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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FERRARA
Dipartimento di Scienze Biomediche e Terapie Avanzate - Sezione di Fisiologia Umana
Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: INTRODUZIONE
Il rene esprime al massimo livello il fenomeno della sensibilità, la capacità di reagire a vari stimoli con risposte finalizzate alla sopravvivenza dell’organismo; una capacità di adattamento tale da dare quasi l’idea che le parti che lo compongono siano dotate di intelligenza.
E.Starling - 1909
FUNZIONE RENALE: conservare l’ambiente interno stabilizzando il volume e la composizione del fluido extracellulare.
L‘escrezione urinaria rappresenta il prodotto di questa operazione.
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Corso di FIS IOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: INTRODUZIONE
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L’equilibrio idro-salino tra i diversi compartimenti corporei rappresentato in maniera schematica prevede l’intervento dei diversi apparati quali SGI, polmone, cute e reni.
RENI
COMPARTIMENTOINTRACELLULARE
COMPARTIMENTOINTERSTIZIALE
COMPARTIMENTOPLASMATICO RENI
SISTEMAGASTRO-INTESTINA-LE
CUTE
POLMONI
SISTEMAMETABO-LICO
UREA
H2O
IONI
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: INTRODUZIONE
Distribuzione dell’acqua corporea in un soggetto giovane e sano di 70 Kg.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: INTRODUZIONE
La distribuzione dell’acqua nei vari tessuti in un soggetto giovane e sano di 70 Kg.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: INTRODUZIONE
Distribuzione degli elettroliti nei diversi compartimenti.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: INTRODUZIONE
Condizioni cliniche quali:
1) Disturbi cardiaci
2) Alterata permeabilità del letto capillare
3) Riduzione della pressione oncotica della proteine plasmatiche
4) Interferenza fra ritorno venoso e drenaggio linfatico
Sono responsabili di alterazioni dell’equilibrio idrosalino corporeo ed inducono:
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento:
Emorragia, ustioni estese, diarrea, vomito,sudorazione profusa.Natriuresi farmacologica.
DISIDRATAZIONE A. ISOTONICA
IPOVOLEMIA: tachicardia
ipotensione
collasso
shock ipovolemico
La perdita di liquido isotonico scatena la sete.La perdita di liquido isotonico scatena la sete.
INGESTIONE di elevate quantità di H2O
parte nello spazio extracellulare e parte nello spazio intracellullare
B. IPOTONICA
RIGONFIAMENTO CELL. e TISSUTALE
CefaleaVomitoApatiaPerdita di coscienzaComa
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: INTRODUZIONE
Alta quota, forte sudorazione, diabete insipido e mellito
DISIDRATAZIONE
C. IPERTONICA:
Vol. extra e intracellulare: ipovolemiariduzione della salivazioneipertermiasecchezza delle mucose
Insufficienza cardiaca, cirrosi epatica o nefrosi, insufficienteescrezione di Na+
IPERIDRATAZIONE
A. ISOTONICA EDEMI GENERALIZZATI
Intossicazione da H2O pura
IPERIDRATAZIONE
B. IPOTONICA = alla DISIDRATAZIONE IPOTONICA
Intossicazione da acqua marina (da naufragio)
IPERIDRATAZIONE
C. IPERTONICA: . L’introduzione di H2O (+ NaCl )per essere eliminata è richiesta H2O endogena
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: ULTRAFILTRAZIONE
Corpuscolo renale e apparato iuxtaglomerulare
Barriera di filtrazione
•Selettività sulla base dell’ingombro molecolare.
Sostanze a pm > 69.000 (diametro > 8nm)
NON ULTRAFILTRANO[F] / [P] = 0
5.500 < Sostanze a pm < 69.000 (diametro > 4 e < 8 nm)
ULTRAFILTRANO0 < [F] / [P] <1
Sostanze a pm < 5.500 (diametro < 4 nm)
ULTRAFILTRANO LIBERAMENTE[F] / [P] = 1
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18 - 40 Å
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Corso di FIS IOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: ULTRAFILTRAZIONE
Selettività della carica: Destrano neutro viene completamente filtrato. Il solfato di destrano (caricato negativamente) non viene completamente filtrato neppure con un raggio effettivo di 18 Å (= 1,8 nm)
•Selettività sulla base della carica
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: ULTRAFILTRAZIONE
FATTORI EMODINAMICI PER L’ULTRAFILTRAZIONE
FORZE DI STARLING
Pgl - ππππB – PB - ππππgl
PNF = (Pgl + ππππB) – (PB + ππππgl)
RAMO AFFERENTE = (47 + 0) – (10 +25) = 12 mmHg
RAMO EFFERENTE = (45 + 0) – (10 + 35) = 0 mmHg
ππππB
ππππglPgl
PB
capillare
Capsula del Bowman
Prossimale Distale
Capillare sistemico
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: ULTRAFILTRAZIONE
La pressione oncotica delle proteine plasmatiche e la loro concentrazione non sono correlate in maniera lineare. La loro correlazione è espressa dalla seguente equazione.
