L'ultrafiltrato glomerulare deriva dal plasma ed è composto da una fase fluida acellulare per lo più priva delle macromolecole; è dunque un prodotto non completamente selettivo e come tale deve andare incontro a varie modificazioni che consentano di determinare la quantità e la composizione urinaria. Questo ruolo è svolto dai tubuli renali, un sistema particolarmente articolato deputato a funzioni di trasporto, enzimatiche, endocrine, paracrine ed autocrine. I tubuli sono dotati di un epitelio polarizzato con proprietà strutturali e funzionali diversificate tali da garantire il movimento netto di uno specifico soluto in una specifica direzione, cioè dall'urina al plasma (assorbimento) o dal plasma all'urina (secrezione); pertanto uno stesso trasportatore svolgerà un ruolo diverso a seconda della sua localizzazione apicale o basocellulare e del segmento del nefrone in cui si trova.La superficie della membrana apicale è amplificata dalla presenza dei microvilli che si configurano come un orletto striato, mentre la porzione basolaterale presenta protrusioni ed invaginazioni. Le cellule sono connesse da tight junction che facilitano i trasporti paracellulari.Il sistema tubulare ha un'organizzazione in parallelo e presenta una progressiva tendenza alla convergenza per cui alla fine l'ultrafiltrato prodotto da circa 11 glomeruli diversi coverge in un unico dotto collettore corticale e circa 250 dotti collettori corticali convergono in un unico dotto papillare. E' necessario inoltre sottolineare l'importanza della relazione geografica tra i diversi segmenti del tubulo: il tubulo prossimale si trova sia nella corticale che nella midollare, l' ansa di Henle origina a livello della giunzione tra le strie esterne ed interne della midollare esterna e la sua porzione sottile, discendente ed ascendente, si approfonda nella midollare interna nel caso di tubuli originati dai glomeruli iuxtamidollari, mentre resta confinata alla midollare esterna nel caso i tubuli originino da glomeruli corticali. La porzione ascendente spessa dell'ansa inizia nella midollare esterna, si porta in prossimità del polo vascolare del corpuscolo renale, a costituire la macula densa, e dà successivamente origine al tubulo contorto distale, connesso al dotto collettore che si estende dalla corticale alla pelvi renale.La posizione dell'ansa di Henle, dei vasa recta e dei collettori è di cruciale importanza per garantire il funzionamento del meccanismo di moltiplicazione controcorrente che assicura il mantenimento di elevate concentrazioni di soluti nella midollare. Il tubulo prossimale può essere anatomicamente suddiviso in due porzioni: la parte convoluta iniziale, che si trova interamente nella corticale, e la pars recta che si approfonda anche nella stria esterna della midollare esterna. Esso presenta caratteristiche specifiche, quali connessioni intercellulari con zona occludens e adherens, un alto orletto striato, la presenza di abbondanti vescicole endocitiche, lisosomi, perossisomi e mitocondri ed invaginazioni basali; tali caratteristiche, che tendono a divenire meno evidenti mano a mano che si procede lungo il tubulo, sono alla base della specifica funzione di questo primo segmento, dotato di grandi capacità di trasporto e responsabile del riassorbimento dell' 85% dell'acqua e del sodio filtrati a livello glomerulare. L' ansa di Henle si compone di una porzione sottile, discendente ed ascendente che, nel caso di glomeruli iuxtamidollari, si approfonda fino alla midollare interna, e di una porzione spessa che segna l'inizio del nefrone distale ed è costituita da cellule metabolicamente molto attive e ricche di mitocondri, apparati di Golgi, reticolo endoplasmatico e vescicole subapicali. L'altezza delle cellule tende a ridursi procedendo verso la corticale, mentre si assiste ad un progressivo aumento dell'amplificazione della superficie cellulare.Il tubulo contorto distale comincia poco dopo la macula densa ed è deputato al trasporto attivo di soluti, come testimoniato dalle sue caratteristiche strutturali: amplificazione della superficie cellulare e abbondanza di organelli citoplasmatici.Il dotto collettore attraversa il rene dalla corticale alla pelvi ed è costituito da tipi diversi di cellule: nella corticale e nella midollare esterna si distinguono cellule principali ed intercalate, mentre nella midollare interna figura un tipo speciale di cellule principali dette del dotto collettore della midollare interna.Le cellule principali presentano caratteristiche invaginazioni basali dette labirinto basale; il reticolo endoplasmatico ed il Golgi sono presenti, ma non abbondanti, mentre il trafficking intracellulare di proteine è garantito dalla presenza di una fitta rete di microtubuli e microfilamenti, soprattutto a livello del versante apicale.Le cellule intercalate sono sparse lungo il tubulo e si distinguono per le loro maggiori dimensioni e il colore scuro, dovuto alla ricchezza di mitocondri; sono deputate alla regolazione dell'equilibrio acido-base e possono essere distinte in tipo A e B sulla base delle diverse funzioni: entrambe, infatti, presentano una pompa H+ ATPasica ed una pompa H+/K+ ATPasica, ma mentre nelle cellule di tipo A esse sono poste sulla membrana apicale garantendo, in caso di acidosi, la secrezione di H+ ed il riassorbimento di HCO3-, in quelle di tipo B le pompe si trovano a livello basolaterale con risultato esattamente opposto.Le cellule del dotto collettore della midollare interna si presentano strutturalmente simili alle cellule principali, ma con un minor numero di mitocondri.I tubuli e i vasi sono immersi nell'interstizio renale che è sempre più rappresentato in termini percentuali mano a mano che dalla corticale si passa alla midollare interna (dal 10-15% fino al 30-40%) e che è dotato di funzioni che vanno ben al di là del semplice sostegno strutturale. Esso si compone in primo luogo di una matrice formata da glicosaminoglicani, solfati e non solfati, da fibre di collagene di tipo I e II e dalla fibronectina (Genetic Diseases of the Kidney, Couchman et al 1994), che giocano un ruolo importante nel mantenere i gradienti idroelettrici tra capillari e tubuli. Comprende inoltre una serie di cellule in grado di svolgere funzioni diverse in base alla loro localizzazione: a livello corticale esistono cellule di tipo I specializzate nella produzione e secrezione di eritropoietina e cellule di tipo II presentanti l'antigene; a livello della midollare possiamo distinguere cellule deputate alla sintesi di prostaglandine ed alla regolazione dell'omeostasi idrica, altre con funzione di fagociti e altre ancora di cui non si è ancora compresa appieno la funzione (Genetic Diseases of the Kidney, Eckardt et al 1993, Yang 2003.