FIZJOLOGIA NEREK

Funkcje nerek

• wydalenie: wody, elektrolitów, zbędnych produktów przemiany materii (mocznik- produkt przemiany białek, kwas moczowy – produkt przemiany puryn, kreatynina), związków toksycznych

• są narządem efektorowym w regulacji objętości i osmolarności płynów ustrojowych, gospodarki kwasowo- zasadowej i wapniowo- fosforanowej

• wytwarzają związki hormonalne o działaniu miejscowym i ogólnoustrojowym- renina, erytropoetyna

Budowa nefronu

Kłębuszek nerkowy:

- tętniczka doprowadzająca

- sieć naczyń włosowatych

- tętniczka odprowadzająca

*podwójna sieć naczyń włosowatych (naczynia okołokanalikowe i sieć naczyń w kłębuszku)

Błona filtracyjna:

- nie posiada mięśni gładkich tylko śródbłonek naczynia na błonie podstawnej;

Tworzenie moczu pierwotnego przejście osocza przez szczeliny śródbłonka i między podocytami

Fenestracje - przestrzenie między śródbłonkiem naczynia

Szczeliny filtracyjne – przestrzenie pomiędzy podocytami (od strony kanalika nerkowego)

Skład filtratu

Podobny do osocza, ale bez dużych białek, z białek filtrowane są jedynie peptydy i białka o małej masie cząsteczkowej (głównie albuminy, hormony, enzymy, immunoproteiny)

- w kanalikach bliższych endocytoza z udziałem klatryny (ułatwia tworzenie endosomu, czyli pęcherzyka endocytarnego)

- w komórkach kanalika rozkład do aminokwasów i transport do płynu okołokanalikowego

- u zdrowych osób nie ma białek w moczu

Siły fizyczne biorące udział w filtracji

EFP= Pc-(Pt+πc)

• Pc- ciśnienie hydrostatyczne w sieci naczyń włosowatych kłębuszka (wypycha osocze ze światła naczynia do torebki Bowmana)

• Pt- ciśnienie hydrostatyczne płynu w torebce Bowmana (przeciwstawia się wypychaniu)

• πc- ciśnienie onkotyczne/koloidoosmotyczne (przeciwstawia się wypychaniu)

EFP>0 - warunek powstawania filtracji !!!

Czyli Pc musi przewyższyć sumę Pt+πc, aby doszło do filtracji kłębuszkowej

Procesy odpowiedzialne za tworzenie moczu pierwotnego i zmianę składu moczu

- resorpcja – wchłanianie

- sekrecja- wydzielanie

Mechanizmy transportu w nefronie

Kanalik kręty bliższy

• Resorpcja NaCl, białek, wody, aminokwasów, jonów HCO₃^-

• Sekrecja jonów H⁺

Pętla Henlego

• Ramię zstępujące: resorpcja wody, zmniejsza się objętość płynu kanalikowego, mocz ulega zagęszczeniu

• Ramię wstępujące: resorpcja jonów Na⁺, Cl^-; w części cienkiej pętli wstępującej Henlego – transport bierny, zgodnie z gradientem stężeń, w części grubej – transport aktywny(także resorpcja K⁺)

Kanalik dystalny

• Mocz ulega znów rozcieńczeniu

W obrębie cewki zbiorczej zmiany następują wtedy, gdy zachodzi wydzielanie wazopresyny (przez tylny płat przysadki mózgowej)

Wydzielanie wazopresyny mocz hipertoniczny

Bez wazopresyny mocz hipo- lub izotoniczny

Wazopresyna- aktywacja białek (transporterów mocznika), żeby śródmiąższe było hiperosmolarne (resorpcja mocznika i jonów), wtedy może dochodzić do odciągania wody z kanalika

Mocznik- podwyższa osmolarność

Transport Na w kanaliku proksymalnym

Mechanizm pierwotny:

- Na-K-ATP-aza w błonie podstawno-bocznej :

• utrzymuje niskie stężenie Na w komórce

• utrzymuje wysokie stężenie K w komórce

• utrzymuje ujemny potencjał błonowy (3 Na na zewnątrz 2 K do środka)

-ten gradient stężeń odpowiada za mechanizmy transportu aktywnego wtórnego

Kanalik proksymalny:

Mechanizm transportu dla reabsorpcji glukozy

- współtransporter Na- glukoza zalokalizowany w rąbku transportuje jedną cząsteczkę glukozy i dwa jony Na na 1 cykl z filtratu do komórek kanalika proksymalnego

Jest to transport aktywny wtórny, który wykorzystuje gradient chemiczny i elektryczny.

Glukoza jest transportowana z komórek do płynu śródmiąższowego przez niezależny mechanizm; specjalne białko błonowe transportujące glukozę do śródmiąższa wykorzystuje gradient utworzony przez pompę Na⁺/K⁺, która jest transporterem aktywnym pierwotnym.