[ ] [ ] [ ]32
Pr09.0Pr16.0Pr1.2 PPPP ++=π
∆∆∆∆P = 47-10 (Inizio)∆∆∆∆P = 45-10 (Fine)∆∆∆∆ ππππ = 25 (Inizio)∆∆∆∆ ππππ = 35 (Fine)
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3537
25
0 0
35
Flusso ↑↑↑↑
Flusso ↓↓↓↓
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GFRSN = Kg [∆∆∆∆P - ∆∆∆∆ ππππ]
PNF
Velocità di filtrazione Permeabilità idraulicadi un singolo nefrone effettiva della parete del
capillare
Coefficiente di filtrazione = K X S
Area della superficie utilizzata per la filtrazione
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: ULTRAFILTRAZIONE
Concentrazione elettrolitica dell’ultrafiltrato confrontata con quella del plasma.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: ULTRAFILTRAZIONE
MISURA DEL FILTRATO GLOMERULARE
Sostanza x che venga filtrata, escreta e che non venga
rimaneggiata dal tubulo e che sia atossica
Quantità x escreta Quantità x filtrata
t t
[x] urina x Vol. urine [x] filtrata x Vol. plasma filtrato
t t
[x] urina x Vol. urine [x] pl. X Vol. plasma filtrato
t t
[ ] [ ]t
uVolurinexFGplx
.×=×
[ ][ ] .
.
plx
urineVolurinexFG
×=
= FG
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: ULTRAFILTRAZIONE
X = INULINA
[IN]pl. =1 mg/dl 0.01 mg/ml
[IN]u = 1 mg/ml in 1m’
GFG =
Rapporto di permeabilità = [x]f
[x]pl
GFR in un giovane sano è ~ 118 ml/m’
*Questo valore deve essere corretto introducendo anche il valore della superficie corporea in m2
FG
[IN]pl.
∗=×
×'/6.93
06.1/01.0
'/1/1mml
mlmg
mmlmlmg
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: ULTRAFILTRAZIONE
[IN]uVol.u
(escreta)
[IN]pl.
I valori sopra riportati sono corretti se sono COSTANTI eINDIPENDENTI dalla [IN] pl.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CLEARANCE
Vpa [x]pa RENE Vpv x [x]pv
Vu x [x]u
1 > Ex > 0
0 [x]pv ≥ [x]pa
Rapporto di estrazione 1 [x]pv = 0
Se [x]pv = 0 Ex = 1
Vpa ≅ 660 ml/m’
Vu ≅ 1-3 ml/m’ Vpv ≅ 99.7% di Vpa Vpa ≅ Vpv
CLEARANCE: volume di plasma che viene depurato di una certa sostanza nell’unità di tempo . E’ un volume VIRTUALE
Ex
[ ][ ]papa
uu
xV
xVEx
×
×=
[ ] [ ]
[ ]papa
pvpvpapa
xV
xVxVEx
×
×−×=
[ ]
[ ]papa
pvpv
xV
xVEx
×
×−= 1
[ ] [ ]
[ ]pa
pvpa
x
xxEx
−=
[ ][ ]pa
uu
x
VxFG
×=
[ ][ ] 06.1×
×=
pa
uu
IN
INVCinulina
E’ una misura empirica dell’abilità del rene a rimuovere una sostanza dal plasma.
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Corso di FIS IOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento:CLEARANCE
Nella pratica clinica si usa misurare la C-creatinina come stima funzionale del rene. La tabella illustra le ≠≠≠≠concentrazioni seriche, urinarie e i corrispondenti valori di C-creatinina in soggetti �������� di ≠≠≠≠ età.
