Junqueira, Histologie Tratat si Atlas

CUPRINS

EDIČšIA A 13-A

Junqueira

Histologie tratat & atlas

Anthony L. Mescher, PhD Professor of Anatomy and Cell Biology Indiana University School of Medicine Bloomington, Indiana

i

Cuprins ELEMENTE CHEIE VI / PREFAȚĂ IX / MULȚUMIRI XI

1 Histologia și metodele de studiu ale acesteia 1 Pregătirea țesuturilor pentru studiu 1 Microscopia optică 5 Microscopia electronică 8 Autoradiografia 10 Culturile de celule și țesuturi 10 Histochimia enzimatică 11 Vizualizarea moleculelor specifice 11 Interpretarea structurilor în secțiuni tisulare 16 Rezumat 17

2 Citoplasma 18 Diferențierea celulară 18 Organitele celulare 18 Citoscheletul 41 Incluziunile celulare 49 Rezumat 53

3 Nucleul 55 Componentele nucleului 55 Ciclul celular 60 Mitoza 63 Celulele stem și regenerarea tisulară 65 Meioza 67 Apoptoza 69 Rezumat 71

4 Țesutul epitelial 73 Caracteristicile celulelor epiteliale 73 Structurile specializate ale suprafeței celulare apicale 78 Tipuri de epitelii 81 Transportul transepitelial 90 Reînnoirea celulelor epiteliale 91 Rezumat 93

5 Țesutul conjunctiv 98 Celulele țesutului conjunctiv 98 Fibrele 105 Substanța fundamentală 113

Tipuri de țesut conjunctiv 117 Rezumat 122

6 Țesutul adipos 124 Țesutul adipos alb 124 Țesutul adipos brun 128 Rezumat 129

7 Țesutul cartilaginos 130 Cartilajul hialin 130 Cartilajul elastic 134 Fibrocartilajul 134 Formarea cartilajului, creșterea și repararea 135 Rezumat 137

8 Țesutul osos 138 Celulele osoase 138 Matricea osoasă 143 Periostul și endostul 143 Tipuri de țesut osos 145 Osteogeneza 148 Creșterea, remodelarea și repararea osoasă 152 Rolul metabolic al osului 154 Articulațiile 155 Rezumat 158

9 Țesutul nervos și sistemul nervos 160 Dezvoltarea țesutului nervos 160 Neuronii 161 Celulele gliale și activitatea neuronală 167 Sistemul nervos central 174 Sistemul nervos periferic 180 Plasticitatea și regenerarea neuronală 185 Rezumat 187

10 Țesutul muscular 191 Mușchiul scheletic 191 Mușchiul cardiac 205 Mușchiul neted 207 Regenerarea țesutului muscular 210 Rezumat 211

iii

iv

CUPRINS

11 Sistemul circulator 212 Inima 212 Componentele tisulare ale peretelui vascular 216 Sistemul vascular sangvin 217 Sistemul vascular limfatic 228 Rezumat 232

12 Sângele 234 Compoziția plasmei 234 Celulele sangvine 235 Rezumat 249

13 Hematopoieza 250 Celulele stem, factorii de creștere și diferențiere 250 Măduva osoasă 251 Maturarea eritrocitelor 254 Maturarea granulocitelor 256 Maturarea agranulocitelor 258 Originea trombocitelor 259 Rezumat 261

14 Sistemul imunitar și organele limfoide 262 Imunitatea înnăscută și imunitatea dobândită 262 Citokinele 264 Antigenele și anticorpii 265 Prezentarea antigenului 266 Celulele imunității dobândite 268 Timusul 272 Țesutul limfatic asociat mucoaselor 276 Ganglionii limfatici 276 Splina 281 Rezumat 288

15 Tubul digestiv 289 Structura generală a tubului digestiv 289 Cavitatea bucală 292 Esofagul 299 Stomacul 301 Intestinul subțire 309 Intestinul gros 316 Rezumat 319

16 Organele anexe ale tubului digestiv 323 Glandele salivare 323 Pancreasul 326 Ficatul 329 Căile biliare și vezica biliară 339 Rezumat 340

17 Sistemul respirator 343 Cavitățile nazale 343 Rinofaringele 346 Laringele 346 Traheea 348 Arborele bronșic și plămânii 348 Vascularizația și inervația pulmonară 360 Membranele pleurale 362 Mișcările respiratorii 362 Rezumat 363

18 Tegumentul 364 Epidermul 365 Dermul 371 Țesutul subcutanat 373 Receptorii senzitivi 373 Firul de păr 374 Unghiile 377 Glandele cutanate 378 Repararea țesutului cutanat 383 Rezumat 384

19 Sistemul urinar 385 Rinichii 385 Circulația sângelui 386 Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție 387 Ureterele, vezica urinară și uretra 398 Rezumat 403

20 Glandele endocrine 404 Glanda pituitară (hipofiza) 404 Glandele suprarenale 414 Insulele pancreatice 418 Sistemul neuroendocrin difuz 420 Glanda tiroidă 420 Glandele paratiroide 423 Glanda pineală 425 Rezumat 426

21 Sistemul reproducător masculin 429 Testiculele 429 Căile intratesticulare 439 Căile genitale excretoare 439 Glandele genitale anexe 441 Penisul 445 Rezumat 447

CUPRINS

22 Sistemul reproducător feminin

449

Ovarele 449 Trompele uterine 459 Etapele principale ale fecundației 460 Uterul 462 Implantarea embrionului, decidua și placenta 467 Colul uterin 470 Vaginul 471 Organele genitale externe 471 Glandele mamare 472 Rezumat 477

23 Ochiul și urechea: organe de simț speciale 479 Vederea: sistemul fotoreceptor 479 Auzul: sistemul audiovestibular 497 Rezumat 510 ANEXĂ 513 ILUSTRAȚII 515 INDEX 517

v

Elemente cheie ale volumului Junqueira Histologie, ediţia a 13-a:

Recunoscut de peste patru decenii ca fiind tratatul de histologie cu abordarea cea mai cuprinzătoare și eficientă în înţelegerea histologiei medicale Este unic prin modul în care explică relaţia dintre structura celulelor și ţesuturilor și funcţiile lor în organismul uman Fiecare subiect este actualizat în conformitate cu cele mai noi cercetări în domeniu Paragrafele noi de “Aplicabilitate medicală” din fiecare capitol ilustrează relevanţa clinică a fiecărui subiect

+ 1500 ilustraţii care exemplifică conceptele fundamentale și informaţiile actuale

Structura și organizarea nouă a volumului include ilustraţii și tabele în policromie, precum și imagini de microscopie color ale fiecărei celule și ţesut Legendele aferente figurilor prezintă în rezumat noţiunile cheie ale fiecărui subiect Rezumatul cu care se încheie fiecare capitol redă pe scurt, concis, noţiunile esenţiale ale capitolului, pentru un acces facil la informaţie Numeroase tabele noi contribuie la integrarea fiecărei noţiuni de histologie cu aspectele fiziologice relevante Cuprins actualizat, detaliat, al fiecărui capitol

Legende detaliate - urmare a sugestiei studenţilor

Imagini de microscopie de ultimă generaţie

Aplicabilitate medicală - paragrafe încorporate în fiecare capitol

Prefață Ajunsă la a 13-a ediție, Histologia lui Junqueira continuă să fie sursa principală de informație concisă și în același timp detaliată despre structura și funcțiile țesuturilor umane.

Timp de peste 40 de ani, acest volum a constituit o resursă educațională pentru toți cei care și-au dorit să studieze biologia celulară și histologia în cadrul unei lucrări bine organizate și concise care integrează noțiuni de biochimie și fiziologie, și în același timp reprezintă o fundație excelentă pentru studii ulterioare de patologie. Conținutul volumului este pregătit în mod specific pentru studenți care se pregătesc în domeniile medicină, profesii medicale înrudite și pentru cursuri avansate de biologie tisulară. Ca rezultat al aprecierii atât de către studenți cât și de către cadrele universitare, Histologia lui Junqueira este studiată în întreaga lume, fiind tradusă în peste 12 limbi. În această ediție am revizuit textul și am completat fiecare capitol prin adăugarea de informații noi, cu descrieri extinse ale anumitor subiecte, acolo unde a fost necesar. Asimilarea informației este facilitată și de introducerea unui stil nou și de organizarea nouă a paginilor. În fiecare capitol au fost introduse numeroase paragrafe scurte, ce indică modul în care informația prezentată poate fi folosită în context medical, și care subliniază relevanța materialului studiat. Ca urmare a solicitărilor venite din partea studenților, am creat la sfârșitul fiecărui capitol un rezumat care cuprinde noțiunile fundamentale ale capitolului respectiv. De asemenea, în fiecare capitol a fost adăugat un număr mai mare de imagini și tabele care facilitează asimilarea informației de către studenți.

Fiecare capitol a fost îmbogățit cu imagini și ilustrații noi, cu scopul de a simplifica asimilarea cunoștințelor și integrarea informațiilor. Ilustrațiile companiei McGraw-Hill care apar în acest volum sunt completate de numeroase filme video

în cadrul versiunii electronice a cărții, fiind elemente utile, detaliate și atractive. În toată cartea au fost înlocuite imaginile de microscopie optică și electronică cu cele mai relevante, iar acestea conferă volumului calitatea de atlas complet pentru studiul celulelor, țesuturilor și organelor, total compatibil cu colecția de lame microscopice puse la dispoziția studenților.

La adresa http://medsci.indiana.edu/junqueira/virtual/ junqueira.htm este disponibil un microscop virtual cu peste 150 de lame cu preparate de țesuturi și organe umane.

Ca și în cazul ediției precedente, această ediție facilitează învățarea prin structura organizatorică:

■

Capitolul introductiv descrie modul în care este studiată structura celulelor și țesuturilor.

■ Următoarele două capitole sunt dedicate organizării structurale și funcționale a citoplasmei celulei umane și nucleului celular.

■ În continuare, următoarele șapte capitole descriu cele patru tipuri fundamentale de țesuturi care intră în alcătuirea organelor la om: țesutul epitelial, țesutul conjunctiv (și subtipurile acestuia), țesutul nervos și țesutul muscular.

■ Celelalte capitole explică organizarea și semnificația funcțională a acestor țesuturi în fiecare sistem de organe, iar în ultimul capitol sunt cuprinse informații de ultimă oră despre celulele care alcătuiesc sistemul vizual (globii oculari) și sistemul auditiv (aparatul acustico-vestibular).

Considerând toate aceste elemente nou introduse, sunt încrezător că Histologia lui Junqueira va continua să fie una dintre cele mai utile și larg folosite resurse educaționale în domeniul histologiei.

Anthony L. Mescher mescher@indiana.edu

ix

C APITOLU L

RINICHII

19

Sistemul urinar 385

CIRCULAȚIA SÂNGELUI

386

FUNCȚIILE RENALE: FILTRARE, SECREȚIE ȘI REABSORBȚIE Corpusculii renali și filtrarea sângelui Tubul contort proximal

387 388 392

S

istemul urinar este alcătuit din două organe pereche, rinichii și ureterele, și două organe nepereche, vezica urinară și uretra. Rolul principal al acestui sistem este de a menține homeostazia sangvină, pe care o monitorizează permanent cu ajutorul rinichilor. Această activitate implică o combinație complexă de funcții renale:

■■ Reglarea balanței dintre apă și electroliți (ioni anorganici) și a echilibrului acido-bazic

■■ Excreția produșilor reziduali metabolici, împreună cu apa în exces și cu electroliții, prin urină

■■ Excreția substanțelor biologic active, printre care și numeroase medicamente

■■ Reglarea presiunii arteriale a sângelui, prin secreția de renină

Renina este o protează secretată în sânge, care ajută la reglarea presiunii arteriale prin scindarea angiotensinogenului circulant în angiotensină I. Alte funcții ale rinichiului sunt:

■■ Secreția de eritropoietină, o glicoproteină cu rol de factor ■■ ■■

de creștere care stimulează producția de eritrocite din măduva osoasă hematogenă atunci când nivelul sangvin de O2 este scăzut; Conversia vitaminei D, un prohormon steroidian produs inițial în epiderm, la forma activă (1-25 dihidroxivitamina D3 sau calcitriol); și Gluconeogeneza, în timpul perioadelor de înfometare sau de post prelungit, prin care se sintetizează glucoză din aminoacizi pentru a completa sinteza hepatică.

