Osmoregolazione

Meccanismi di osmoregolazione

Gli organismi si dividono in due gruppi in base al tipo di osmoregolazione. Questi due gruppi vengono definiti osmoconformatori e gli osmoregolatori.

Gli osmoconformatori comprendono gli invertebrati marini. Essi regolano l'osmolalità del loro corpo per adattarla all'ambiente in cui vivono, anche se la composizione ionica all'interno del loro corpo può essere diversa da quella dell'ambiente circostante.

Gli osmoregolatori sono invece i mammiferi, i pesci e la maggior parte degli animali in generale. Gli osmoregolatori regolano strettamente un'osmolalità interna diversa da quella dell'ambiente. Questi organismi hanno organi specializzati che controllano attivamente l'assorbimento e l'escrezione di sale per mantenere costante l'osmolalità del loro corpo.

Osmoregolazione nell'uomo

Circa il 60% del corpo umano è composto da liquidi. Questa quantità può variare leggermente tra gli individui in base al sesso, all'età e alla massa muscolare magra.

I fluidi del corpo umano sono separati in due comparti principali, interno ed esterno delle cellule. Circa 2/3 dell'acqua contenuta nel nostro corpo si trova nei fluidi intracellulari (ICF); il restante 1/3 costituisce il fluido extracellulare (ECF). I fluidi extracellulari sono costituiti dai fluidi contenuti tra le cellule (fluido interstiziale) e dal plasma sanguigno. Un'alterazione della pressione osmotica di uno di questi compartimenti può provocare uno squilibrio nel movimento dell'acqua tra di essi e quindi alterare la concentrazione dei loro elettroliti. Inoltre, una diminuzione del volume plasmatico può portare a un abbassamento della pressione sanguigna con gravi conseguenze.

Figura 2. La posizione anatomica dell'ipotalamo

Gli osmorecettori rilevano le variazioni della pressione osmotica del sangue e sono situati principalmente nell'ipotalamo. Questi cambiamenti vengono trasmessi al centro di controllo dell'ipotalamo. Se il sangue è troppo concentrato, gli osmorecettori lo rilevano e l'ipotalamo risponde stimolando la sete e aumentando il rilascio dell'ormone antidiuretico (ADH) anche noto come vasopressina. L'ADH è un ormone endocrino (un messaggero che viene rilasciato direttamente nel sangue) che ha come bersaglio i reni e aumenta il riassorbimento di acqua. Se il sangue risulta troppo diluito, l'ipotalamo diminuisce il rilascio di ADH, consentendo di espellere più acqua nelle urine.

Questo meccanismo è controllato da un feedback negativo. Non appena la pressione osmotica del sangue viene riportata al suo valore ottimale, anche la risposta dell'ipotalamo torna al suo valore di base. Questo processo permette di mantenere l'osmolalità del sangue a un valore relativamente costante.

Figura 3. Regolazione dei livelli di idratazione corporea grazie al meccanismo a feedback negativo operato dall'ormone antidiuretico (ADH)

Struttura e ruolo dei reni

I mammiferi hanno due reni situati nella parte posteriore della cavità addominale, ai lati del midollo spinale. I reni sono organi essenziali che svolgono quattro funzioni principali:

1. Osmoregolazione: Regolazione del contenuto di acqua nel sangue.
2. Escrezione: I reni espellono i prodotti di scarto del metabolismo, come l'urea, e le sostanze in eccesso nell'organismo, come gli ioni sodio o potassio.
3. Regolazione del pH: Controllando l'escrezione e il riassorbimento del bicarbonato, i reni regolano il pH del sangue.
4. Secrezione endocrina: I reni sono anche ghiandole endocrine. Rilasciano l'ormone eritropoietina (EPO), che agisce sul midollo osseo e aumenta il numero di globuli rossi.

Struttura dei reni

Il rene è composto da diverse strutture.

Figura 4. Anatomia del rene e delle strutture ad esso associate

Queste strutture e le loro descrizioni sono riassunte nella tabella seguente.

Legenda:

Rosso - Un'arteria con sangue ossigenato

Blu - Una vena con sangue deossigenato

Giallo - Altre strutture

Il nefrone

Il nefrone è l'unità funzionale del rene. È costituito da un tubo di 14 mm con un raggio stretto chiuso alle due estremità. Il nefrone è costituito da diverse regioni, ciascuna con funzioni diverse. Queste strutture comprendono:

• La capsula di Bowman: L'inizio del nefrone è circondato da una fitta rete di capillari sanguigni chiamata glomerulo. Lo strato interno della capsula di Bowman è rivestito da cellule specializzate chiamate podociti, che impediscono il passaggio di particelle di grandi dimensioni, come le cellule, dal sangue al nefrone.
• Tubulo contorto prossimale: La continuazione del nefrone dalla capsula di Bowman. Questa regione contiene tubuli molto contorti, circondati da capillari sanguigni. Inoltre, le cellule epiteliali che rivestono i tubuli convoluti prossimali sono dotate di microvilli per migliorare il riassorbimento delle sostanze dal filtrato.
• Ansa di Henle: Una lunga ansa a forma di U che si estende dalla corteccia in profondità nella midollare e poi di nuovo nella corteccia. Questa ansa è circondata da capillari sanguigni e svolge un ruolo importante nello stabilire il gradiente corticomidollare.
• Tubulo contorto distale: La continuazione dell'ansa di Henle rivestita da cellule epiteliali. In questa regione i tubuli sono circondati da un minor numero di capillari rispetto ai tubuli convoluti prossimali.
• Dotto collettore: Un tubo in cui drenano i tubuli contorti distali. Il dotto collettore trasporta l'urina e infine drena nella pelvi renale.