Cx>CIN
Cx<CIN
Cx=CIN
Cx = 0
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CLEARANCE
TUBULO INTERSTIZIO
X
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CLEARANCE
[ ][ ] PAI
pa
uuPAI Cmml
PAI
PAIVC '/660
95.0≅
×
×=
'/120055.0
660
1mml
Hct
CFER PAI ==
−=
[ ][ ] papa
uux
Vx
xVE
×=
[ ][ ]
[ ][ ]
[ ][ ] 95.0×
=×
×=
×
pPAI
uPAIVuFPR
Ex
xVV
xV
xVE
xp
uup
pp
uux
Clearance del PAI
FPR (Flusso Plasmatico Renale)
Hct ≅ 0.45 cell. 40-50%
Plasm. 50-60%
Flusso Ematico Renale
Utilizzando Ex Vpa = Vpv = Vpa
Effettivo ≅≅≅≅85-90% del totale
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TUBULO RENALE
Le due vie di trasporto: transcellulare (1) e paracellulare (2)
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Corso di FIS IOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TUBULO RENALE
TRASPORTO TRANSCELLULARE
� DIFFUSIONE SEMPLICE ∆ [ ] e ∆ E – Sostanze liposolubili <8Å
� CARRIER MEDIATO (fissazione temporanea alla membrana)
A. DIFFUSIONE FACILITATA Sostanze polari >8Å
B. TRASPORTO ATTIVO 1° contro ∆ [ ] e ∆ E
Km ≠
es. Na+ – K+ – ATP Movimento
K+ – H+ Energia
Ca++ATP
C. TRASPORTO ATTIVO 2° 1 SITO x IONE MOTORE
1 SITO x PARTICELLA
TRASPORTATA
Na+ – dipendente
SIMPORTO ANTIPORTO
Na+ – indipendente
Cl-
K+
H+
Na+Na
+
GLU
HCO3-
Cl-
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TUBULO RENALE
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TUBULO RENALE
*TRASPORTO A Tm
Riassorbiti
Secreti PAI
Acidi e basi deboli
Penicillina
Salicilato
glucosio
fosfato
solfato
Aminoacidi
Anioni organici
Acido urico
�Citrato�αchetoglutammato
�Aceto-acetato�β idrossibutirrato
�lattato
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TUBULO RENALE
*TRASPORTO A Tm
Riassorbiti
Secreti PAI
Acidi e basi deboli
Penicillina
Salicilato
glucosio
fosfato
solfato
Aminoacidi
Anioni organici
Acido urico
�Citrato�αchetoglutammato
�Aceto-acetato�β idrossibutirrato
�lattato
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SINISTRA
Sostanza trasportata a Tm
DESTRA
Sostanza trasportata a gradiente tempo (es.Na+)
Tm
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Curva di titolazione del glucosio nell’Uomo.
K = [G] [C] /[GC]
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TUBULO RENALE
Soglia teorica e soglia empirica
Tm = 375 mg/min cinetica di legamemorfologiafattori soggettivi
GLUT2Na+
G
G
interstizio
INIBITOREFLORIZINA
GLUT1Na+
G
G
• Glicosuria normoglicemica
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Curva di titolazione del fosfato.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TUBULO RENALE
Curve di titolazione del solfato.
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Curve di titolazione di due aminoacidi.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TUBULO RENALE
Curva di titolazione del PAI : esempio di secrezione a Tm.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TRASPORTO DI SALI E ACQUA NEL TUBULO
TUBULO PROSSIMALE
∆∆∆∆ E e ∆∆∆∆ [ ]
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TRASPORTO DI SALI E ACQUA NEL TUBULO
Potenziali elettrici nella porzione S1 del tubulo prossimale.
In S2 il potenziale luminale diviene ancora piùnegativo e il potenziale transepiteliale inverte il segno e diventa positivo
- 64 mV - 68 mV
A B C
(C – A)
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-72 mV
-70 mV
-68 mV
145mml/L 105mml/L
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TRASPORTO DI SALI E ACQUA NEL TUBULO
Schema del meccanismo accoppiato di secrezione degli ioni H+
e HCO3- da parte dei cotrasportatori Na+- H+ (AC = anidrasi
carbonica). Nel lume, l’H+ si lega al bicarbonato, al fosfato e all’ammoniaca. L’acido carbonico è riassorbito come CO2; fosfati e ione ammonio sono escreti.
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Inibitori dei trasportatori.
-70-4
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AQP1
AQP1
AQP1
TUBULO PROSSIMALE
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ANSA DI HENLE
Cotrasporto elettricamente neutro nel tratto spesso dell’ansa di Henle.
50%
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TUBULO DISTALE E COLLETTORE
Morfologia del tubulo distale e del dotto collettore.
INFOSSATE
SPORGENTI
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Secrezione e riassorbimento di K+ - H+ e HCO3, Sono riportati
i bersagli per l’ALDOSTERONE, ADH e FNA.
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Azione dell’Aldosterone
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento:TRASPORTO DI SALI E ACQUA NEL TUBULO
Azione dell’ADH
AQP2
AQP3
AQP4
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: TRASPORTO DI SALI E ACQUA NEL TUBULO
Tabella riassuntiva che riporta il grado di permeabilità dei principali elettroliti lungo il tubulo renale, il potenziale transepiteliale e il tipo di trasporto.
Lume InterstizioGFR = 125 ml/min
[Na]p = 145 mmole/L
Na filtrato = 18 mmoli/L
Na riassorbito = 12 mmoli/L
Na nel tubulo=6 mmoli/L
GFR = 165 ml/min
GFR = 62 ml/min
Na filtrato = 9 mmoli/L
Na filtrato = 24 mmoli/L
Na riassorbito = 16 mmoli/L
Na riassorbito = 6 mmoli/L
Na nel tubulo=8 mmoli/L
Na nel tubulo=3 mmoli/L
67%
cellula
TUBULO PROSSIMALE
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: BILANCIO GLOMERULO TUBULARE
GFR πcap Riassorbimento netto
GFR πcap Riassorbimento netto
Press. Ramo eff. Pcap Riassorbimento netto
(dilatazione)
Press. Ramo eff. Pcap Riassorbimento netto
(costrizione)
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Corso di FIS IOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: BILANCIO GLOMERULO TUBULARE
∆P - ∆π
(4 – 29) = -25 Riassorbimento sempre
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: BILANCIO GLOMERULO TUBULARE
BGT
• Fattori fisici• Meccanismi umorali
Ipotesi peritubulare
“ della geometria tubulare
“ accoppiamento fra riassorbimenti attivi
“ dei fattori intratubulari
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL FLUSSO EMATICO RENALE
FER = 1200 ml/m’
FPR = 660 ml/m’
GFR = 125 ml/m’
Frazione di filtrazione
GFR = (∆P - ∆π)Kg e quindi dipende dal flusso in entrata e in uscita.
