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Anatomia e fisiologia del rene

Anatomia e fisiologia del rene

Quest’area del sito è dedicata al cancro del rene. Per introdurre tale argomento, si propongono alcune informazioni di base sull’apparato urinario, con un approfondimento maggiore su anatomia e fisiologia del rene. Si farà anche un cenno generale alle principali malattie di questo organo.

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L'apparato urinario

La filtrazione del sangue, con la produzione e l‘eliminazione dell’urina, è la principale funzione dell’apparato urinario ed è una funzione essenziale per la sopravvivenza. Infatti, quando è impedita, da danni o da alterazioni funzionali, l’azione degli organi che compongono tale apparato, si può ricorrere solo al trapianto di rene o all’emodialisi, una procedura di smaltimento di sostanze di scarto e tossiche attuabile con appositi dispositivi esterni all’organismo. Oltre alla funzione di emuntorio renale, con produzione di urina, il rene ne ha altre, come la secrezione di ormoni. L’apparato urinario può essere distinto in reni e vie urinarie. Di seguito la lista completa degli organi che lo compongono. In questa scheda si forniranno alcuni dettagli di anatomia e di fisiologia del rene.

Gli organi che compongono l’apparato urinario sono:

Rene

Anatomia

Gli organi come i reni si definiscono “pari” perché ce ne sono due. I reni sono disposti ai lati della colonna vertebrale, in uno spazio denominato retroperitoneale. Ciò vuol dire che i reni non si trovano nella stessa cavità, circondata dal peritoneo, in cui ci sono gli organi dell’apparato gastroenterico, ma al suo esterno, fra peritoneo e parete posteriore dell’addome. Il rene ha la forma di un fagiolo e il suo margine, o polo, superiore arriva all’altezza della 12° vertebra toracica e il polo inferiore a livello della 3° vertebra lombare. Il rene di destra è posizionato lievemente più in basso del sinistro. Nel maschio adulto un rene normale pesa dai 125 ai 170 grammi, nella femmina tra 115 e 155 grammi. Riferendosi alla forma a fagiolo del rene, il suo margine concavo è rivolto verso l’interno e presenta una fessura, denominata ilo, attraverso la quale arrivano nell’organo l’arteria renale e i nervi e ne escono la vena renale e la prima parte della via urinaria chiamata pelvi o bacinetto renale.

Struttura del rene

Osservando una sezione longitudinale del rene, si notano due zone diverse. Una, più esterna, è definita corticale, e quella più interna detta midollare. La porzione midollare è costituita da numerose strutture di forma grossolanamente triangolare, denominate piramidi renali, che convogliano l’urina in strutture chiamate calici renali. Questi, a loro volta, convergono verso Ia pelvi renale. Dalla pelvi, le urine vengono convogliate nell'uretere. L’osservazione al microscopio del tessuto del rene permette di individuare il nefrone, che è l'unità funzionale dell’organo, nel senso che ciascun nefrone è in grado di svolgere la funzione di produzione delle urine e l’insieme dell’attività dell’organo dipende dalla somma delle funzioni di tutti i nefroni. In un rene è presente circa un milione di nefroni. Ciascun nefrone è formato da un glomerulo e da un tubulo. Questo, a sua volta, termina nei dotti o tubuli collettori. Il glomerulo è formato da un gomitolo di vasi capillari, che si formano a partire da un'arteriola definita afferente e confluiscono nell'arteriola efferente.

Il glomerulo

Il glomerulo è contenuto in una capsula a forma di coppa, chiamata capsula di Bowman, che raccoglie un liquido, la pre-urina, che filtra attraverso il glomerulo, e lo riversa nei tubuli renali. Il tubulo renale è formato da un primo tratto, tubulo contorto prossimale, e da un segmento finale, il tubulo contorto distale. Fra il tubulo contorto prossimale e quello distale c’è un altro condotto, l'ansa di Henle, nella quale è possibile distinguere una branca discendente e una ascendente. Il tubulo distale di ciascun nefrone risale posteriormente alla capsula di Bowman e converge nell’angolo formato dalle arteriole afferente ed efferente. Nella zona posta all’incrocio fra le arteriole afferente ed efferente e il tubulo contorto distale è presente una struttura, chiamata apparato iuxtaglomerulare, della quale fanno parte le cellule iuxtaglomerulari, che secernono la renina, e la cosiddetta macula densa. L’insieme di queste strutture rappresenta la centrale di controllo della funzione del nefrone, in grado di rilevarne alterazioni e di attuare i necessari interventi correttivi. Il tubulo contorto distale si immette nel tubulo collettore. Più tubuli collettori provenienti da differenti nefroni si riuniscono e formano le piramidi renali.

