. Poi, tornando verso la corticale, avviene il contrario: a questo punto il plasma è più concentrato del liquido intersti-ziale.

L'EQUILIBRIO ACIDO-BASE NEL SANGUE

I reni svolgono una funzione importante regolando il pH sanguigno: influenzando la struttura e le funzioni delle proteine, da mantenersi tra 7,35 e 7,45. L'acido lattico e acidi grassi sono componenti in grado di ridurlo, mentre l'ammoniaca lo alza. Nel sangue circolano anche ioni bicarbonati (HCO-3) che servono a evitare variazioni del pH e si formano dalla dissociazione dell'acido carbonico. Se si aggiungono ioni in eccesso, il tutto si sposterà verso sinistra, se si sottraggono, il tutto si sposta verso destra. Nel corpo umano sono i polmoni che controllano i livelli di CO2 nel sangue. I reni controllano invece l'escrezione di ioni bicarbonato e idrogeno: se il pH del sangue aumenta le cellule dei tubuli buttano fuori ioni bicarbonato e trattengono quelli di idrogeno, se il pH diminuisce assorbono ioni bicarbonati e eliminano ioni idrogeno.

LA VELOCITÀ DI FILTRAZIONE GLOMERULARE

Un giusto funzionamento dei reni dipende dalla VFG (velocità di filtrazione glomerulare) cioè di una adeguata quantità di sangue nei reni, durante la quale si mettono in moto specifici meccanismi auto regolatori, fornendo un giusto rifornimento di sangue e una giusta pressione, tali da assicurare ai reni un corretto funzionamento. È necessario che la VFG rimanga sempre costante perché in grado di compensare eventuali variazioni di livello cardiaco e sanguigno.

Nel momento in cui varia questa pressione sanguigna e la dilatazione non basta il rene reagisce rilasciando una proteina che si chiama renina, per convertirla in angiotensina, un ormone attivo che cerca di riportare la VFG alla normalità:

  • aumentare pressione sanguigna nei capillare glomerular;
  • provocando restringimento dei vasi sanguigni;
  • fuoriuscendo dalla corteccia surrenale l'aldostérone;
  • agendo sul cervello stimolando la sete.

L'AZIONE DELL'ORMONE ANTIDIURETICO

Nell'ipotalamo alcune specifiche cellule rilasciano la ADH (ormone antidiuretico): aumenta la permeabilità delle membrane stesse, più sono numerosi gli ADH più è il numero di canali attivi. Due sono i fattori che incidono sull'ADH: 1) osmocettori, stimolano il rilascio di ADH, stimolando la sete e aumentando il riassorbimento di acqua producendo urina più concentrat; 2) recettori di tensione, che inibiscono il rilascio di ADH, quindi calando la pressione del sangue e il suo volume.

LE ANALISI DELLE URINE

Le patologie dell'apparato urinario sono semplici da individuare attraverso l'analisi delle urine. Uno specialista individua tramite vari parametri sia patologie circoscritte ai reni sia altri problemi come il diabete o le infezioni del fegato. I vari parametri vengono confrontati con i valori di riferimento che possono però differire in base alla metodologia di analisi. La presenza di glucosio ad esempio può essere dovuta al diabete mellito, alla gravidanza o all'uso di steroidi o la presenza di sangue può indicare la presenza di calcoli, ma anche di tumori dell'apparato urinario.

LA PERDITA DELLA FUNZIONALITÀ RENALE

La perdita della funzionalità renale è molto grave e può portare alla morte nel giro di due settimane, nell'attesa di un trapianto sono quindi essenziali le macchine per la dialisi renale dove il sangue del paziente passa attraverso membrane semipermeabili che permettono il passaggio delle sostanze di scarto dal sangue al liquido di dialisi studiato con una composizione tale da avere un potenziale osmotico pari a quello del plasma. Questo trattamento viene ripetuto per 4-6 ore tre volte a settimana.

LE PATOLOGIE A DANNO DEI RENI

I reni vengono spesso colpiti da patologie specifiche. La prima tra tutte è l'insufficienza renale che viene però divisa in tre tipi:

  • nsufficienza renale lieve che può provocare ritenzione idrica, avvelenamento uremico e acidosi;
  • insufficienza renale acuta causata da emorragie o dall'uso di alcuni farmaci;
  • insufficienza renale cronica legata ad alcune patologie come la malattia policistica,

La malattia policistica è causata dalla presenza di migliaia di cisti che possono svilupparsi pure in altri organi peggiorando il quadro complessivo e aggravando i danni al sistema cardiovascolare.Il diabete di per sé non è una malattia dell'apparato urinario ma ne compromette le funzioni. Il diabete insipido diminuisce le capacità renali di concentrazione delle urine causando disidratazione.La calcolosi renale è una malattia caratterizzata dalla formazione di calcoli o sassolini dovuta a un'eccessiva presenza di sali nelle urine. Questi sassolini provocano spesso dolori molto intensi e vengono eliminati qualora fosse possibile tramite ultrasuoni per evitare l'operazione chirurgica.

grazie

PRESENTAZIONE DI: MATTIA GERVASI PAOLO MATTIOLO GAIA RIVOLI DANIELE SPAGNOLO GABRIELE VOLPICELLI