se ∆P F
∆P F
Nel rene si osserva che se ∆P 50% F solo del 10% Le resistenze sono cambiate tanto così da mantenere Fcostante.
%19'/19.0660
125→=== mml
FPR
GFRFF
R
PF
∆=
1200
125
1-3 ml/min
660
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Corso di FIS IOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL FLUSSO EMATICO RENALE
Pressione di diuresi
60
90 180
AUTOREGOLAZIONE
- Meccanismo intrinseco renale, presente anche nel rene perfuso
denervato (es. rene trapiantato)
- Fisiologia: modulazione delle resistenze delle arteriole afferenti
- Consente di mantenere costante la GFR e il RPF in presenza di un
vasto intervallo di pressioni arteriose (70-140 mmHg)
p sistemica
tono arteriola afferente tono arteriola afferente
↑ resistenze renali vascolari totali GFR e RPF conservati
cessazione GFR
PA media > 70 mmHg
PA media 40-50mmHg
FEEDBACK TUBULOGLOMERULARE:
Definizione:
- alterazioni del GFR in seguito a variazioni della velocità del
flusso tubulare
- fenomeno mediato da
cellule specializzate nel
segmento della macula
densa alla fine del tratto
ascendente spesso
corticale dell’ansa di
Henle, sensibili alle
variazioni del
riassorbimento di cloro
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL FLUSSO EMATICO RENALE
Apparato iuxtaglomerulare
RamoAscendentespesso
Tubulocontorto distale
↑ p perfusione renale
Iniziale ↑ GFR
↑ riassorbimento di cloro nella macula densa (carrier Na+K+2Cl-)
Costrizione AA
↓ p idraulica intraglomerulare
Cellule app juxtaglomerulare:
ATP/adenosina/trombossano
renina-> ang II -> ↑ Sn dell’AA ai vasocostrittori
Ipotesi 1
Furosemide
↓ autoregolazione quando
↑ p perfusione
↓ p perfusione renale
↓ trasporto di Cl- nella macula densa
↓ vasocostrittori (↑adenosina/trombossano)
↑ vasodilatatori (NO)
� La regione interstiziale attorno al tubulo distale, inclusa la
macula densa, e alle arteriole glomerulari è scarsamente
perfusa -> i soluti riassorbiti in quest’area dal lume tubulare
sono rimossi lentamente perché devono diffondere attraverso
uno spazio relativamente ampio prima di arrivare ai capillari
peritubulari.
� Misurazioni dirette in questa regione hanno dimostrato che,
man mano la velocità del flusso distale e il riassorbimento di Cl-
nella macula densa aumentano, vi è un aumento della
concentrazione di Cl- locale interstiziale da circa 150 mEq/l
(simile a quella plasmatica) a valori > 600 mEq/l -> questo
incremento nella concentrazione dei soluti o dell’osmolalità
potrebbe aumentare direttamente il tono dell’AA.
La concentrazione interstiziale di Cl- rimane invece
relativamente costante nelle aree lontane dalla regione
juxtaglomerulare che sono più perfuse -> il Cl- viene
rapidamente rimosso dai capillari peritubulari.
∆ concentrazione interstiziale di Cl- ∆ resistenze arteriolari
Ipotesi 2
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL FLUSSO EMATICO RENALE
I tre grafici illustrano come la renina sia rilasciata per valori pressori < a 90 mmHg.
SISTEMA
RENINA-ANGIOTENSINA
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L’azione VASOCOSTRITTRICE della A-II è prevalente sul ramo efferente.
∆∆∆∆P
↓ Pressione di perfusione renale
∗ Recettori di tensione nella parete AARecettori di tensione nella parete AA
↓↓
tono AA (canali Catono AA (canali Ca2+2+ VV--dip)dip)
∗ Feedback tubuloglomerulareFeedback tubuloglomerulare
↓↓ Pressione di perfusione renale
∗ Angiotensina II (sistemicaAngiotensina II (sistemica--locale)locale)
↓↓
tono AE (tono AA)tono AE (tono AA)
(intervallo fisiologico)
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FPR
GFR
E’ mantenuta costante→⇓
↓=
FPR
GFRFF
AZIONE DEL SISTEMA NERVOSO SIMPATICO
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Regolazione del Flusso ematico renale.
