Il tubulo renale rappresenta la parte più estesa del nefrone, l'unità funzionale del rene. Esso ha la funzione di modificare, tramite processi di riassorbimento e secrezione, la composizione dell'ultrafiltrato prodotto dal glomerulo, fino ad ottenere l'urina.
Il tubulo renale ha una lunghezza complessiva di circa 30-40 mm (maggiore nei nefroni iuxtamidollari, minore nei nefroni corticali). L'estremità iniziale del tubulo, a fondo cieco, forma un calice a doppia parete che circonda il glomerulo e corrisponde alla capsula di Bowman. Il tubulo vero e proprio ha inizio in corrispondenza del polo urinifero del glomerulo, situato dal lato opposto al polo vascolare; a tale livello, infatti, il foglietto parietale (esterno) della capsula continua con la parete del tubulo. In questo modo l'ultrafiltrato raccoltosi nello spazio capsulare passa nel tubulo renale. Il tubulo renale si può suddividere in tre porzioni, differenti per struttura e funzione:
Il tubulo prossimale. L'ansa di Henle, che presenta un segmento discendente (sottile) e ascendente (in parte sottile e in parte spesso). Il tubulo distale. Il tubulo reuniente. Il tubulo collettore, a sua volta diviso in corticale e midollare. Il dotto collettore.
Anatomia
Tubulo prossimale (di primo ordine) Il tubulo prossimale, della lunghezza di circa 14 mm, inizia dal polo urinifero con un restringimento, o colletto, seguito da un tratto tortuoso che prende il nome di segmento contorto o convoluto. Esso riceve l'ultrafiltrato proveniente dallo spazio urinario della capsula di Bowman.
A seconda dell'ordine di grandezza di come lo si esamina, è possibile distinguere le seguenti porzioni: Segmento Divisione microscopica Divisione ultrastrutturale Descrizione Tubulo prossimale convolutoS1 Complessità cellulare elevataS2 rettoS3 Complessità cellulare ridotta
Anatomia microscopica La parete del tubulo prossimale è costituita da cellule a forma di piramide tronca, con la base rivolta verso l'esterno e l'apice che volge verso il lume. Alcuni autori le descrivono come cuboidali. A seconda del preparato fissato e in caso di abbondante filtrato glomerulare si può osservare una parete più sottile e un lume più ampio.
Nei comuni preparati in ematossilina-eosina, le cellule del tubulo hanno limiti non distinte citoplasma intensamente acidofilo, a causa della presenza di mitocondri;
In preparati con il PAS è possibile individuare nell'estremità apicale un evidente orlo a spazzola.
In preparati al microscopio elettronico, è possibile individuare, alla base delle cellule, una struttura bacillare, dovuta alla presenza di mitocondri a forma di bastoncino.
Dopo colorazione vitale, le cellule evidenziano granuli della sostanza iniettata, segno del fatto che il glomerulo ha assorbito il colorante iniettato. Questo introduce le specializzazioni che hanno adottato queste cellule, per meglio svolgere la loro funzione di assorbimento e trasporto di fluidi. Esse infatti dimostrano le seguenti caratteristiche: + Domini cellulari di SpecializzazioneNomeProprietàApicaleOrletto a spazzolacaratterizzato da microvilli impacchettati e rettiBaso-lateraleComplesso giunzionaleconsiste di giunzioni occludenti che sigillano lo spazio intercellulare (isolando così il lume del tubulo) e delle zone aderenti che mantengono l'adesione tra una cellula e l'altraLateralePlicae o piegheconsiste di processi appiattiti, che si alternano con quelli simili delle cellule adiacenti. Questi processi interdigitanti si possono estendere lungo tutta la lunghezza della cellula.BasaleStriature basaliConsiste di estensioni alla base pieni di mitocondri bacillari e orientati verticalmente rispetto alla superficie basale.Basale Fasci di actina di 6nmAll'estremità basale questi fasci di actina aiutano a regolare il movimento di fluido dallo spazio extracellulare basolaterale (attraverso la lamina basale del tubulo) verso l'adiacente capillare peritubulare. In preparati istologici ben effettuati, le stirature basali e l'orletto a spazzola aiutano a distinguere le cellule del tubulo prossimale da quelle degli altri tubuli.
