da Leadership Medica n. 271 del 2009

Un modello fisiologico integrato

Lo studio della fisiologia del rene e dell’apparato cardio-vascolare hanno da tempo trovato diversi punti di contatto dai quali attualmente si evince l’esistenza di meccanismi integrati tra i due comparti funzionali. Uno storico fondamento è stato in passato enunciato da A.G. Guyton, secondo il quale “esiste la frazione renale,ovvero l’aliquota della portata cardiaca totale che passa attraverso il rene, e viene calcolata circa nel 21% della portata cardiaca, in quanto la portata cardiaca in un soggetto sano, adulto, di sesso maschile è circa 5600 cc/m’ e il corrispondente flusso ematico nei due reni è di circa 1200 cc/m’; questa frazione renale varia dal 12 % al 30% anche nel soggetto normale a riposo” (1).
Questo concetto di base ci ha portato a ritenere per molto tempo che la funzione “depurativa” renale, svolta attraverso un processo di filtrazione del plasma pervenuto all’interno dei glomeruli, fosse unicamente correlata alla massa ematica che giungeva ai glomeruli stessi, in funzione di quanta massa ematica il cuore potesse trasferire nella circolazione periferica. Da questo concetto scaturiva poi in clinica il concetto di “insufficienza renale pre-renale”, ovvero le disfunzioni renali scaturite da condizioni cardiache e/o sistemiche tali da comportare una riduzione della portata cardiaca.
Avevamo tutti pertanto la cognizione che il rene fosse un organo emodinamicamente passivo la cui efficacia funzionale dipendesse unicamente dalla quantità di sangue che il cuore gli destinava, riducendo o incrementando la filtrazione glomerulare in proporzione costante alla riduzione o all’aumento della funzionalità cardiaca. Ma già a partire dal 1984 Katoli descrive come fibre nervose renali afferenti possano trasmettere dal rene al diencefalo impulsi nervosi generatisi all’interno del parenchima renale sotto l’azione dell’adenosina e che tali impulsi provocano ipertensione arteriosa con incremento dei valori plasmatici di norepinefrina (2). Nel 1987 lo stesso Autore completa i suoi dati confermando l’esistenza di un “riflesso renale”, tra tessuto renale, sistema nervoso ortosimpatico e tessuto renale stesso (3). Nell’epoca attuale Ciriello J. (4), Johns E.J. (5) e Phillips J.K  (6) descrivono come tali afferenze neuronali renali giungano ai vari livelli del sistema nervoso centrale, interagendo con altri impulsi giunti da altri distretti, nella genesi delle efferenze neuronali discendenti orto-simpatiche, partecipando alla regolazione del flusso ematico sistemico, del tono vascolare e dell’ipertensione arteriosa.
A questo livello di conoscenze nasce nell’ambito della moderna fisiologia renale un primo concetto secondo cui il rene non assiste passivamente alle oscillazioni della portata ematica renale, limitandosi a filtrare il sangue che comunque gli arriva, ma possiede sensori chemiocettivi e meccanocettivi tramite i quali percepisce come il flusso ematico renale diminuisce o aumenta, per cui si generano in sede renale  diverse quantità di impulsi nervosi diretti al diencefalo e al tronco celebrale prossimale, che concorrono alla modulazione della attività ortosimpatica, provocando in questo modo effetti cardio-vascolari che,variando pressione arteriosa e frequenza cardiaca, correggono le suddette iniziali variazioni del flusso ematico renale.
Questa sequenza di impulsi efferenti ortosimpatici che giungono al rene provenendo dalle aree diencefalo-tronco celebrale prossimale, impulsi generati “anche” su “indicazione” del rene stesso, una volta pervenuti al tessuto renale si distribuiscono su fasci di fibre nervose che arrivano a specifiche aree intra-renali (arteriola afferente, arteriola efferente, macula densa, tubulo distale), stimolandone in modo dedicato le singole specifiche funzioni (7)(8)(9).
Abbiamo quindi un secondo concetto di fisiologia renale, secondo cui il rene provoca la modulazione della funzione ortosimpatica sistemica, auto-regolando le singole unità funzionali di sé stesso, e non solo la semplice perfusione ematica parenchimale.
Infine i recentissimi studi di fisiologia renale ad opera di Xu J. e Li G., tra il 2005 e il 2008, hanno evidenziato l’esistenza di un terzo ormone prodotto dal rene (oltre la renina e l’eritropoietina), che è stato chiamato “renalase”, che catabolizza in circolo la norepinefrina e altre catecolamine, con un meccanismo analogo alle monoamminossidasi (MAO) e la cui produzione renale è stimolata dall’incremento del livello ematico delle catecolamine stesse (10)(11)(12). Il rene può pertanto contrastare incrementi dell’attività ortosimpatica, garantendo dai danni renali e sistemici dell’ipertensione arteriosa e dello scompenso cardiaco.
Si conclude in sintesi che la moderna fisiologia renale, dopo trenta anni dagli enunciati di A.G. Guyton, considera il rene come un “sensore” chemio e meccanocettivo, che percepisce le oscillazioni emodinamiche  sistemiche e concorre alla loro regolazione neurovegetativa con quattro finalità: garantirsi la ottimale perfusione ematica ai fini della filtrazione glomerulare, regolare e coordinare l’azione dei vari comparti funzionali (arteriola afferente, arteriola efferente, macula densa, tubulo distale), contenere l’instaurarsi dell’ipertensione arteriosa sistemica e svolgere una concreta azione cardioprotettiva.
Emerge infine la necessità di nuovi studi atti a valutare come la fisiologica risposta cardio-vascolare a stimoli neuro-vegetativi possa correlarsi al grado di funzionalità renale, espressa dal livello di filtrato glomerulare (GFR), in modo da dimostrare che dove il GFR si riduca la funzione cardio-vascolare risulti tanto più alterata quanto più marcata è la riduzione del GFR.

Professor Maurizio Mingarelli
Medico Chirurgo
Specialista in Nefrologia
Docente a contratto in Fisiologia Umana - Dipartimento  di  Scienze  Biomediche Facolta’ di Medicina Universita’ di Foggia

Bibliografia

1. Guyton A.G.  Trattato di Fisiologia Medica  traduzione italiana IV’ edizione  Piccin Editore : pag 405 (1977)
2. Katoli R.E. et coll. J.Hypertension 2(4):349-359 (1984)
3. Katoli R.E. et coll  Clin. Exp.Hypertension A. 9 (1): 221-226 (1987)
4. Ciriello J. Curr. Hypertens.Rep. 4(apr):136-142 (2002)
5. Johns E.J. Experimental Physiology  90 (2) : 163-168 (2004)
6. Phillips J.K  Clin.  Exp. Pharmacol. Physiol. 32(5-6): 415-418 (2005)
7. DiBona G.F.  Am.J.Physiol.Regul.Integr. Comp.Physiol.279: R1517-1524 (2000)
8. Denton M.K.  Proceedings Australian Physiological Pharmacol-Society, 34: 85-91 (2004)
9. Eppel G.A.  Proceedings Australian Physiological Pharmacol-Society, 34: 93-104 (2004)
10. Xu J. J.Clin.Inv. (115): 1275-1280 (2005)
11. Xu J. Curr. Opin. Nephrol. Hypertens. (16): 373-378 (2007)
12. Li G. Circulation  117(10) : 1277-1282 (2008)

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