Urina, produsul de excreție al rinichilor, trece prin uretere și ajunge în vezica urinară, unde este depozitată temporar înainte de a fi excretată la exterior prin uretră.

❯ RINICHII Fiecare rinichi prezintă o margine medială concavă, unde se află situat hilul, la nivelul căruia nervii intră, ureterul iese, iar vasele de sânge și vasele limfatice intră și ies - și o față laterală convexă,

Ansa Henle 394 Tubul contort distal și aparatul juxtaglomerular 396 Canalele colectoare 397 URETERELE, VEZICA URINARĂ ȘI URETRA 398 REZUMAT

403

ambele acoperite de o capsulă fibroasă subțire (Fig. 19-1). În hilul renal, porțiunea terminală superioară a ureterului este mai dilatată și poartă denumirea de bazinet renal (pelvis renal), ce se divide în două sau trei calice mari. Fiecare calice mare se ramifică în calice mici. Teritoriul care înconjoară bazinetul renal și calicele mari conține țesut adipos.

Rinichiul este alcătuit dintr-o zonă externă denumită corticală, o regiune mai închisă la culoare ce conține corpusculi renali și secțiuni transversale ale tubulilor, și o zonă internă denumită medulară, alcătuită din structuri drepte, aliniate (Fig. 19-1). La om, medulara renală este formată dintr-un număr de 8-12 structuri conice, piramidele renale, separate între ele prin prelungiri ale corticalei în medulară, coloanele renale (Bertin). Fiecare piramidă, împreună cu țesutul cortical de la baza sa și din porțiunile sale laterale constituie un lob renal. Prelungirile medularei în corticală poartă denumirea de piramide Ferrein; acestea, împreună cu țesutul cortical asociat formează un lobul renal. Vârful fiecarei piramide renale, numit papilă renală, se deschide într-un calice mic, ce colectează urina formată în tubulii piramidei respective (Fig. 19-1).

Fiecare rinichi conține aproximativ 1 milion de unități funcționale denumite nefroni (Fig. 19-2) tapetați cu un epiteliu unistratificat (simplu) pe toată lungimea lor. Principalele elemente structurale ale nefronului sunt:

■■ Corpusculul renal, o porțiune dilatată inițială ce conține ■■ ■■ ■■

un ghem de anse capilare și reprezintă locul de filtrare a sângelui, întotdeauna localizat în corticală; Tubul proximal, un segment lung și răsucit, localizat în totalitate în corticală, cu o porțiune mai scurtă, dreaptă, ce pătrunde în medulară; Ansa Henle (sau ansa nefronului), în medulară, cu un segment descendent subțire și un segment ascendent subțire; Tubul distal, alcătuit dintr-un segment drept, gros, ascendent, ce pornește de la ansa Henle și se întoarce în corticală, și un segment răsucit, localizat în totalitate în corticală; și

385

386

CAPITOLUL 19

■

Sistemul urinar

Figura 19–1 Rinichi.

Corticală renală Medulară renală Coloană renală (Bertin) Piramidă renală

Calice mic Calice mare Bazinet renal

Joncţiune cortico-medulară Papilă renală

Arteră renală Venă renală

Lob renal Ureter Capsulă fibroasă

■■ Tubul conector, un segment terminal scurt, ce realizează

legătura dintre nefron și canalul colector.

Tubulii conectori ai mai multor nefroni se unesc și formează tubuli colectori, care la rândul lor se unesc în canale colectoare cu un diametru mai mare. Aceștia converg în papila renală, unde excretă urina într-un calice mic. Nefronii corticali sunt localizați aproape în totalitate în corticală, în timp ce nefronii juxtamedulari (aproape o șeptime din total) se află în apropierea medularei și prezintă anse Henle lungi.

❯❯ APLICABILITATE MEDICALĂ Boala rinichilor polichistici este o afecțiune ereditară, caracterizată prin formarea mai multor chisturi voluminoase, pline cu lichid, care distrug arhitectura normală a corticalei ambilor rinichi. Aceste chisturi pot lua naștere din orice tip de celule epiteliale ale nefronului și pot duce la creșterea masivă a dimensiunilor rinichilor (vizibilă macroscopic) și la pierderea funcției renale.

❯ CIRCULAȚIA SÂNGELUI După cum era de așteptat la un organ specializat în procesarea sângelui, vascularizația rinichiului este amplă, bine organizată și în strânsă asociere cu toate componentele nefronului. Vasele de sânge ale rinichilor sunt denumite în funcție de localizarea sau de forma lor (Fig. 19-3).

Fiecare rinichi are forma unei boabe de fasole, cu un hil situat la nivelul zonei concave, pe unde intră ureterul, artera renală și venele renale. Ureterul se divide și se subdivide în calice mari și calice mici, în jurul cărora se află sinusul renal ce conține țesut adipos. De fiecare calice mic este atașată o piramidă medulară, o regiune conică a medularei mărginită de prelungiri ale corticalei. Corticala și hilul sunt acoperite de o capsulă fibroasă.

Fiecare arteră renală se divide în două sau mai multe artere segmentare în hil. În jurul bazinetului renal, acestea se ramifică în artere interlobare, care urcă printre piramidele renale către joncțiunea cortico-medulară (Fig. 19-3). Aici, arterele interlobare se divid din nou pentru a forma arterele arcuate, ce se dispun în formă de arc de-a lungul acestei joncțiuni, la baza fiecărei piramide renale. Mici artere interlobulare (sau artere corticale radiare) se desprind din arterele arcuate și pătrund adânc în corticală.