Segue una porzione rettilinea, che decorre lungo il raggio midollare
Ansa di Henle Essa ha la forma di una U ed è composta da un braccio discendente, un'ansa e un braccio ascendente. La lunghezza dell'ansa è variabile, essendo molto maggiore nei nefroni iuxtamidollari, dove raggiunge l'apice delle piramidi, e minore nei nefroni corticali. Venne scoperta dall'anatomista tedesco Friedrich Gustav Jakob Henle e la sua funzione è quella di creare un gradiente di concentrazione nella midollare del rene.
Segmento sottile Al microscoprio ottico, è possibile distinguere almeno due tipologie di segmento sottile, uno con un epitelio "più squamoso" dell'altro.
Al microscopio elettronico, invece è possibile distinguere quattro tipi di cellule epiteliali nei segmenti sottili: +Cellula epitelialeFonteEpitelio di tipo I segmento sottile ascendente dei nefroni ad ansa corta segmento sottile discendente dei nefroni ad ansa cortaEpitelio semplice e sottile. Le cellule posseggono pochi organelli e quasi nessuna interdigitazione con le cellule circostanti;Epitelio di tipo II segmento sottile discendente dei nefroni nel labirinto corticale ad ansa lungaEpitelio più alto, con molti organelli e con piccoli e microvilli poco sviluppati; le interdigitazioni laterali variano a seconda della specie;Epitelio di tipo III segmento sottile discendente dei nefroni midollari ad ansa cortaEpitelio più sottile e con meno microvilli rispetto all'epitelio di tipo II; le interdigitazioni laterali sono completamente assenti:Epitelio di tipo IV nella "piegatura" del segmento discendente (quella che precede l'ansa vera e propria) dei nefroni ad ansa lunga; segmento sottile ascendente Epitelio semplice e sottile. Le cellule posseggono pochi organelli e molte interdigitazioni con le cellule circostanti.
Tubulo distale Il tubulo distale, ultimo tratto del nefrone, ha una lunghezza di circa 13-14 mm e inizia con un segmento rettilineo che rappresenta la prosecuzione del braccio ascendente dell'ansa. Il segmento rettilineo passa tra l'arteriola afferente e quella efferente del glomerulo; nel punto di attraversamento la struttura del tubulo si modifica a formare la macula densa. Il tubulo distale termina quindi con un segmento contorto o convoluto, connesso, mediante un piccolo tratto reuniente, con un dotto collettore.
Tubulo retto distale (braccio ascendente spesso) Come detto precedentemente, è parte dell'ansa ascendente dell'ansa di Henle ed è compresa nello spessore della midollare e della corticale (quivi è presente nei raggi midollari). In analogia al braccio sottile ascendente, trasporta ioni dal lume all'interstizio.
La parete comprende grandi cellule isoprismatiche, che si colorano debolmente con l'eosina, a causa della presenza di mitocondri (presenti anche nelle pieghe basali). I margini laterali non sono ben distinguibili, anche se numerose sono le pliche basolaterali. Il nucleo è apicale e causa un "rigonfiamento" della cellula nel lume. I microvilli sono presente, sebbene siano minori in quantità e sviluppo rispetto a quelli del tubulo retto prossimale.
Tubulo convoluto distale È localizzato nel labirinto corticale, ed è 1/3 in lunghezza (circa 5nm) lungo rispetto al tubulo convoluto prossimale.
Inizia in prossimità della macula densa fino al dotto reuniente.
Le cellule sono simili a quelle del tubulo retto distale, ma sono più alte e non hanno un orletto a spazzola ben sviluppato.