�MECCANISMI INTRINSECI O AUTOREGOLAZIONE
1 Effetto miogeno
2 Feadback tubulo glomerulare
Sistema renina-angiotensina
Fattori vasoattivi (A-II – insulina, ADH, PTH,
PGE, NE, DOPA, ADENOSINA ,
BRADICHININA, FNA, NO)
3 Bilancio glomerulo – tubulare.
�SIMPATICO
Ha lo scopo di mantenere costante la GFR
GFR = Kg [ ∆∆∆∆P - ∆π∆π∆π∆π]
SIMPATICO
MECCANISMO INTRINSECO(1-2)
Fisiologiche
(postura)
Patologiche
(deplezione di volume)
Alterazioni
emodinamiche renali
Attivazione meccanismi intrarenali:
autoregolazione e
feedback tubuloglomerulare
Attivazione fattori sistemici
neuroumorali (SNS)
SISTEMI NEUROUMORALI:
∆ patologiche emodinamica renale: ↓ RPF(deplezione effettiva volume circolante, cirrosi, scompenso cardiaco)
SNS: norepinefrina
AA: vasocostrizione AE: vasocostrizione
Sistema RAA
Vasocostrizione AE > AA
Vasocostrizione AE -> ↑ p intraglomerulare -> ↓ RPF con minime variazioni
del GFR.
Ciò consente uno shunt preferenziale della circolazione verso i distretti
coronarici e cerebrali, conservando il GFR e la capacità escretrice
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CONCENTRAZIONE DELLE URINE
Sono rappresentati :
1 ansa di Henle media
1 ansa di Henle lunga
1 dotto collettore.
I numeri rappresentano l’OSMOLALITA’ (vuoi dell’interstizio vuoi del lume) espressa in mOsm/Kg di H2O. Quella plasmatica è di 290 mOsm/Kg. Le frecce indicano la direzione del flusso luminare. Non sono disegnati i vasa recta.
OSMOLE di un soluto: Quantità in gr. di soluto pari al suo p.m. diviso il n°di particelle cui esso dà origine se posto il soluzione.Es. 1 osm NaCl = 58/2 = 29gr
SOLUZIONE OSMOLARE: Soluzione che contiene 1 osm di soluto per L di soluzione.
SOLUZIONE OSMOLALE: Soluzione che contiene 1 osm di soluto per Kg di H2O. E’ piùcorretta perché non risente della T°che fa variare il volume.Esercita una pressione osmotica di 22,412 atm e determina una diminuzione del punto di congelamento dell’H2O di –1,86C°. Per una
soluzione milliosmolale ⇒ le atm sono pari a 0,0224 e il punto di congelamento è di 0,00186 C°. Il plasma abbassa il punto di congelamento di –0,53 C°perciò l’osmolalità plasmatica sarà
0,53/0,00186 = 285 mOsm ≅≅≅≅ 300 mOsm.
30°
40°
30°
80° 100
60°50°
40°
100 cal/min
100 cal/min
Liquido
10 ml/min
Liquido
10 ml/min
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Corso di FIS IOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CONCENTRAZIONE DELLE URINE
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CONCENTRAZIONE DELLE URINE
I vasa recta sono scambiatori controcorrente e non moltiplicatori controcorrente. Conservano il gradienteosmotico
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NaCl
+++ UREA
ADH
H2O
UREA
ADH
ADH
ADH
ADH
riciclaggio
diffusione
+
++
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Le diverse situazioni di permeabilità e di trasporto lungo l’ansa di
Henle e dotto collettore.
1 2 3
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< 0
> 0
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CONCENTRAZIONE DELLE URINE
Cosm = Vol. di plasma che contiene la stessa quantità di soluti
osmoticamente attivi alla stessa concentrazione osmolare in cui
sono presenti nell’urina.
Cosm ml/m’ =
CH2O = Vu – Cosm
1) CH2O =0 Uosm = Posm = 0
urina isoosmotica con il plasma.
2) CH2O < 0 Uosm > Posm < 0
Vu piccolo
= carico Tubulare max TcH2O
= urina concentrata
= riassorbimento netto di H2O > dei soluti urina ipertonica
3) CH2O > 0 Uosm < Posm > 0
Vu grande
= urina diluita
= escrezione netta di H2O > dei soluti urina ipotonica.
'/32 mmlP
VU
osm
uosm−=
×
osm
uosm
u
P
VUV
×−
osm
uosm
u
P
VUV
×−
osm
uosm
u
P
VUV
×−
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CONCENTRAZIONE DELLE URINE
Es.