Din arterele interlobulare iau naștere arteriolele aferente din microcirculație, care se divid și formează un plex de anse capilare denumit glomerul, fiecare fiind localizat într-un corpusculul renal, unde sângele este filtrat (Fig. 19-3 și 19-1).

Sângele părăsește capilarele glomerulare nu prin venule, ci prin arteriolele eferente, care se ramifică imediat și formează o altă rețea de capilare, capilarele peritubulare, distribuite din abundență în toată corticala. Din corpusculii juxtaglomerulari aflați în apropierea medularei, arteriolele eferente nu vor forma capilare peritubulare, ci se ramifică în repetate rânduri formând grupări paralele de anse capilare în formă de ciucure, denumite vasa recta (vasele drepte) (L. recta, drept) care pătrund adânc în medulară, împreună cu ansele Henle și cu tubii colectori. În general, corticala primește de peste 10 ori mai mult sânge decât medulara.

Sângele părăsește rinichiul prin vene care urmează același traiect ca arterele și au aceeași denumire (Fig. 19-3). Capilarele peritubulare periferice și capilarele capsulei renale converg în mici vene stelate, care se varsă în venele interlobulare.

387

Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție

CA P I TO LU L

Figura 19–2 Nefroni.

Macula densa

1 9

Tubul contort proximal

Glomerul Capsula Corpuscul glomerulară: Strat visceral renal Strat parietal

Tubul contort distal

Spaţiu capsular

Ansa Henle: Corticală

Tubul drept proximal

Medulară

Segment descendent subţire

Tubuli conectori

Canal colector

Fiecare rinichi conține aproximativ 1 milion de unități funcționale denumite nefroni. Fiecare nefron își are originea în corticală, la nivelul corpusculului renal ce conține un mic ghem de capilare glomerulare. Din corpuscul se desprinde tubul contort proximal lung, urmat de tubul proximal drept, ce pătrunde în medulara externă. Acest tubul se continuă cu segmentul descendent subțire și cu segmentul ascendent subțire al ansei Henle a nefronului, în medulară. Ansa

❯❯ APLICABILITATE MEDICALĂ Există numeroase boli glomerulare care afectează corpusculii renali și au diverse cauze ce impun tratamente specifice. Stabilirea cu precizie a diagnosticului histopatologic în aceste boli necesită biopsia corticalei și poate include examinarea corpusculilor renali prin imunofluorescență sau chiar prin microscopie electronică de transmisie (TEM).

Tubul renal

Segment ascendent subţire Segment ascendent gros

Henle se termină cu un segment ascendent gros, un tubul drept ce reintră în corticală și continuă cu o zonă îngroșată, macula densa, aflată în contact cu arteriolele care pătrund în glomerul. Dincolo de macula densa se află tubul contort distal, al cărui capăt este reprezentat de un tubul conector scurt. Tubulii conectori din numeroși nefroni converg în tubuli colectori corticali și într-un canal colector care transportă urina în calice.

❯ FUNCȚIIle RENALE: FILTRARE, SECREȚIE ȘI REABSORBȚIE Toate funcțiile majore ale rinichiului – eliminarea produșilor reziduali metabolici și a excesului de apă și electroliți din sânge - sunt realizate în diferite celule epiteliale specializate ale nefronilor și ale sistemelor colectoare. Funcțiile renale implică activități specifice:

■■ Filtrarea, prin care apa și substanțele dizolvate din sânge

părăsesc spațiul vascular și pătrund în lumenul nefronului;

Sistemul urinar ■ Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție

Tubul conector

388

CAPITOLUL 19

■

Sistemul urinar

Figura 19–3 Vascularizația rinichilor.

Arteră interlobară

Arteră arcuată

Arteriolă aferentă

Arteră interlobulară

Nefron Arteră segmentară

Glomerul Venă interlobulară

Corpuscul TCP renal TCD

Arteră renală

Arteriolă eferentă

Corticală Medulară

Vase arcuate

Capilare peritubulare (asociate cu tubii contorţi)

Vasa recta (asociate cu ansa Henle)

Venă renală

Ansa Henle

Venă interlobară

Venă arcuată

Secțiune sagitală (stânga) ce evidențiază schematic principalele vase de sânge, cu denumirile lor. O schemă extinsă (dreapta) include componentele microcirculației ce se extind în corticală și medulară de la vasele interlobulare.

■■ Secreția tubulară, prin care substanțele trec din epiteliul ■■

celulelor tubulare în lumen, de obicei după preluarea acestora din zona interstițială și capilarele înconjurătoare; și Reabsorbția tubulară, prin care substanțele ies din lumenul tubular, traversează epiteliul și ajung în spațiul interstițial și în capilarele înconjurătoare.

De-a lungul sistemului tubular și colector al nefronului, în filtrat ajung diverse molecule secretate, în timp ce altele sunt reabsorbite; acest filtrat intră în calicele mici sub formă de urină, care va fi excretată.

Numărul nefronilor scade ușor la adulți odată cu înaintarea în vârstă, proces accelerat de hipertensiunea arterială. Dacă un rinichi este donat pentru transplant (nefrectomie unilaterală), rinichiul rămas va compensa prin mărire în volum, cu hipertrofie celulară în porțiunile proximale ale tubilor nefronilor și creșterea ratei filtrării glomerulare, pentru a asigura desfășurarea în continuare a unei funcții renale normale.

Venă interlobulară

Casetele roz indica vase cu sânge arterial, iar cele albastrudeschis indică întoarcerea venoasă. Casetele și vasele de culoarea lavandei sunt zone intermediare, unde majoritatea substanțelor reabsorbite se întorc în sânge.