W całości glukoza jest absorbowana tylko wtedy, kiedy mamy odpowiednią ilość transporterów w błonie luminalnej kanalika nerkowego

Duże stężenie glukozy w osoczu – jest ona w całości filtrowana do kłębuszka, ale gdy jest zbyt mało współtransporterów dla glukozy, wtedy glukoza występuje w moczu ostatecznym

Resorpcja kanalikowa ograniczona transportem maksymalnym na przykładzie resorpcji glukozy w kanaliku proksymalnym

Wzrasta stężenie glukozy w osoczu (im większe stężenie glukozy we krwi, tym więcej jej trafia do filtratu, ale w pewnym punkcie glukozy jest zbyt dużo, wchłanianie pozostaje na tym samym poziomie, a reszta glukozy jest wydalana z moczem)- pojawia się w moczu gdy będzie powyżej 300mg/dl

Transport w grubej części ramienia wstępującego:

Pierwotny mechanizm:

- Na-K-ATP-aza w błonie podstawno-bocznej

Wtórny mechanizm transportu:

Współtransporter Na-2Cl-K w błonie luminalnej, zależny od gradientu chemicznego Na i Cl (transport aktywny wtórny; transport pierwotny to pompa Na/K)

Pętla Henlego

Miejsce wychwytu dla związków blokujących współtransporter Na+/2Cl-/K+

Diuretyki pętlowe (np. furosemid) działadnie moczopędne (zwiększają wydalanie jonów wraz z towarzyszącymi im cząsteczkami wody)

Reabsorpcja sodu w kanaliku zbiorczym

- Na jest reabsorbowany przez komórki głównie w kanaliku zbiorczym

- mechanizm pierwotny Na-K-ATP-aza w błonie podstawno-bocznej

- dzięki pompie sodowo-potasowej tworzy się gradient elektrochemiczny dla sodu w błonie luminalnej

- gradient ten powoduje ruch jonów Na do komórki przez kanały sodowe

- reabsorpcja jonów Na jest stymulowana przez aldosteron (zwiększa ilość kanałów sodowych dla Na+)

- reabsorpcja jonów Cl- drogą paracelularną

Mechanizm działania ADH (wazopresyny/ hormonu antydiuretycznego)

- ADH przyłącza się do receptora V2 i aktywuje kaskadę reakcji przez białko Gs, cyklazę adenylanową, cAMP i kinazę proteinową A. Umożliwia to wbudowanie aquaporyny 2 do błony luminalnej

- woda przemieszcza się przez aquaporynę 2 (kanał wodny) w odpowiedzi na gradient osmotyczny, a następnie przez aquaporynę 3 i 4 w błonie podstawno- bocznej

Hiperosmoralne śródmiąższe !- ruch wody

Wydzielanie wazopresyny

Czynniki zwiększające wydzielanie wazopresyny:

- wzrost osmolarności płynów ustrojowych (hiperosmotyczne osocze; spadek ciśnienia krwi)

- redukcja impulsacji z baroreceptorów (komórki czuciowe w ścianie tętnicy szyjnej, w łuku aorty, pobudzane wzrostem ciśnienia krwi) tonicznie hamującej wydzielanie ADH

- stymulacja neuronów wydzielających wazopresynę przez angiotensynę II (działanie naczynioskurczowe, pobudzana przez reninę; pobudzenie uwalniania ADH powoduje zwiększenie ciśnienia krwi)

- hipoksja

Osmoreceptory (osmodetektory reagujące na zmianę stężenia Na we krwi)

- w podwzgórzu (jądro nadwzrokowe i trzykomorowe)

- w narządach okołokomorowych

- w okolicy przedwzrokowej

Uszkodzenie tych okolic powoduje:

- brak wytwarzania wazopresyny i poliurię (moczówkę prostą – duże ilości rozcieńczonego moczu)

- adypsję (brak pragnienia) zespół hiperosmotyczny (zwiększenie osmolarności płynów ustrojowych i hipernatremia, czyli zbyt wysokie stężenie jonów Na+ w osoczu)

Wielkość filtracji kłębuszkowej (GFR) zależy od:

- ciśnienia hydrostatycznego wewnątrz naczyń włosowatych kłębuszka

- nerkowego przepływu krwi, na który wpływa ma autoregulacja miogenna, opór naczyniowy w tętniczkach (średnica naczynia, czyli bardziej skurczone = większy opór)

Autoregulacja miogenna

W przedziale 80- Hg

- wzrost ciśnienia w tętnicy nerkowej powoduje odruchowy skurcz mięśni gładkich i wzrost oporu naczyniowego

- spadek- rozszerzenie naczyń, spadek oporu obwodowego

Cel- utrzymanie względnie stałego przepływu krwi przez kłębuszki

RBF – nerkowy przepływ krwi ml/min

Opór naczyniowy w tętniczkach

R= Lη/ r^4

Jest wprost proporcjonalny do długości naczynia (L) i lepkości cieczy (η), a odwrotnie proporcjonalny do czwartej potęgi promienia naczynia.

