L'apparato escretore e la pelle

L'organismo umano, come quello di tutti gli animali su­periori è capace di mantenere condizioni costanti nel suo interno. Questa capacità viene indicata con il nome  di omeostasi. Oltre a regolare la temperatura interna gli animali sono capaci di mantenere estremamente costanti le caratteristiche chimico-fisiche dei liquidi interni, in particolare modo del sangue. Con il nome complessivo di caratteristiche chimico-fisiche si intende una gamma abbastanza vasta di proprietà quali la concentrazione di diversi ioni (cal­cio, sodio, potassio), di molecole organiche (per esempio il glucosio), l'acidità' (pH) e la concentrazione osmotica che dipende dalla quantità complessiva di sostanze pre­senti in soluzione.

Il dispositivo principale per mantenere costanti le carat­teristiche del sangue e quindi indirettamente di tutti gli altri liquidi interni, è rappresentato dai reni. Di solito si dice che i reni filtrano il sangue eliminando da esso tutti i prodotti di rifiuto. In omaggio a questa definizione l'in­sieme dei reni e delle vie urinarie viene comunemente chiamato apparato escretore. I reni inoltre non eliminano solo dei " prodotti di rifiuto " nocivi, ma qualunque sostanza anche utilissima per l'organismo che si accumuli nel sangue in quantità eccessiva, in modo da alterare le sue caratteristiche abi­tuali (es. glucosio).

I reni inoltre mantengono costante la quantità dei liquidi interni ed in particolare del plasma, eliminando l'acqua introdotta in eccesso nell'organismo.

La funzione dei reni nell'organismo si manifesta con la produzione dell'orina, che è una soluzione acquosa di varie sostanze tra le quali prevalgono sali minerali e composti azotati derivati in massima parte dalla demoli­zione delle proteine. Il più importante di questi composti

NH₂

È l'urea:   C = O

NH₂

Il colore giallo dell'orina è dovuto a composti del tipo dei pigmenti biliari che derivano dalla demolizione dell'emoglobina.

I reni riescono dunque a mantenere costante la composizione del sangue variando quella dell'orina.

I reni

I reni hanno la forma di due grossi fagioli di color rosso scuro, lunghi circa 10 cm e larghi 5. Essi sono addossati contro la parete dell'addome a fianco delle vertebre lombari e sono ricoperti dal peritoneo. Ciascun rene è circondato da una capsula connettivale.

La zona centrale del rene corrispondente alla concavità del fagiolo prende il nome di ilo renale: da esso entrano ed escono i principali vasi ed i primi tratti delle vie urinarie.

Sezionando longitudinalmente un rene si distinguono nettamente due zone: una esterna più com­patta detta corteccia; l'altra più interna detta midolla suddivisa in lobi, i quali sono det­ti piramidi.

Le piramidi appaiono tutte striate per la presenza di numerosi canali­coli paralleli in cui si forma e si raccoglie l'orina. Nel labirinto renale si possono distinguere dei noduli, i glomeruli del Malpighi.

L'unità funzionale del rene è il NEFRONE. Ogni singolo nefrone compie la funzione di filtrazione del san­gue e produzione dell'orina propria del rene intero.

Nei nefroni sono presenti dei glomeruli, formati da un'arteriola, detta arteriola afferente,

che si divide in numerosi capillari, i quali dopo un breve ma tortuoso percorso si riuniscono dando origine ad un'altra arteriosa detta efferente.

La rete capillare del glomerulo è dunque intercalata tra due arterie anzichè tra un'arteria e una vena, come accade normalmente. Il glomeru­lo, cioè la rete capillare interposta tra le due arte­rie, è circondato da un rivestimento epiteliale il quale prende nome di capsula di Bowman. Questa capsula è formata da due strati, uno dei quali è strettamente aderente alle anse capillari, mentre l'altro si continua con un lungo tubulo detto tubu­lo renale dal decorso oltremodo tortuoso e compli­cato. Il primo tratto di esso, immediatamente adia­cente al glomerulo, presenta numerose anse e viene chiamato tubulo contorto prossimale. Segue un lungo tratto rettilineo con cui il tubulo esce dalla zona glomerulare e si porta verso la parte più inter­na dell'organo in corrispondenza delle piramidi. A questo livello il tubulo descrive una brusca ansa (ansa di Henle) e ritorna con un altro segmento ret­tilineo nella zona dei glomeruli. Dopo un altro tratto ricco di circonvoluzioni complicate (tubulo contorto distale), il tubulo sbocca infine in uno dei canali collettori che raccolgono l'orina già elabora­ta e si aprono, come abbiamo detto, a livello della sommità delle piramidi.

Quanto all'arteriola che esce dal glomerulo essa si ramifica nuovamente formando una fittissima rete di capillari che circonda i tubuli. I capillari si rac­colgono a formare una vena, per cui questa secon­da rete capillare, a differenza di quella del glome­rulo, è una normale rete arterio-venosa. Le vene che si formano dalla riunione di questi capillari si riuniscono à loro volta e formano le vene renali le quali scaricano il sangue nella vena cava ascenden­te.