❯❯ APLICABILITATE MEDICALĂ Inflamația glomerulilor, sau glomerulonefrita, poate fi acută sau cronică și are la origine reacții imune. Există mai multe forme ale acestei boli, care includ depunerea complexelor circulante antigen-anticorp în glomeruli, sau legarea anticorpilor circulanți fie de antigenele glomerulare, fie de antigenele străine depozitate în glomeruli. Indiferent de proveniență, acumularea complexelor imune provoacă o reacție inflamatorie locală.

Corpusculii renali și filtrarea sângelui Corpusculul renal, aflat în porțiunea proximală a nefronului, are un diametru de aproximativ 200 μm și conține un ghem de capilare, înconjurat de o capsulă epitelială cu perete dublu,

Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție

G I

G

G

A

I PT

Vascularizația corticalei este ilustrată într-o secțiune prin rinichi, cu artera renală injectată cu colorant carmin înaintea fixării. Artere interlobulare (I) mici se formează din arterele arcuate și radiază spre corticală, unde dau naștere arteriolelor aferente (A) ce aduc sânge capilarelor glomerulare. Fiecare glomerul (G) conține o masă de anse capilare, ce drenează într-o arteriolă eferentă. Acestea se ramifică ulterior într-o rețea difuză mare de capilare peritubulare (PT) în toată corticala. x125.

■■ Fenestrațiile endoteliului capilar, ce blochează celulele sangvine și trombocitele;

denumită capsulă glomerulară (Bowman) (Fig. 19-2 și 19-5).

Stratul intern sau stratul visceral al acestei capsule învelește capilarele glomerulare care au fenestrații fine. Stratul parietal

■■ Lamina bazală groasă, fuzionată, sau MBG, ce

restricționează proteinele mari și unii anioni organici; și

■■ Diafragma de filtrare dintre pedicele, ce restricționează unele proteine mici și anionii organici.

Sistemul urinar ■ Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție

G A

1 9

PT

extern formează suprafața capsulei. Între cele două straturi capsulare se găsește spațiul capsular (sau urinar), la nivelul căruia ajunge lichidul filtrat de peretele capilarului și de stratul visceral. Fiecare corpuscul renal are un pol vascular, pe unde pătrunde arteriola aferentă și iese arteriola eferentă, și un pol tubular, de unde pornește tubul contort proximal (TCP) (Fig. 19-5).

Stratul parietal al capsulei glomerulare este reprezentat de un epiteliu simplu pavimentos, susținut extern de o lamină bazală. La polul tubular, epiteliul devine simplu cubic, ce continuă și formează tubul proximal (Fig. 19-5).

Stratul visceral al corpusculului renal este alcătuit din celule epiteliate neobișnuite, stelate, denumite podocite (Fig. 19-5 c,d), care împreună cu celulele endoteliului capilar formează aparatul filtrării renale. Din corpul fiecărui podocit se formează câteva procese primare, ce se curbează de-a lungul întregii lungimi a unui capilar glomerular. Fiecare proces primar dă naștere unui număr mare de procese secundare paralele, interdigitate, numite pedicele (L. pedicellus, picior mic; Fig. 19-5c,d). Pedicelele acoperă o mare parte din suprafața capilară, venind în contact direct cu lamina bazală (Fig. 19-5c și 19-6). Între pedicelele interdigitate se află spații alungite, sau pori (fante) de filtrare, cu lățimea cuprinsă între 25 și 30 nm (Fig. 19-5c și 19-6). Pedicelele adiacente și implicit fantele de filtrare sunt unite printr-o diafragmă de filtrare, cu formă de fermoar (Fig. 19-6). Diafragmele de filtrare sunt joncțiuni strânse sau ocluzive, modificate și specializate, alcătuite din nefrine, alte proteine, glicoproteine și proteoglicani importanți pentru funcția renală. De o parte și de alta a fantei de filtrare, din membrana celulară se proiectează aceste glicoproteine polianionice și proteoglicani care interacționează și formează mai multe orificii ce străbat diafragma de filtrare, cu o suprafață cu încărcătură electrică negativă. Între fenestrațiile bogate ale celulelor endoteliului capilar și podocitele ce le acoperă se află membrana bazală glomerulară (MBG) groasă (300-360 nm) (Fig. 19-6). Această membrană reprezintă componenta majoră a barierei de filtrare, ce separă sângele de spațiul capsular, și este formată prin fuzionarea laminei bazale capilară și podocitară. Laminina și fibronectina din această membrană fuzionată se leagă de integrine atât din podocite, cât și din membrana celulelor endoteliale, iar rețeaua formată prin legături încrucișate între fibrele de colagen de tip IV și proteoglicanii voluminoși împiedică trecerea proteinelor cu o greutate mai mare de 70 kDa. Proteinele de dimensiuni mai mici filtrate din plasmă sunt degradate, iar aminoacizii sunt reabsorbiți în tubul proximal. Glicozaminglicanii (GAG) polianionici sunt abundenți în membrana glomerulară, iar încărcătura lor electrică negativă, ca a celor din diafragma de filtrare, tinde să restricționeze filtrarea anionilor organici.

Așadar, filtrarea se realizează printr-o structură alcătuită din trei componente:

CA P I TO LU L

Figura 19–4 Microcirculația corticalei renale.

389

390

CAPITOLUL 19

■

Sistemul urinar

Figura 19–5 Corpusculi renali.