Fisiologia
Il tubulo renale è responsabile del riassorbimento selettivo del filtrato glomerulare e della secrezione tubulare. Alcune sostanze, come il glucosio e gli amminoacidi, vengono filtrate a livello del glomerulo renale, ma vengono poi completamente riassorbite a livello del tubulo renale, altre sono riassorbite solo parzialmente, altre ancora, invece, come la creatinina, viene riassorbita in minime quantità e quindi escreta in grandi quantità. Il tubulo renale regola l'escrezione di ciascun soluto quasi indipendentemente da quella di un altro attraverso sia il trasporto passivo (diffusione) sia il trasporto attivo (mediato da proteine di membrana). Dopo essere passato attraverso di esso il filtrato glomerulare viene modificato trasformandosi in urina. In media un uomo forma 1.400-1.500 mL di urina al giorno. Ogni giorno il tubulo renale riassorbe mediamente 25.000 mEq di sodio e 179 L d'acqua.
Il riassorbimento di ciascuna sostanza prevede varie fasi. Inizialmente la sostanza deve passare attraverso la membrana e il citoplasma delle cellule epiteliali del tubulo renale (via transcellulare) oppure attraverso gli spazi intercellulari (via paracellulare) sino al liquido interstiziale e poi da questo attraverso l'endotelio nei capillari peritubulari per ultrafiltrazione, generata dalle forze idrostatiche e colloido-osmotiche presenti tra il liquido interstiziale e i capillari peritubulari.
La velocità con cui ciascuna sostanza viene filtrata è definita carico filtrato (FL, filtered load) e corrisponde al prodotto della velocità di filtrazione glomerulare (VFG) per la concentrazione plasmatica (PC, plasma concentration) della data sostanza
Il riassorbimento tubulare permette di recuperare il 99% dell'acqua filtrata dal glomerulo e gran parte dei soluti. La velocità di riassorbimento media è di 124 mL/min, di solo 1 mL/min inferiore rispetto alla velocità di filtrazione glomerulare. In generale il riassorbimento attraverso i capillari peritubulari è definito al prodotto tra la forza netta di riassorbimento e il coefficiente di filtrazione del capillare. La forza netta di riassorbimento è la somma delle forze idrostatiche e colloido-osmotiche agenti a cavallo tra il capillare peritubulare e l'interstizio renale. La pressione idrostatica nei capillari peritubulari è di 13 mmHg, la pressione idrostatica del liquido interstiziale che vi si oppone è di 6 mmHg, la pressione colloido-osmotica plasmatica è di 32 mmHg, mentre quella dell'interstizio di 15 mmHg. Esiste quindi una differenza di 7 mmHg tra le forze idrostatiche e di 17 mmHg tra quelle colloido-osmotiche, per un totale di 10 mmHg di forza netta di riassorbimento diretta dall'interstizio all'interno dei capillari peritubulari, una forza uguale ma in direzione opposta rispetto alla forza netta di filtrazione a livello del glomerulo renale. Il coefficiente di filtrazione dei capillari peritubulari (Kf) è di 12,4 mL/min/mmHg.
Tubulo prossimale
Il tubulo prossimale è un tratto ad alta capacità di riassorbimento del tubulo renale. È costituito da cellule ricche di mitocondri, provviste di un esteso orletto a spazzola sul lato apicale della membrana plasmatica e di spazi intercellulari a livello della porzione baso-laterale della membrana che estendono la superficie disponibile per il trasporto delle varie sostanze.
Ha inizio in corrispondenza del polo urinifero (tubulare) del corpuscolo renale.
Il tubulo prossimale è rivestito da epitelio cilindrico semplice con orletto a spazzola (che aumenta la superficie di assorbimento). La funzione di questa struttura è il riassorbimento di acqua, ioni e nutrienti organici, dovuta alle cellule epiteliali. Quando questi soluti sono stati "eliminati" la forza osmotica spinge l'acqua attraverso la parete del TCP e nel circostante fluido interstiziale o fluido peritubulare.
Le sostanze che normalmente vengono assorbite sono sodio, calcio, magnesio, bicarbonato, fosfati e solfati.