Le due fasi dell'attività del rene: ultrafiltrazione e riassorbimento

La formazione dell'orina avviene attraverso due processi: l'ultrafiltrazione del plasma a livello dei glomeruli ed il riassorbimento di buona parte dell'acqua e dei soluti filtrati a livello dei tubuli re­nali.

L 'ultrafiltrazione

Il sangue che entra nei capillari del glomerulo attraverso l'arteriola afferente è sottoposto ad una notevole pressione causata principalmente dal minor diametro dell'arteriola efferente rispetto a quella afferente. Spinta da questa  pressione parte del plasma filtra attraverso la sottilissima parete dei capillari glomerulari ed oltrpassata la capsula di Bowman, finisce nel lume del tubulo renale.

Il liquido che si raccoglie nel tratto iniziale del tubulo detto ultrafiltrato glomerulare, ha una composizione praticamente identica a quella del plasma sanguigno. L'unica differenza è rappresentata dall'assenza di proteine, le cui molecole, grosse per passare attraverso la parete dei capillari restano nel sangue insieme agli elementi urati. Il glomerulo si comporta dunque come un ultrafiltro con pori estremamente piccoli.

Quanto più piccoli sono i pori di un filtro, più elevata sarà la pressione necessaria per forzare un liquido attraverso di esso.

Il riassorbimento

Gran parte dell'ultrafiltrato viene riassorbito durante il suo percorso lungo il tubulo renale. Dal lume del tubulo renale passa nelle cellule epiteliali, che ne costituiscono la parete e da queste attraverso il liquido interstiziale passa nei capillari che circondano i tubuli.

Il riassorbimento non avviene in modo uguale tutte le sostanze presenti nell'ultrafiltrato:

I tubuli sono capaci di scegli­ere le sostanze che devono ritornare nel sangue e quelle che devono uscire dall'organismo attraverso l'urina.

Tra i composti in gran parte riassor­biti dai tubuli menzioniamo l'acqua e numerosi ioni inorganici (Cl - ) e il sodio (Na +).

La funzione di selettività è affidata esclusivamente alla parete tubulare del nefrone mentre il glomerulo filtra indifferentemente i componenti del plasma senza esercitare un controllo.

Il riassorbimento tubulare svolge anche il compito di riassorbimento attivo.

Le sostanze riassorbite attivamente tenderebbero spontaneamente a diffondere dai capillari sangui­gni al lume del tubulo seguendo il gradiente di con­trazione, se non ci fossero le cellule tubulari a "pomparle" in senso inverso spendendo una certa quantità di energia (es. glucosio)

Che cosa uccede nel tubulo contorto prossimale

Nel tubulo contorto prossimale viene riassorbito l'80% dell'ultrafiltrato glomerulare. Questo rias­sorbimento è obbligato, cioè avviene sempre indi­pendentemente da quella che sarà la concentrazio­ne finale dell'orina. In questo tratto avviene quasi tutto il riassorbimento attivo del glucosio, degli amminoacidi e degli ioni fosfato.

Nell'orina viene secreto circa il 50% dell'urea ultrafiltrata nel glomerulo. Il filtrato glomerulare, dunque, si riduce notevol­mente di volume e cambia di composizione. La sua concentrazione osmotica si mantiene però uguale a quella del plasma.

Che cosa succede nell'ansa di Henle

Il cambiamento di concentrazione dell'ultrafiltrato che porterà alla formazione dell'orina avviene lun­go i due tratti rettilinei dell'ansa di Henle.

Il tratto discendente lascia passare liberamente l'ac­qua e gli ioni, in particolare lo ione Na +. Il ramo ascendente è invece impermeabile all'acqua ed espelle continuamente Na + attraverso un meccani­smo di trasporto attivo contro un gradiente di con­centrazione. Il massimo di espulsione di Na + si ha nella parte bassa del ramo ascendente così che in questa zona nel liquido interstiziale si ha la più alta concentrazione di Na +.

L'ultrafiltrato che arriva dal tubulo contorto pros­simale è ISOTONICO rispetto al plasma ma, via via che si muove lungo il ramo discendente dell'ansa di Henle, si concentra perdendo acqua ed assorbendo Na + e così si mette in equilibrio osmotico con il liquido interstiziale.

Quando l'ultrafiltrato risale l'ansa si ridiluisce perchè il sodio viene attivamente espulso.

Lungo i due rami dell'ansa di Henle il liquido si muove in due sensi opposti concentrandosi in discesa grazie al gradiente di Na + nel liquido interstiziale e diluendosi ancora più fortemente in salita grazie all'attività della pompa che espelle il sodio.

Si verifica quindi una forte diluizione dell'ultrafiltrato glomerulare rispetto al plasma la cui concentrazione nei capillari che circonda l'ansa di Henle si tiene in equilibrio con quella del liquido interstiziale seguendone le variazioni.  La diluizione dell'ultrafiltrato nell'ansa di Henle rende dunque possibile l'eliminazione di un eccesso di acqua nel sangue.