Strat parietal al capsulei glomerulare Spaţiu capsular Arteriolă aferentă Pol vascular Pol tubular

Fluxul sângelui Fluxul filtratului

PL

Aparat juxtaglomerular: Celulă juxtaglomerulară Macula densa

Tubul contort proximal Glomerul Podocit al stratului visceral al capsulei glomerulare

CS

G

Tubul distal Arteriolă eferentă Pedicel

Endoteliu glomerular

TCD

MD TCP

(a) Corpuscul renal Stratul visceral al capsulei glomerulare:

(b) Histologia corpusculului renal

Corpul celular Pedicele Fante de filtrare al podocitului

Podocit

Lumenul capilarului Capilar glomerular

Pedicele

Membrana de filtrare Endoteliul capilarului fenestrat Membrana bazală a capilarului

Capilar glomerular acoperit de podocite cu pedicele

Fante de filtrare ale stratului visceral (c) Membrana de filtrare

(a) Corpusculul renal reprezintă o mică masă de capilare ce poartă denumirea de glomerul, conținută într-o capsulă glomerulară sferică. Stratul intern al capsulei este alcătuit din celule epiteliale complexe denumite podocite, ce acoperă fiecare capilar formând spații în formă de fantă între procesele interdigitate, denumite pedicele. Sângele intră și iese din glomerul prin arteriola aferentă, respectiv arteriola eferentă. (b) Microfotografia ilustrează caracteristicile histologice de bază ale unui corpusculul renal. Glomerulul (G) de capilare este înconjurat de spațiul capsular (CS) acoperit de un strat parietal simplu pavimentos (PL) al capsulei Bowman.

(d) Podocite

În apropierea corpusculului se află macula densa (MD) a nefronului și secțiuni prin tubulii contorți proximali (TCP) și prin tubulii contorți distali (TCD). H&E. x300. (c) Filtratul se produce în corpusculi când plasma este împinsă sub presiune în fenestrațiile capilarelor, prin membrana filtrantă sau MBG care înconjoară capilarele, și prin fantele de filtrare ale diafragmei localizate între pedicelele podocitelor. (d) Microscopia electronică de baleiaj (SEM) ilustrează aspectul distinct al podocitelor și al proceselor podocitare ce acoperă capilarele glomerulare. x800.

Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție

391

CA P I TO LU L

Figura 19–6 Membrana de filtrare glomerulară.

C

1 9

P FS

PC

E MB P CS F

PC

FS SD

a

C

F

b

Filtru glomerular

Proteină mică

Bariera de filtrare glomerulară este alcătuită din trei componente stratificate: endoteliul capilar fenestrat, membrana bazală glomerulară (MBG) și fantele de filtrare ale diafragmei dintre pedicele. Componenta majoră a filtrului este formată prin fuziunea membranei bazale a unui podocit și a unei celule endoteliale capilare. (a) Imaginea TEM ilustrează corpii celulari a două podocite (PC) și pedicelele pe membrana bazală a capilarului (C). În jurul capilarelor și podocitelor se află spațiul capsular (CS) în care pătrunde filtratul. Spațiul marcat in medalion este ilustrat în partea b. x10,000. (b) La o amplificare mai înaltă, atât fenestrațiile (F) endoteliului (E) capilar (C) cât și fantele de filtrare (FS) ce separă pedicelele (P) sunt vizibile de ambele părți ale membranei bazale (MB) groase, fuzionate.

Diafragmele de filtrare subțiri (SD) acoperă fantele dintre pedicele. x45.750. (c) Schemă care ilustrează cele trei componente ale filtrului glomerular, precum și funcțiile lor principale.

Endoteliu capilar fenestrat Membrana bazală glomerulară (blochează proteinele mari) Fante de filtrare ale diafragmei dintre pedicele (blochează numeroase proteine mici)

Leucocit

Proteină mare Trombocit

Filtratul include apă, glucoză, aminoacizi, ioni, uree, numeroși hormoni, vitamine B și C, cetone și cantităţi foarte mici de proteine.

Eritrocit

Nefiltrat

Filtrat

( ) Substanţele (c) ţ filtrate d de către membrana de filtrare

Sistemul urinar ■ Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție

C

392

CAPITOLUL 19

■

Sistemul urinar

În mod normal, aproximativ 20% din plasma sangvină ce intră în glomerul este filtrată în spațiul capsular. Filtratul glomerular primar prezintă o compoziție chimică asemănătoare cu cea a plasmei, cu excepția conținutului scăzut în proteine.

Filtrul glomerular blochează trecerea majorității proteinelor plasmatice, dar proteinele mai mici (inclusiv majoritatea hormonilor polipeptidici) sunt excretate în filtrat.

Figura 19–7 Mezangiul.

Podocit Proces al podocitului

Capilar

Lamina bazală Citoplasma celulei endoteliale

Capilar

❯❯ APLICABILITATE MEDICALĂ În boli precum diabetul zaharat și glomerulonefrite, bariera de filtrare glomerulară este deteriorată și devine mai permeabilă pentru proteine, ceea ce permite pierderea de proteine în urină (proteinurie). Proteinuria este un indicator pentru numeroase boli renale.

Capilarele fiecărui glomerul au o lungime totală de aproximativ 1 cm și sunt situate în mod unic între două arteriole - aferentă și eferentă - a căror tunică musculară permite o presiune hidrostatică crescută în vase, ce favorizează trecerea plasmei prin filtrul glomerular. Rata filtrării glomerulare (RGF) este reglată constant de factori nervoși și hormonali, ce influențează gradul de constricție în fiecare din cele două arteriole. Suprafața de filtrare totală la adult a fost estimată la 500 cm2, iar valoarea medie a RFG la 125 mL/min sau 180 L/zi.

Având în vedere că plasma totală circulantă este de aproximativ 3L, se estimează că rinichii filtrează întregul volum de sânge de 60 de ori în fiecare zi. În plus față de celulele endoteliului capilar și de podocite, corpusculii renali conțin și celule mezangiale (Gr. mesos, în interior + angion, vas), majoritatea fiind asemănătoare cu pericitele vasculare, având proprietăți contractile și producând componente ale laminei externe. Celulele mezangiale se diferențiază cu greu de podocite în secțiunile obișnuite, dar de obicei se colorează mai intens. Împreună cu matricea înconjurătoare, celulele mezangiale formează mezangiul (Fig. 19-7) care umple interstițiul dintre capilarele cărora le lipsesc podocitele. Funcțiile mezangiului sunt:

■■ Susținere fizică a capilarelor din glomerul; ■■ Contracții ajustate ca răspuns la modificările de presiune ■■ ■■

sangvină, în vederea menținerii unei rate optime de filtrare; Fagocitoza aglomerărilor de proteine care aderă la filtrul glomerular, incluzând complexele antigen-anticorp din diverse afecțiuni; și Secreția unor citokine, prostaglandine și alți factori importanți în apărarea imună și în repararea glomerulului.