Fisiologia

La funzione principale del rene è quella di filtrare, il più selettivamente possibile, le componenti del sangue da eliminare con le urine, riassorbendo quelle escrete alla prima filtrazione, ma troppo utili all’organismo per essere perse in quantità eccessive. Fra cataboliti eliminati con le urine in maggiore quantità ci sono urea, acido urico, creatinina, ammoniaca, oltre a farmaci, loro derivati e varie sostanze estranee all'organismo. A questa funzione principale ne sono correlate altre, come la regolazione dell'equilibrio acido-base e del bilancio idro-elettrolitico, il mantenimento del volume del sangue circolante e la regolazione della pressione arteriosa. Il rene è anche un organo endocrino, in quanto produce ormoni come eritropoietina e la renina. L’eritropoietina stimola la produzione di globuli rossi. La renina è prodotta dalle cellule iuxtaglomerulari e trasforma una molecola denominata angiotensinogeno in angiotensina I. Nel fegato e nel polmone l'angiotensina I è trasformata a sua volta, grazie all’enzima convertitore dell’angiotensina (Angiotensin Converter Enzyme: ACE), in angiotensina II. L’angiotensina II ha un potente effetto diretto di vasocotrizione e uno di stimolo della secrezione di aldosterone e cortisolo. Tornando alla renina, la sua produzione è influenzata da diversi fattori, fra i quali la pressione arteriosa.  Infine nel rene si producono grandi quantità di prostaglandine che regolano, tra l’altro, il flusso fisiologico del sangue nel rene. Il flusso ematico fisiologico nel rene è di circa 1200 ml al minuto, ciò vuol dire che nel rene passa, in un minuto, quasi il 25% del volume totale del sangue. La maggior parte di questo volume, circa l’80%, viene filtrata attraverso il glomerulo e tale filtrazione produce la già citata pre-urina, che è raccolta nella capsula di Bowman e poi fatta defluire nel lume del tubulo prossimale. La differenza più importante, fra la composizione della pre-urina e quella del plasma, è che la prima è quasi priva di proteine, in particolare di albumina e globuline, e di grassi. Infatti, la membrana basale del glomerulo non lascia passare sostanze di peso molecolare superiore a 70.000 Dalton. Di pre-urina ne vengono prodotti 120 mI al minuto, per un totale di 170-180 litri nelle 24 ore, una quantità molto grande, rispetto al volume del sangue, che è di circa 5 litri. D’altra parte, dalla pre-urina viene riassorbita una quantità di acqua talmente ingente, da arrivare a un volume finale di urina nelle 24 ore di soli 1-1.5 litri. Questo rende evidente l’importanza della funzione di riassorbimento che si verifica nelle parti del nefrone a valle della capsula di Bowman. Ad esempio, nel tubulo prossimale si verifica il riassorbimento, ovvero il passaggio dal tubulo stesso al capillare, di circa l’80-85% dell’acqua contenuta nella pre-urina, insieme alla totalità del glucosio, del potassio e degli aminoacidi, di circa il 70% del sodio ed il 60% dell’urea. Il sodio viene riassorbito con meccanismo attivo e, nel passaggio verso il sangue, trascina con sé il cloro, richiamando acqua con meccanismo di osmosi. Per quanto riguarda il riassorbimento del glucosio, va ricordato che c’è un limite alla capacità delle cellule tubulari di riassorbirlo, definita soglia renale del glucosio. Tale limite viene annullato in presenza di valori glicemia superiori a 180 mg/dl. In queste condizioni, il glucosio passa nelle urine e compare glicosuria. Nell'ansa di Henle avviene un’ulteriore concentrazione dell'urina, rispetto alla pre-urina, che comporta una modulazione del bilancio fra eliminazione e ritenzione di elettroliti, per mantenere l’equilibrio idroelettrolitico. La composizione dell’urina continua a subire modificazioni anche nel tubulo distale e nei dotti collettori, nei quali si ha un ulteriore recupero del sodio, scambiato con il potassio. Fra i sistemi di regolazione della formazione e della composizione delle urine c’è quello dell’aldosterone. Questo ormone, definito mineralcorticoide, viene prodotto nella zona corticale del surrene, a partire dal colesterolo, e  la sua sintesi è stimolata dalla renina. Sul rene esercita un effetto di riduzione della produzione di urina la vasopressina, prodotta nell'ipofisi. Tutti i meccanismi di riassorbimento di acqua attivi nei tubuli distali del nefrone contribuiscono a mantenere l'equilibrio acido-base.