1) Ridotto ingresso di:
H2O Uosm = 4 – 5 > Posm CH2O =
Vu piccolo
soluti osmoticamente attivi presenti in 2-5 ml di sangue (Cosm)
sono escreti in 0.5 ml di urina con un risparmio di 2 ml di H2O
2) Ingestione di H2O (∼1 l) Uosm = 1/10 Posm
Vu grande ∼ 20 ml
Soluti osmoticamente attivi presenti in 2 ml di sangue (Cosm)
sono stati escreti in 20 ml di urina con il risultato che 18 ml di
H2O sono stati persi dall’organismo.
mlCOH
18300
2030010
1
202
=
×
−=
umlCP
VU
OH
osm
osm
/2300
5.053005.0
2
−==××
−
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CONCENTRAZIONE DELLE URINE
DIURESI = V > 2 ml/m’
DIURESI Riass. H2O Riass. Soluti (Na+) Diuresi
DA = Cosm = osmotica
H2O CH2O libera da soluti
a) Centrale da diabete
insipido
b) Nefrogenica da diabete
insipido
a) Infusione di MANNITOLO
b) Infusione di solfato di Na2SO4
c) Infusione di GLUCOSIO
STRUTTURA CHIMICA
DIURETICI SITO DI AZIONE LUNGO IL NEFRONE
INTERFERENZA CON IL RIAS. DI SOLUTO (NaCL)
o H2O
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: CONCENTRAZIONE DELLE URINE
1) INIBITORI DELL’ANIDRASI CARBONICA ACETAZOLAMIDE:
INIBIZIONE Na+/H+ nel prossimale (Terapie del glaucoma)
2) FUROSAMIDE E AC. ETACRINICO ANSA DI HENLE:
INIBISCONO Na+/Cl- (si risparmia ATP e O2 al rene)
3) SPIRONOLATTONE COMPETE CON L’ALDOSTERONE
4) AMILORIDE INIBISCE IL P.D. SUL VERSANTE LUMINARE NEL DISTALE
5) TRIAMTERENE INIBISCE IL PD SUL VERSANTE PERITUBULARE NEL DISTALE
6) INIBITORI PROSSIMALI = DIURETICI PROSSIMALI = OSMOTICIMANNITOLO GLICEROLO (non vengono usati a scopo
diuretico ma come antiedemigeni cerebrali.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELL’OSMOLARITA’
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELL’OSMOLARITA’
REGOLAZIONE DELL’OSMOLALITA’
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: NEUROIPOFISI
Variazioni di osmolalità e attività delle cellule
neurosecernenti magnocellulari
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: NEUROIPOFISI
Le cellule neurosecernenti magnocellulari sono sensibili alle variazioni di volume intracellulare
OSMOLE di un soluto: Quantità in gr. di soluto pari al suo p.m. diviso il n°di particelle cui esso dà origine se posto il soluzione.
Es. 1 osm NaCl = 58/2 = 29gr
SOLUZIONE OSMOLARE: Soluzione che contiene 1 osm di soluto per L di soluzione.
SOLUZIONE OSMOLALE: Soluzione che contiene 1 osm di soluto per Kg di H2O. E’ piùcorretta perché non risente della T°che fa variare il volume.
Esercita una pressione osmotica di 22,412 atm e determina una diminuzione del punto di congelamento dell’H2O di –1,86C°. Per una
soluzione milliosmolale ⇒ le atm sono pari a 0,0224 e il punto di congelamento è di 0,00186 C°. Il plasma abbassa il punto di congelamento di –0,53 C°perciò l’osmolalità plasmatica sarà
0,53/0,00186 = 285 mOsm ≅≅≅≅ 300 mOsm.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELL’OSMOLARITA’
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELL’OSMOLARITA’
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELL’OSMOLARITA’
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento:
Il meccanismo più importante per la regolazione a lungo termine della pressione arteriosa sistemica.
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELL’OSMOLALITA’
DIABETE INSIPIDO(Centrale) ADH
DIURESINefrogenico
ANTIDIURESI ADH (SIADH)
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELL’OSMOLARITA’
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELL’OSMOLALITA’
Riassumendo:
la secrezione di ADH dipende da 2 stimoli fisiologici
[1] VARIAZIONI OSMOSTICHE
[2] VARIAZIONIVOLUMETRICHE
In più altri fattori (caldo, alcool, …)
a bassa pressione
ad alta pressione
centrali
epatici
angiotensina
osmocettoricentro della sete
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL LEC
L’aumento del LEC è verificabile nell’aumento di peso corporeo dell’individuo
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL LEC
Il carico filtrato dell Na+ è:
GFR x [Na+] pl
180 L/die x 145 mEq/L = 26100 mEq/die
9 gr →9 gr x 180L = 1620 gr/die
DIETA NORMALE : <1 % escreto = 260 mEq/die ≅≅≅≅ 16 gr
Esempio:
Escrezioni di Na+ ≥ 3% → 780 mEq/die ≅ 48 gr
500 mEq/die in più rispetto al normale
Se [Na+] pl = 145 mEq/die
500 mEq/die
= 3.5 L
145 mEq/L
il LEC si riduce di 3.5L
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL LEC
L’EUVOLEMIA è garantita dall’attivazione dei seguenti meccanismi:•Autoregolazione delle GFR •Bilancio glomerulo- tubulare•Aldosterone
…. se le variazioni di Na+ sono piccole ( nell’ambito del fisiologico).