Tubul contort proximal Reabsorbția de apă și electroliți are loc în multe părți ale tubului nefronului și ale sistemului colector, dar alte activități sunt specifice numai anumitor regiuni tubulare. Tabelul 19-1 prezintă în rezumat funcțiile principale ale nefronilor și canalelor colectoare, împreună cu structurile histologice implicate în aceste activități.

Proces al podocitului

Capilar

Membrana bazală Citoplasma celulei endoteliale

Capilar Celulă mezangială

a

US

EC

P L

MB PD

E

MM MC

* * MM

b

MM

(a) Reprezentare schematică ce ilustrează celulele mezangiale din corpusculii renali, localizate între capilare, și care acoperă zonele peretelui capilar unde nu se inseră procesele podocitare. (b) Imaginea TEM ilustrează o celulă mezangială (MC) și matricea mezangială înconjurătoare (MM). Această matrice este asemănătoare și se continuă pe alocuri cu membrana bazală (MB), susținând capilarele în zonele în care lipsesc podocitele. Celulele mezangiale emit prelungiri contractile (săgeți) de-a lungul capilarelor implicate în reglarea fluxului sangvin în glomerul. Unele procese mezangiale par să treacă printre celulele endoteliale (EC) în lumenul capilarelor (asterixuri), unde pot contribui la îndepărtarea aglomerărilor proteice aderente sau le pot endocita. Capilarul din stânga conține un eritrocit (E) și un limfocit (L). Podocitele (P) și pedicelele lor se deschid în spațiul urinar (US) și se asociază cu suprafețele capilare care nu sunt acoperite de celule mezangiale. x3500.

La polul tubular al corpusculului renal, epiteliul simplu pavimentos al stratului extern al capsulei se continuă cu epiteliul simplu cubic al tubului contort proximal (TCP) (Fig. 19-8 și 19-9). Acești tubi contorți lungi ocupă cea mai mare parte a corticalei. Celulele TCP sunt specializate atât în reabsorbție, cât și în secreție. Mai mult de jumătate din cantitatea de apă și electroliți și toți nutrienții organici (glucoză, aminoacizi,

Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție

Caracteristici histologice

TCP

Corticală Epiteliu simplu cubic; celule intens colorate, cu numeroase mitocondrii, pliuri bazale evidente și interdigitații laterale; microvili lungi, conținut prezent în lumen

Reabsorbția tuturor nutrienților organici, tuturor proteinelor, majorității apei și electroliților; secreția anionilor și cationilor organici, H+ și NH4+

Segmente subțiri

Epiteliu simplu pavimentos; câteva mitocondrii

Medulară

Reabsorbție pasivă a Na+ și Cl-

SAG

Epiteliu simplu cubic; fără microvilli

Medulară și piramide Ferrein

Reabsorbție activă a electroliților

TCD

Epiteliu simplu cubic; celule mai mici decât în TCP, microvili scurți și pliuri bazolaterale, mai multe lumene goale

Corticală

Reabsorbția electroliților

Celule principale

Cele mai numeroase; cuboide sau columnare; slab colorate; membrane celulare distincte

Piramide Ferrein și medulară

Reabsorbție controlată a apei și electroliților; secreție controlată de K+

Celule intercalate

Rare, dispersate; se colorează puțin mai intens

Piramide Ferrein

Reabsorbție de K+ (dietă săracă în K+); ajută la menținerea echilibrului acido-bazic

Localizare

Funcții principale

Ansa Henle

Sistemul colector

TCD, tub contort distal; TCP, tub contort proximal; SAG, segment ascendent gros.

vitamine, etc) filtrați din plasmă în corpusculul renal sunt în mod normal reabsorbiți din TCP. Aceste molecule sunt transferate direct prin peretele tubular pentru a fi preluate din nou, rapid, în plasma din capilarele peritubulare.

Reabsorbția transcelulară include atât mecanisme active, cât și mecanisme pasive, celulele deținând o mare varietate de pompe ionice transmembranare, canale ionice, transportori, enzime și proteine transportoare. Apa și anumiți solvați pot trece pasiv prin spațiul dintre celule (transport paracelular), în sensul gradientului osmotic, prin joncțiuni strânse apicale permeabile.

Proteinele mici din filtrat sunt fie reabsorbite prin endocitoză mediată de receptori și degradate în celulele cuboide, fie degradate de peptidazele de la nivelul suprafaței luminale. În ambele cazuri, aminoacizii rezultați sunt eliberați la nivelul suprafeței bazo-laterale a celulelor, pentru a fi preluați în capilare. În schimb, anionii și cationii organici nefiltrați în corpusculul renal (din cauza polianionilor din filtru sau din cauza legării de proteinele plasmatice) pot fi eliberați în capilarele peritubulare, preluați de celulele tubului proximal și pot suferi procesul de secreție, ajungând în filtrat (Tabelul 19-1).

Datorită transportorilor anionilor și cationilor organici, rinichii elimină aceste substanțe cu o rată mult mai mare decât cea a filtrării glomerulare. Deoarece aceste molecule includ substanțe importante (precum sărurile biliare, creatinina, etc.), numeroase antibiotice și alte medicamente, procesul de secreție tubulară are o mare importanță farmacologică, fiind un mecanism cheie de eliminare a medicamentelor.

