Lìansa di Henle è costituita da tre porzioni funzionalmente distinte: il segmento discendente sottile, il segmento ascendente sottile e il segmento ascendente spesso. I segmenti sottili discendente e ascendente, come indica il loro nome, sono costituiti da cellule epiteliali piatte che presentano una membrana luminale sottile, priva di orletto a spazzola, e che hanno pochi mitocondri e unìattivitàmetabolica minima.
La porzione discendente del segmento sottile è molto permeabile allìacqua e poco permeabile a molti soluti, inclusi lìurea e il sodio. Questa porzione del nefrone permette ai soluti di passare soltanto per semplice diffusione.
Circa il 20% dellìacqua filtrata viene riassorbito nellìansa di Henle, per la naggior parte nel ramo discendente sottile. Il ramo ascendente, sia la porzione sottile sia quella spessa, è virtualmente impermeabile allìacqua, caratteristica importante per la concentrazione dellìurina. Il segmento spesso dellìansa di Henle, che comincia circa alla metà del ramo ascendente, presenta cellule epiteliali cubiche a elevata attivitàmetabolica in grado di riassorbire attivamente
sodio, cloro e potassio (si veda la Figura 1).
Circa il 25% del carico filtrato di sodio, cloro e potassio è riassorbito nellìansa Henle, soprattutto nel ramo ascendente spesso, e considerevoli quantitàdi altri ioni, come calcio, bicarbonato e magnesio, vengono riassorbiti nel segmento ascendente spesso.
Il segmento sottile del ramo ascendente ha una capacitàdi riassorbimento molto piuì piccola rispetto al segmento spesso, metre il ramo sottile discendente non riassorbe quantitàsignificative di nessuno di questi soluti. Una componente importante del riassorbimento dei soluti del ramo ascendente spesso è la Na+-K+ ATPasi posta nelle membrane basolaterali delle cellule epiteliali.
Come nel tubulo prossimale, il riassorbimento dei soluti nel segmento spesso lìansa ascendente di Henle è strettamente correlato alla vita della Na+-K+ ATPasi, che mantiene una bassa concenzione di sodio nella cellula.
La bassa concentrazione intracellulare di sodio a sua volta stabilisce un gradiente favorevole per il movimento del sodio liquido tubulare nella cellula. Nel segmento spesso dellìansa di Henle, il movimento di sodio attraverso la membrana luminale è mediato principalmente dal co-trasportatore 1-sodio, 2 cloro, 1-potassio.
Questo co-trasporto presente nella membrana luminale utilizza lìenergia potenziale rilasciata dalla diffusione secondo gradiente del sodio allìinterno cellula per consentire il riassorbimento di potassio nella la contro gradiente di concentrazione, ramo spesso ascendente dellìansa di Henle è il sito di azione dei potenti "diuretici dellìansa", cioè furosemide, etacrinico e bumetanide, i quali inibiscono lìazione del co-trasportatore 1-sodio, 2-cloro, 1-potassio.
Il ramo ascendente spesso presenta anche un meccanismo di contro-trasporto sodio-idrogeno nella membrana luminale delle sue cellule che media il riassorbimento di sodio e la secrezione di idrogeno in questo segmento (si veda la Figura1).
Nel ramo ascendente spesso vi è anche un significativo riassorbimento paracellulare di cationi, come Mg++, Ca++, Na+ e K+, dovuto alla blanda carica positiva del lume tubulare rispetto al liquido interstiziale. Anche se il co-trasportatore 1-sodio, 2-cloro, 1-potassio introduce un numero uguale di cationi e di anioni nella cellula, vi è un piccolo rientro di ioni potassio nel lume che crea una carica positiva di circa 8 mV nel lume tubulare.
Questa carica positiva costringe i cationi come Mg++ e Ca++ a diffondere dal lume tubulare attraverso lo spazio paracellulare nel liquido interstiziale. Il segmento spesso dellìansa ascendente di Henle è virtualmente impermeabile allìacqua. Per tale motivo, la maggior parte dellìacqua che giunge in questo segmento resta nel lume, nonostante il riassorbimento di grosse quantità di soluto. Quindi, il liquido tubulare nel ramo ascendente diventa molto diluito scorrendo verso il lume distale, caratteristica importante per permettere ai reni di diluire o concentrare le urine.