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL LEC
Volume circolante efficace (VCE)
Sensori di volume
RENE
Escrezione di sodio
VCE = frazione del volume circolante che perfonde i tessuti con unapressione che è nel campo di valori fisiologici, cioè in grado di
mantenere a livelli sufficientemente elevati gli scambi plasma/interstizio e l’ultrafiltrazione renale.Nel soggetto normale varia al variare del LEC. In situazioni patologiche può accadere che ad es. si riduca la portata cardiaca, (malattie cardiache) che riduce VCE ma il LEC risulta aumentato.
VascolariBassa pressione
atri cardiacivasi polmonari
Alta pressioneseno carotideoarco aorticoapp. iuxtagl. Art.a.
Sistema nervoso centraleEpatici
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL LEC
…Quantitativamente il rene riesce ad eliminare il 6% di Na+.Da notare che in questo caso il bilancio glomerulo-tubulare non si attiva “efficacemente”.
NORMOVOLEMIA VCE AUMENTATO
GFR aumentata, simpatico inibito e P capillare peritubulare aumentato…
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL LEC
Per variazioni del VCE importanti è prevista una risposta integrata del rene e di altri apparati…
AUMENTO del VOLUME CIRCOLANTE EFFICACE
URODILATINA
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…Il rene risparmia tutto il Na+
VCE DIMINUITONORMOVOLEMIA
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Elevata diminuzione del VCE …
DIMINUZIONE del VOLUME CIRCOLANTE EFFICACE
VASOPRESSINA o ADH:
Azione sul RENE (V2) Volume circolante
“ sui VASI (V1) Resistenza periferica totale
SISTEMA RENINA ANGIOTENSINA (RAS)
Azione sul RENE controllo della GFR
Azione sui VASI controlla il tono della muscolatura liscia e probabile azione
trofica (angiogenesi e trofismo della parete).
Azione sul SNC interferenza con vasopressina, ACTH mineralcorticoidi e
glucocorticoidi
Probabile Azione sul MIOCARDIO
FATTORE NATRIURETICO ATRIALE (ANP)
Liberato 1) in seguito alla distensione della parete atriale (aumento acuto e cronico della
volemia, aumento del ritorno venoso (attività fisica) aumento dell’assunzione di Na+ con
la dieta o passando dall’ortostatismo al clinostatismo ) 2) tachicardia.
Il recettore è presente:
� sull’endotelio e sulla miocellula dei VASI
� sulle cellule glomerulari corticali secernenti mineralcorticoidi del SURRENE
� sulle cellule mesangiali del glomerulo e nella papilla del RENE (URODILATINA)
� sulle cellule ipotalamiche del SNC (inibisce la secrezione di vasopressina
Effetto biologico
� rilassa la muscolatura liscia, ( ⇑GMPc inibisce la liberazione di Ca++ dal reticolo sarcoplasmatico)
� riduce il volume circolante aumentando la permeabilità capillare e inducendo diuresi
� diminuzione dei livelli pressori (combinazione dei due effetti precedenti)
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento:
Il meccanismo più importante per la regolazione a lungo termine della pressione arteriosa
sistemica.Se aumenta la concentrazione di Angiotensina II (AII) in circolo, la curva si sposta?
Nell’Uomo per variazioni di assunzione sodio da 1/15x a 10x la PA varia solo di 17 mmHg.
Curva della funzione renale sotto carico di sodio
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL LEC
↑ Pc → ↑ USCITA LIQUIDO DAL CAPILLARE →→→→ EDEMA
Esempio:
- ↑ pressione venosa- scompenso cardiaco
- trombosi venosa
↓ πc
→ ↑ USCITA LIQUIDO DAL CAPILLARE →→→→ EDEMA
Esempio:
Malattie renali → ↑ albumina filtrataalbumina escreta
LIQUIDO INTERSTIZIALENon rientra nei vasi per ostruzione dei vasi linfatici → EDEMAEsempio: neoplasie
(le cellule neoplastiche possono diffondere nei linfonodi
provocando ostruzione)
Permeabilità del capillare→ ↑ liquido interstiziale
→ ↑ albumina nell’interstizio
→ EDEMA
Alterazioni delle forze di Starling inducono l’EDEMA
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DEL LEC
↓ πc
Es. variazioni [ALBUMINA]P
↑ Passaggio di liquidonell’interstizio
↓
OSTRUZIONE LINFATICA Esempio: neoplasie
Il liquido interstiziale è ostacolato ad entrare nei vasi↓
Esempio SCOMPENSO CARDIACO
Esempio TROMBOSI VENOSAEDEMA
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
7.8 MAX = 16 nEq/L [H+]pl
7.35
OTTIMALE = 40 nEq/L = [H+]pl.
COMPATIBILI CON 7.45
LA VITA
6.8 MIN = 160 nEq/L [H+]pl
pH ematico
ACIDI BASI
EXTRACELL. EXTRACELL.
CO2/HCO3-
HPO4--/H2PO4
-
Pr/Pr-to
CO2/HCO3-
HPO4--/H2PO4
-
Pr/Pr-to
INTRACELL.
INTRACELL.