Celulele tubului proximal au nuclei centrali și citoplasmă intens acidofilă (Fig. 19-8 și 19-9) datorită abundenței de mitocondrii. Celulele apicale au numeroși microvili lungi

care formează o margine în perie proeminentă în lumen, ce facilitează reabsorbția (Fig. 19-8 - Fig. 19-10). Deoarece celulele sunt de dimensiuni mari, fiecare secțiune transversală printr-un TCP conține în mod obișnuit numai 3-5 nuclei. În preparatele histologice obișnuite, marginea în perie poate fi dezorganizată și conferă lumenului aspectul de “umplut de puf ”. Capilarele peritubulare sunt numeroase în țesutul conjunctiv lax interstițial, ce ocupă numai aproximativ 10% din corticală (Fig. 19-8).

Ultrastructural, citoplasma apicală a celulelor epiteliale tubulare conține numeroase cripte și vezicule la baza microvililor, ce indică endocitoză activă și pinocitoză (Fig. 19-10). Aceste vezicule conțin proteinele mici reabsorbite, ce urmează să fie degradate în lizozomi, iar aminoacizii vor fi eliberați în circulație. Celulele tubulare proximale prezintă, de asemenea, invaginări ale membranei și interdigitații laterale cu celulele învecinate (Fig. 19-10). Atât marginea în perie cât și pliurile bazo-laterale conțin numeroase tipuri de proteine transmembranare care mediază reabsorbția tubulară și secreția.

Mitocondriile lungi dispuse de-a lungul invaginărilor bazale (Fig. 19-10) furnizează ATP la nivel local proteinelor membranare implicate în transportul activ. Din cauza interdigitațiilor extinse ale membranelor laterale, limitele discrete dintre celulele tubului proximal sunt dificil de observat la microscopul optic.

Pe lângă rolurile principale în reabsorbție și secreție, celulele tubului proximal hidroxilează vitamina D și o eliberează în capilare. În plus, fibroblaștii din interstițiul corticalei localizați în apropierea tubilor proximali produc eritropoietină, un factor de creștere secretat ca răspuns la scăderea prelungită a concentrației locale de oxigen.

Sistemul urinar ■ Funcțiile renale: filtrare, secreție și reabsorbție

Regiune tubulară

1 9

Caracteristicile histologice și funcțiile principale ale regiunilor tubilor renali.

CA P I TO LU L

Tabelul 19–1

393

394

CAPITOLUL 19

■

Sistemul urinar

Figura 19–8 Corticala renală: tubii contorți proximali și tubii contorți distali.

D P

P

P

P

U

D

TP

P

D P

G P P P

P U

D D

P

D a

(a) Micrografia evidențiază continuitatea de la nivelul polului tubar (TP) al corpusculului renal dintre epiteliul simplu cubic al tubului contort proximal (P) și epiteliul simplu pavimentos al stratului parietal al capsulei renale. Spațiul urinar (U) dintre stratul parietal și glomerul (G) drenează în lumenul tubului proximal. Lumenul tubilor proximali pare plin datorită microvililor lungi ai marginei în perie și din cauza aglomerărilor

b

de proteine plasmatice mici legate de această structură. În schimb, lumenul tubilor contorți distali (D) pare gol, în lipsa marginii în perie și a proteinelor. (b) Aici se observă clar capilarele peritubulare numeroase și venele de drenaj (săgeți) ce înconjoară tubul contort proximal (P) și tubul contort distal (D). Ambele x400. H&E.

Ansa Henle ❯❯ APLICABILITATE MEDICALĂ Glomeruloscleroza diabetică, care constă în îngroșarea și pierderea funcției MBG ca urmare a sclerozei microvasculare sistemice din diabetul zaharat, este cauza principală de insuficiență renală stadiu terminal (ireversibilă) în Statele Unite ale Americii. Tratamentul se realizează fie prin transplant de rinichi, fie prin hemodializă artificială efectuată regulat.

TCP se continuă cu un tub proximal drept mult mai scurt, ce pătrunde în medulară și care continuă ansa Henle a nefronului. Aceasta este o structură cu aspectul literei U, cu un segment descendent subțire și un segment ascendent subțire, ambele tapetate de un epiteliu simplu pavimentos.

Porțiunea dreaptă a tubului proximal are un diametru exterior de aproximativ 60 μm, dar se îngustează brusc la aproximativ 30 μm în segmentele subțiri al ansei. Peretele segmentelor subțiri este format dintr-un epiteliu cu celule pavimentoase cu puține organite (indicând un rol primar în transportul pasiv), cu lumenul evident (Fig. 19-9 și 19-11). Segmentul ascendent

Figura 19–16 Uretere.

Mucoasa CA P I TO LU L

Lamina propria

Epiteliu de tranziţie

A

Mu

Lumen

Adventice

(a) Secţiune transversală prin ureter

(b)

stratificat tipic numit epiteliu de tranziție sau uroteliu, rezistent la efectele potențial nocive ale contactului cu urina hipertonă. (b) Histologic, musculara (Mu) este mult mai groasă decât mucoasa (M) și decât adventicea (A). x18. H&E.

(a) Reprezentare schematică a unui ureter secționat transversal ce ilustrează aspectul tipic al mucoasei cu pliuri longitudinale, înconjurată de o musculară groasă ale cărei contracții deplasează urina prin unde constante de peristaltism. Lamina propria este tapetată cu un epiteliu

Figura 19–17 Peretele vezical și uroteliul.

U

LP S

LP S

IL

U

U ML

OL a

A

(a) La nivelul colului vezical, în apropierea uretrei, peretele prezintă patru straturi: mucoasa cu uroteliul (U) și lamina propria (LP); submucoasa subțire (S); straturile intern, mijlociu și extern de țesut muscular neted (IL, ML și OL); și adventicea (A). x15. H&E.

b

c

(b) Când vezica urinară este goală, mucoasa este intens plicaturată și uroteliul (U) prezintă celule umbeliforme proeminente. x250. PSH. (c) Când vezica urinară este plină, mucoasa apare întinsă ușor, uroteliul (U) este mai subțire, iar celulele umbeliforme se aplatizează. x250. H&E.

Sistemul urinar ■ Ureterele, vezica urinară și uretra

Mucoasa Musculara

1 9

M