In sintesi riportiamo in figura 1 lì ultrastruttura cellulare e le caratteristiche principali del trasporto primario nel tratto sottile discendente e nel tratto spesso ascendente dellìansa di Henle. Il tratto sottile discendente è molto permeabile allìacqua e moderatamente permeabile alla maggior parte dei soluti, ma ha pochi mitocondri e un riassorbimento attivo minimo o nullo. Il tratto spesso ascendente riassorbe circa il 25% del carico filtrato di sodio, cloro e potassio, cosiì come elevate quantità di calcio, bicarbonato e magnesio. Nella figura 2 sono riportati i meccanismi di trasporto di sodio, cloro e potassio nel segmento ascendente spesso dellìansa di Henle.
La Na+-K+ ATPasi posta nella membrana cellulare basolaterale mantiene una bassa concentrazione di sodio intracellulare e un potenziale elettrico negativo allìinterno della cellula. Il co-trasportatore 1-sodio, 2-cloro, 1-potassio nella membrana luminale trasporta questi tre ioni dal lume tubulare nelle cellule utilizzando energia potenziale liberata dalla diffusione del sodio secondo gradiente elettrochimico allìinterno delle cellule.
La porzione iniziale del tubulo distale forma la macula densa, un gruppo di cellule epiteliali ammassate che fa parte del complesso juxtaglomerulare e che provvede al controllo a feedback della VFG e del flusso ematico in questo stesso nefrone.
La porzione successiva del tubulo distale è molto contorta e ha molte delle caratteristiche del segmento spesso ascendente dellìansa di Henle, cioè riassorbe avidamente molti degli ioni, inclusi sodio, potassio e cloro, ma è virtualmente impermeabile allìacqua e allìurea.
Per questo motivo, tale parte è
detta segmento di diluizione perchè anchìessa diluisce il liquido tubulare.
Circa il 5% del carico filtrato di cloruro di sodio viene riassorbito nella
prima porzione del tubulo distale.
Il co-trasportatore sodio-cloro trasporta il cloruro di sodio dal lume del tubulo nella cellula e la Na+-K+ ATPasi trasporta il sodio fuori dalla cellula attraverso la membrana basolaterale. Il cloro diffonde fuori dalla cellula nel liquido interstiziale renale attraverso canali del cloro posti nella membrana basolaterale.
I diuretici tiazidici, ampiamente usati per trattare patologie come lìipertensione e lìinsufficienza cardiaca, inibiscono il co-trasportatore sodio-cloro.
La seconda metà del tubulo distale e il tubulo collettore corticale hanno caratteristiche funzionali simili. Anatomicamente sono composti da due tipi diversi di cellule, le cellule principali e le cellule intercalate.
Le cellule principali riassorbono sodio e acqua dal lume e secernono potassio nel lume. Le cellule intercalate riassorbono ioni potassio e secernono ioni idrogeno nel lume tubulare.
Il riassorbimento di sodio e la secrezione di potassio da parte delle cellule principali dipendono dallìattivitàdella Na+-K+ ATPasi posta nella membrana basolaterale di ogni cellula (Figura 4). La pompa mantiene una bassa concentrazione di sodio nella cellula, favorendo pertanto la diffusione del sodio nella cellula attraverso canali specifici. La secrezione di potassio dal sangue nel lume tubulare attuata da queste cellule coinvolge due passaggi:
(1) il potassio entra nella cellula per mezzo della Na+-K+ ATPasi, che mantiene unìelevata concentrazione intracellulare di potassio;
(2) una volta entrato
nella cellula, il potassio diffonde attraverso la membrana luminale nel liquido
tubulare secondo il suo gradiente di concentrazione.
Il sodio viene anche trasportato allìinterno della cellula tubulare grazie al contro-trasporto sodio-idrogeno. La carica positiva (+8mV) del lume tubulare rispetto al liquido interstiziale spinge i cationi come il Mg++ e il Ca++ a diffondere dal lume nel liquido interstiziale tramite la via paracellulare. Le cellule principali sono il principale sito dìazione dei diuretici risparmiatori di potassio che includono lo spironolattone, lìeplerenone, lìamiloride e il triamterene.
Lo spironolattone e lìeplerenone sono antagonisti dei recettori dei mineralcorticoidi che competono con lìaldosterone per i siti recettoriali nelle cellule principali e perciò inibiscono lìeffetto di stimolazione dellìaldosterone sul riassorbimento di sodio e sulla secrezione di potassio.
Lìamiloride e il triamterene sono bloccanti dei canali del sodio che inibiscono direttamente lìin-gresso di sodio nei canali del sodio sulle membrane luminali e perciò riducono la quantitàdi sodio che può essere trasportata attraverso la membrana basolaterale dalla Na+-K+ATPasi. La ridotta attivitàdella pompa, a sua volta, diminuisce il trasporto di potassio nelle cellule e quindi riduce la secrezione di potassio nel lume tubulare. Per questo motivo i bloccanti dei canali del sodio, cosiì come gli antagonisti dellìaldosterone, riducono lìescrezione urinaria di potassio e agiscono come diuretici risparmiatori di potassio.