1. Jeżeli zmniejsza się średnica tętnicy aferentnej zmniejsza się nerkowy przepływ krwi (zmniejszone ciśnienie, czyli zmniejszona filtracja kłębuszkowa)

2. Zwiększa się średnica tętn. aferentnej – zwiększa się filtracja

3. Kurczy się tętn. eferentna – rośnie ciśnienie czyli następuje wzrost filtracji kłębuszkowej (wyj!!)

4. Rozszerza się tętnica eferentna – spada filtracja kłębuszkowa

Regulacja wewnątrznerkowa (zapobiega nadmiernej podaży przesączu przekraczającej możliwości reabsorbcyjne kanalików, utrzymuje względnie stałą objętość przesączu w kanalikach nerkowych – utrzymanie stałej szybkości przepływu) obejmuje:

- regulację przepływu krwi przez nerkę

- regulację wielkości filtracji kłębuszkowej kłębuszkowo- kanalikowe sprzężenie zwrotne np. wydzielanie angiotensyny II przy obniżonym ciśnieniu przepływowym w nerkach i zmniejszonym stężeniu NaCl w plamce gęstej

Autoregulacji nie podlega diureza (objętość wydalanego moczu)!

Komórki plamki gęstej mogą pobudzać aparat przykłębuszkowy (znajdujące się w nim komórki ziarniste wydzielające reninę), renina powoduje powstawanie angiotensyny II, która działą naczynioskurczowo i w niskich stężeniach kurczy tętniczki odprowadzające (i wzrasta GFR)

??????????Przy wysokim stężeniu NaCl/ przy obniżonym stężeniu NaCl (i zwiększonym GFR) komórki plamki gęstej wydzielają adenozynę, w obu tętniczkach są receptory dla adenozyny (A2- w odprowadzającej- adenozyna powoduje rozszerzenie tętniczki odprowadzającej, A1 w doprowadzającej- adenozyna powoduje skurcz tętniczki doprowadzającej)

*przy górnej granicy autoregulacji (180mmHg) działa angiotensyna II

*przy niskiej (80mmHg) – renina

Czynniki hamujące uwalnianie reniny[edytuj]

wazopresyna

ANP (ANF, przedsionkowy czynnik natriuretyczny, przedsionkowy peptyd natriuretyczny)

potas

angiotensyna II

adenozyna

Przedsionkowy peptyd natriuretyczny (ang. atrial natriuretic peptide, ANP) – hormon peptydowy wytwarzany przez ściany przedsionka serca pod wpływem wysokiego stężenia jonów sodu, dużej ilości płynu pozakomórkowego lub dużej ilości krwi. Hamuje reabsorbcję jonów sodu i wody głównie w kanalikach zbiorczych nerki i prowadzi do ich zwiększonego wydalania z moczem. Wpływa również na rozszerzanie i zwężanie pewnych naczyń krwionośnych (tętniczek doprowadzających i odprowadzających kłębuszków nerkowych), co wpływa na szybkość filtrowania płynów w nerkach, a to powoduje przyśpieszenie produkcji moczu. Peptyd hamuje układ renina angiotensyna aldosteron (RAA) poprzez stymulację syntezy prostaglandyn, oraz zmniejsza uwalnianie ADH. Peptyd przeciwdziała więc mechanizmom nasilającym niewydolność krążenia.

Leki hamujące uwalnianie reniny( z notatek własnych, nie z wykładu):

•blokowanie receptorów β-adrenergicznych np. propranololem

•blokowanie syntezy prostaglandyn przez indometacynę, aspirynę

Filtracja kłębuszkowa:

Fizyczny proces filtracji osocza w ciałkach nerkowych zachodzi dzięki temu, że ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włosowatych kłębuszka(Pc) przewyższa sumę sił przeciwstawiających się filtracji. Należy do nich ciśnienie onkotyczne osocza krwi płynącej naczyniami włosowatymi kłębuszka(IIc) oraz ciśnienie hydrostatyczne przesączu w torebce Bowmana(Ptor). Ciśnienie efektywnie wykorzystywane na proces filtracji kłębuszkowej to efektywne ciśnienie filtracyjne(EFP) które wyraża się wzorem: EFP= Pc- (IIc+Ptor)

Wiekość filtracji kłębuszkowej zależy nie tylko od EFP ale także od przepuszczalności i globalnej powierzchni błony filtracyjnej, co przedstawia zależność GFR=Kf xEFP gdzie GFR- wilekość filtracji kłębuszkowej

Kf- złożony współczynnik charakteryzujący przepuszczalność i powierzchnię błony filtracyjnej

skład filtratu to w przybliżeniu skład odbiałczonego osocza, gdyż błona filtracyjna kłębuszka zatrzymuje cząsteczki o dużej masie cząsteczkowej( białka); przesącz zawiera zatem: -wodę i elektrolity(jony takie jak Na+, K+, H+, Ca2+, Cl-, HCO3-, jony fosforanowe) -zbędne produkty przemiany materii(mocznik, kwas moczowy, kreatyninę) - związki toksyczne - z białek zawierać może peptydy i białka o małej masie cząsteczkowej(hormony, enzymy, immunoproteiny, inulinę, mioglobinę) - ponad to przesącz zawiera witaminy i glukozę