Patologia

I reni possono subire danni e alterazioni di vario tipo e provocati da diverse cause. Dalle infezioni acute e croniche ai processi infiammatori, dei quali sono frequenti quelli dovuti a meccanismi autoimmunitari. Fra le alterazioni funzionali più caratteristiche di questo organo c’è la calcolosi o litiasi renale, cioè la formazione di calcoli nel rene o nelle vie urinarie. La forma più grave di insufficienza funzionale è l’insufficienza renale, cioè una riduzione della funzione renale nel suo insieme, che progredisce in mesi o anni. La riduzione della funzione viene classificata in 5 stadi e ogni stadio segna il passaggio ad un livello di funzione renale più basso e peggiore del precedente e viene quantificato in base ai livelli ematici di creatinina. Qualsiasi patologia renale che determini un danno a carico dei nefroni o la perdita di una parte di essi, costringe i nefroni rimasti a intensificare la loro attività. In questo modo il danno iniziale è compensato del tutto o in parte e, se non è troppo grave, non si manifesta clinicamente. Intanto, però, il sovraccarico di lavoro continua a danneggiare l’organo. Superata la soglia entro la quale i meccanismi di compensazione riescono a “mascherare” l’insufficienza, l’incapacità del rene di svolgere correttamente la funzione di filtro si manifesta clinicamente. Le glomerulonefriti sono le patologie più spesso all’origine dell’insufficienza renale cronica. Le glomerulonefriti consistono in varie malattie, anche diverse tra loro per alcuni aspetti, ma accomunate dalla localizzazione del danno nel glomerulo renale. A volte la diagnosi di insufficienza renale è formulata sulla base di un aumento della creatininemia, perché fino a quel momento l’insufficienza funzionale è progredita in maniera subclinica. Quando presenti, i segni e i sintomi più frequenti sono: ipertensione arteriosa, edemi periferici o episodi di edema polmonare, aumento della concentrazione dell’azoto e del potassio nel sangue e anemia, dovuta alla carenza di eritropoietina. Da quanto sopra riportato, si può comprendere che i segni e i sintomi più gravi compaiono solo in stati avanzati, ma che molti meccanismi di danno progrediscono fin dalle fasi più precoci. Due parametri di laboratorio, fondamentali nella diagnosi e nel monitoraggio dell’insufficienza renale, sono: creatininemia e azotemia. Si possono distinguere tre tipi di approcci terapeutici all’insufficienza renale. Uno riguarda le patologie che hanno provocato il danno d’organo, ad esempio le glomerulonefriti autoimmuni che richiedono terapie con immunomodulatori. Un altro approccio concerne le alterazioni che si associano all’insufficienza renale: dall’ipertensione, all’aterosclerosi. Infine, l’insufficienza renale di per sé si affronta con la dialisi o il trapianto, dal momento in cui raggiunge lo stadio 5. Per quanto riguarda la dialisi, essa viene dosata sulla base della quantità di urea che va rimossa dal sangue. Quanto minore è l’efficacia dei reni nell’eliminare l’urea, tanto maggiore è la dose di dialisi da “somministrare”. La principale causa di decesso dei soggetti con insufficienza renale, è costituita dagli eventi cardiovascolari, a prescindere dallo stadio di insufficienza funzionale raggiunto. L’emodialisi prolunga sensibilmente l’aspettativa di vita, ma penalizza la qualità di vita. L’emodialisi domiciliare mantiene i vantaggi sulla sopravvivenza, associati ad una minore penalizzazione della qualità di vita. Il trapianto migliora la sopravvivenza a lungo termine e la qualità di vita, ma è gravato da una discreta frequenza di complicanze a breve termine.

Vie urinarie

Pelvi o bacinetto renale: struttura cava, a forma di imbuto, che raccoglie l'urina prodotta nel rene e la convoglia negli ureteri.

Uretere: organo cavo pari e simmetrico della lunghezza di 25-30 cm e del diametro variabile da 3-4 mm a 8 mm. La parete è formata da diversi strati muscolari e il lume è tappezzato da una mucosa. L’uretere sbocca nella vescica.

Vescica: organo cavo situato nel bacino, posto tra gli ureteri e l’uretra, in esso si raccolgono le urine prima della minzione. Nel maschio, ha rapporti con prostata e vescichette seminali e, nella femmina, con il collo dell’utero e con la vagina. Sul di dietro, nel maschio, contrae rapporti con il retto e nella femmina con l’utero. La parte della vescica da cui esce l’urina verso l’uretra è chiamata collo vescicale e ha una struttura specifica che serve a impedire la fuoriuscita involontaria dell’urina nell’uretra.

Uretra: condotto che collega la vescica con l’esterno dell’organismo e costituisce quindi l’ultima parte delle vie urinarie. Nel maschio è lunga 16-18 cm e, oltre che al passaggio dell’urina, serve anche a quello del liquido seminale. Il diametro non è uniforme. Lo sbocco dell’uretra verso l’esterno, chiamato meato uretrale, nel maschio è una fessura situata all’estremità del glande. Nello stesso sesso, l’uretra è tappezzata, internamente, da una mucosa ricca di piccole estroflessioni e di ghiandole. Nella femmina l’uretra è molto più corta, circa 3 cm, e il meato uretrale è nella parte più esterna della vagina.

Vedere anche nella sezione Cancro del Rene

Tommaso Sacco

Riferimenti

  • https://www.aiom.it/linee-guida/linee-guida-aiom-2018-tumori-del-rene/
  • https://www.cancer.org/cancer/kidney-cancer.html
  • https://www.aimac.it/libretti-tumore/cancro-rene
  • RJ Motzer e coll. Avelumab plus Axitinib versus Sunitinib for Advanced Renal-Cell Carcinoma. N Engl J Med. 2019 Feb 16.