HPO4--/H2PO4
-
Pr/Pr-to
60-80%
50%
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
Idratazione della CO2 ed eq. di HENDERSON - HASSELBALCH
CO2 + H2O H2CO3 HCO-3 + H+
=6.1
α
pH = 6.1 + lg 20
pH = 6.1 + 1.3
pH = 7.4
[ ] [ ][ ]32
3
COH
HCOHK
−+ ×=
[ ][ ][ ]32
3loglogCOH
HCOHK
−+
=
[ ] [ ]32
3logloglogCOH
HCOKH
−+ +−=−
2
3logCO
HCOKH
−
+= ρρ
03.040
24log1.6
×+=Hρ[ ]
2
3
03.0log1.6
CO
HCOH
ρρ
−
+=
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
Metabolismo del cibo produce acidi e basi.
1) GRASSI + CARBOIDRATI 15-20 moli/die di CO2
ACIDI VOLATILI
2) PROTEINE ac. Solforico
ac. Cloridrico
anioni = HCO3-
100 gr/die + 100 mM/die ACIDI NON VOLATILI
3) FOSFATI INGERITI /die + 30 mM/die
4) ANIONI ORGANICI - 60 mM/die di HCO3-
TOTALE 70 mM/die di ACIDI
H2SO4 + 2 NaHCO3 NaSO4 + 2CO2 + 2 H2O SALI di Na+ di
ACIDI forti con
HCO + NaHCO3 NaCl + CO2 + H2O rimozione diHCO3-
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
CARICO FILTRATO = 180 L/die x 24 mEq/die = 4320 mEq/die
T. PROSSIMALE ~ 80%
Bilancio G-TNa+/H+
↑↑↑↑ LEC →↓→↓→↓→↓Na+ riass. →→→→ ↓↓↓↓ HCO3-
↓↓↓↓ LEC →↑→↑→↑→↑ Na+ riass. →↑→↑→↑→↑ HCO3-
Riassorbimento del carbonato
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CARICO FILTRATO = 180 L/die x 24 mEq/die = 4320 mEq/die
T. DISTALE ~ 15-20%
Riassorbimento del carbonato
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CARICO FILTRATO = 180 L/die x 24 mEq/die = 4320 mEq/die
principale Intercalatasporgente
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FERRARA
Dipartimento di Scienze Biomediche e Terapie Avanzate - Sezione di Fisiologia Umana
Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
Escrezione di ACIDI TITOLABILI
=0,8
=0,2
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
Formazione di sali di ammonio
pH= pK + log [NH3] / [NH4+]
pK= 9,2
Degradazione della glutamina
20-500 mEq/die
NH3
+
H+
DC
NH3
+
H+
DCinterstizio Lume
NH3
+
H+
NH3
H+
Sale di
ammonio
NH3
+
H+NH4+
2Cl-
Na+
ASHLume
= glutamminasi
HCO3-
pH =CO2
Il RENE elimina
40-100 mEq/die di acidi fissi 30% come acido titolabile
70% come Sali di ammonio
URINA ACIDA
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
PCO2 = 40PCO2 = 60
PCO2 = 20
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
ACIDOSI RESPIRATORIA
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
ALCALOSI RESPIRATORIA
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
Compenso respiratorio dell’acidosi metabolica.
24
ACIDOSI METABOLICA
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Dipartimento di Scienze Biomediche e Terapie Avanzate - Sezione di Fisiologia Umana
Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE ACIDO-BASE
Compenso respiratorio dell’alcalosi metabolica.
24
ALCALOSI METABOLICA
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELLA K+mia
K+ intercellulare = 150 mEqL
K+ extracellulare = 5.5 mEq/L
Fattori “omeostatici” che favoriscono l’ingresso di K+ nella cellula sono:
•EPINEFRINA•INSULINA•ALDOSTERONE
Condizioni che fanno variare la [K+]pl
•Osmolalità plasmatica•Equilibrio acido-base•Lisi cellulare•Esercizio fisico
REGOLAZIONE DELLA K+mia
≈3,5 gr/die=
100mmol/L
+
+
+
-
-
-
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELLA K+mia
RENE E K+
Vengono sfruttati a seconda della situazioni i meccanismi di secrezione o di riassorbimento
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELLA K+mia
I fattori più importanti nella regolazione della [K+]pl sono:•[K+]pl
•Aldosterone•Equilibrio acido-base
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Corso di FISIOLOGIA UMANA – Prof.ssa GUANDALINI P.Argomento: REGOLAZIONE DELLA K+mia
ACIDOSI CRONICA →→→→ ACIDOSI METABOLICA DISSOCIATA
↑Secrezione K+
Acidosi extracellulare
Alcalosi intracellulare
Urine alcaline
ALCALOSI METABOLICA IPOPOTASSEMICA
Diarrea, vomito ecc. → ↓ [K+]pl → ↑[H+] intracell e ↓ [H+]pl →
→ ↑ pH = ALCALOSI METAB. CON ELIMINAZIONE DI URINE ACIDE