La secrezione dello ione idrogeno da parte delle cellule intercalate è
mediata da un trasportatore idrogeno ATPasi. Lìidrogeno è generato in queste
cellule dallìazione dellìanidrasi carbonica su acqua e anidride carbonica per
formare acido carbonico, che poi si dissocia in ioni idrogeno e bicarbonato. Gli
ioni idrogeno sono poi secreti nel lume tubulare e, per ogni ione idrogeno
secreto, uno ione bicarbonato diventa disponibile per il riassorbimento
attraverso la membrana basolaterale. Le cellule intercalate possono anche
riassorbire ioni potassio. Le caratteristiche funzionali della porzione
terminale del tubulo distale e del tubulo collettore corticale possono essere
riassunte come descritto di seguito.
1. Le membrane tubulari di entrambi i segmenti sono quasi completamente
impermeabili allìurea, come il segmento di diluizione della porzione iniziale
del tubulo distale, per cui praticamente tutta lìurea che entra in questi
segmenti li percorre ed entra nel dotto collettore per essere eliminata con le
urine, anche se una parte dellìurea viene riassorbita nel dotto collettore
midollare.
2. Sia la porzione terminale del tubulo distale sia il tubulo collettore
corticale riassorbono ioni sodio e la velocità di riassorbimento è controllata
da ormoni, soprattutto dallìaldosterone. Allo stesso tempo, questi segmenti
secernono ioni potassio dal sangue dei capillari peri-tubulari nel lume del
tubulo, e anche questo processo è controllato dallìaldosterone e da altri
fattori, come la concentrazione degli ioni potassio nei liquidi corporei.
3. Le cellule intercalate di questi segmenti del nefrone secernono ioni idrogeno
tramite la H+ ATPasi. Questo processo è diverso dalla secrezione per meccanismo
attivo secondario degli ioni idrogeno da parte del tubulo prossimale perchè è
in grado di secernere ioni idrogeno contro un forte gradiente di concentrazione,
pari a 1000 a 1, mentre la secrezione attiva secondaria nel tubulo prossimale
può sostenere al massimo un gradiente di 4-10 a 1. Le cellule intercalate
pertanto giocano un ruolo chiave nella regolazione dellìequili-brio acido-base
dei liquidi corporei.
4. La permeabilità allìacqua della porzione terminale del tubulo distale e del
dotto collettore corticale è controllata dalla concentrazione dellìADH,
altrimenti detta vasopressina. In presenza di elevati livelli di ADH, tali
segmenti tubulari sono permeabili allìacqua, ma in mancanza di ADH, sono
virtualmente impermeabili allìacqua. Questa particolare caratteristica fornisce
un importante meccanismo di controllo per regolare il grado di diluizione o il
grado di concentrazione delle urine.
Ultrastruttura cellulare e caratteristiche del trasporto nella porzione
iniziale e in quella terminale del tubulo distale e nel tubulo collettore. La
porzione iniziale del tubulo distale ha molte delle caratteristiche del segmento
ascendente spesso dellìansa di Henle e riassorbe sodio, cloro, calcio e
magnesio, ma è virtualmente impermeabile allìacqua e allìurea. La porzione
terminale dei tubuli distali e i tubuli collettori corticali sono formati da due
diversi tipi cellulari, le cellule principali e le cellule intercalate.
Le
cellule principali riassorbono sodio dal lume e secernono ioni potassio nel
lume. Le cellule intercalate riassorbono ioni potassio e ioni bicarbonato dal
lume e secernono ioni idrogeno nel lume. Il riassorbimento di acqua da questi
segmenti tubulari è controllato dalla concentrazione di ormone antidiuretico
(ADH). La Figura 4 riporta in schema il meccanismo di riassorbimento del cloruro
di sodio e di secrezione del potassio nella porzione terminale del tubulo
distale e nei tubuli collettori corticali. Il sodio entra nella cellula grazie a
canali specifici e viene trasportato fuori dalla cellula dalla Na+-K+ ATPasi.
Gli antagonisti dellìaldosterone competono con lìormone per i siti di legame
nella cellula e perciò impediscono allìaldosterone di stimolare il
riassorbimento di sodio e la secrezione di potassio. I bloccanti dei canali del
sodio inibiscono direttamente il passaggio del sodio attraverso di essi.
ARGOMENTI DI NEFRO ED UROLOGIA