Che cosa succede nel tubulo contorto distale

Nel tubulo contorto distale si completa il riasso mento degli ioni ed avviene il riassorbimento facoltativo dell'acqua. Se l'organismo deve risparmiare acqua, questa viene riassorbita sia nel tubulo contorto distale che nel tubulo collettore.

Se invece l'organismo deve eliminare acqua, questa non viene riassorbita e viene prodotto un grande volume di orina diluita.

L'espulsione attiva di Na + a livello del ramo ascendente dell'ansa di Henle rende così possibile sia la diluizione che la concentrazione dell'orina rispetto al plasma.

Il riassorbimento facoltativo che avviene nel tubulo contorto distale è regolato da due ormoni: l'ormone antidiuretico o vasopressina secreto dall'ipofisi che agisce sul riassorbimento dell'acqua, e l'aldosterone, secreto dalle surrenali, che regola il riassorbimento dei sali.

volu­me della massa sanguigna diventa troppo piccolo: è troppo scarsa la quantità d'acqua presente nel sangue e varia immediatamente il valore norma­le della pressione del sangue

en­trano in eccitazione gli appositi pressocettori (cioè i recettori delle variazioni di pressione) posti alla bi­forcazione delle carotidi

Questi recettori inviano un impulso all'ipofisi stimolandola a secernere più or­mone antidiuretico.

viene riassorbita più acqua e la pressione torna normale.

Appena la pressione si normalizza cessa automaticamente lo stato di eccitazione dei recettori della pressione sanguigna e di conseguenza l'ipofisi non viene più stimolata a produrre una quantità di ormone maggiore del normale.

L'ormone antidiuretico e l'aldosterone agiscono a livello dell'epitelio che riveste i tubuli renali varian­done la permeabilità all'acqua e regolando il tra­sporto attivo di ioni. In presenza di ormone anti­diuretico gli epiteli del tubulo contorto distale e del collettore che sono impermeabili all'acqua diventa­no permeabili così che dal tubulo può uscire l'ac­qua richiamata dal liquido interstiziale che è più concentrato.

Le vie urinarie

La sommità forellata delle piramidi renali in cui si aprono i canali collettori prende il nome di papilla renale. Le papille renali si aprono nel bacinetto renale dal quale parte un lungo canale, l'uretere che sbocca in un sacco, la vescica, dotata di una robu­sta parete muscolare. Dalla vescica l'urina è espul­sa attraverso l'uretra che nel maschio si apre all'estremità del pene, nella donna nella vulva an­teriormente alla vagina. L'orina fluisce continua­mente dagli ureteri nella vescica, la quale viene svuotata a periodici intervalli.

La pelle

Il rene non rappresenta l'unica via attraverso cui l'acqua viene eliminata. Una certa quantità d'acqua viene eliminata attraverso la superficie degli alveoli polmonari e attraverso la pelle con il sudore che viene prodotto dalle ghiandole sudorifere.

Come è fatta la pelle

La pelle è fatta esternamente da un epitelio stratificato detto EPIDERMIDE e internamente da una zona connettivale detta DERMA.

EPIDERMIDE

E' formata da numerosi strati, il più esterno è detto strato corneo costituito da cellule morte che degenerando si trasformano in scagliette che contiene la cheratina (proteina ricca di zolfo).

Negli strati successivi si notano dei granuli scuri di melanina che è una sostanza derivata dall'amminoacido tirosina che dà colore alla pelle.

Lo strato più interno dell'epidermide si chiama strato germinativo o del Malpighi ed è formato da cellule che si dividono continuamente e che sostituiscono gli strati più esterni che cadono.

Le cellule epidermiche infatti sono elementi labili di breve durata.

DERMA

E' formato da un tessuto connettivo fibroso denso ed è costituito da molti vasi sanguigni e diramazioni nervose.

In superficie il derma forma una serie di rilievi e di solchi rivestiti dall'epidermide.

Sotto la pelle si trova una zona di connettivo lasso detta SOTTOCUTANEO che può essere sede di un abbondante tessuto adiposo.

PELI: sono cilindretti di cellule epidermiche morte, cheratinizzate e pigmentate.

Ogni pelo si sviluppa in un follicolo (piccola zona di epidermide introflessa nel derma in modo di formare uno stretto canale) il cui fondo è dilatato (bulbo) e contiene cellule epiteliali che dividendosi fanno crescere i peli.

La vita di un pelo nel corpo umano è di 2-5 anni.

GHIANDOLE SEBACEE: sono annesse ai peli e sboccano nel follicolo; secernono il sebo (una sostanza grassa che lubrifica la pelle mantenendola morbida e impermeabile all'acqua).

GHIANDOLE SUDORIFERE: sono formate da un lungo tubulo la cui estremità è riavvolta su se stessa a gomitolo; secernono il sudore (soluzione diluita di urea, NaCl e sali minerali).