Wykład 01.12.2007r.
NERKA GOSPODARKA WODNO-ELEKTROLITOWA - Budowa i czynności nerek
Każda nerka zawiera około miliona nefronów. Nefrony składają się z kłębuszka filtrującego mocz pierwotny do cewki bliższej i dalej do pętli Henlego i cewki dalszej. Struktury te są otoczone tkanką łączną z przebiegającymi w niej naczyniami i komórkami śródmiąższowymi. Kłębuszki znajdują się w korze nerek, rdzeń zaś składa się z cewek nerkowych położonych w tkance śródmiąższowej. Przefiltrowany w kłębuszkach mocz przepływa przez cewki bliższe i dalsze do cewek zbiorczych, następnie do piramid nerkowych.
* Nerki są narządem o największej perfuzji w całym ustroju. Przepływa przez nie 20% krwi tłoczonej przez serce i tylko pewna część przeznaczona jest na odżywianie nerek, większość zostaje przefiltrowana w kłębuszkach. Przefiltrowane osocze zostaje zagęszczone w cewkach nerkowych, większość wody, elektrolitów i składników odżywczych (np. glukozy i aminokwasów) zostaje ponownie wchłonięta.
* Nerki spełniają zasadniczą rolę w wydalaniu rozpuszczalnych w wodzie zbędnych produktów przemiany materii oraz w regulacji gospodarki wodno-elektrolitowej i kwasowo-zasadowej. Proces wydalania rozpoczyna się filtracją krwi w kłębuszkach.
Budowa kłębuszka nerkowego
Kłębuszek składa się z komórek nabłonkowych, śródbłonkowych i komórek tkanki łącznej (mezangium) oraz z błony podstawnej.
Komórki nabłonkowe - łączą się z zewnętrzną powierzchnią błony podstawnej kłębuszka (GBM) za pomocą tzw. wypustek stopowatych.
Mechanizm działania tych struktur jest do tej pory słabo poznany, wiadomo jedynie, że:
podobnie jak komórki śródbłonka i błona podstawna, komórki nabłonkowe są pokryte ujemnie naładowaną błoną zwaną glikokaliks
są one częścią bariery filtracyjnej
ich uszkodzenie w wyniku procesu chorobowego może zmniejszać wskaźnik przepuszczalności błony podstawnej oraz współczynnik filtracji (Kf).
Komórki śródbłonkowe - tworzą cienką warstwę cytoplazmy z licznymi otworkami (fenestracjami) o średnicy 50-100 µm.
Komórki mezangium - są przekształconymi komórkami mięśni gładkich, pokrywającymi wewnętrzną powierzchnię naczyń włosowatych kłębuszka. Stanowią połączenie między dwoma sąsiadującymi naczyniami włosowatymi. Ok. 10% wszystkich komórek mezangialnych to komórki dendrytyczne, wykazujące zdolność fagocytozy, na których powierzchni występują antygeny zgodności tkankowej klasy II. Monocyty krwi, które przedostały się do tkanki łącznej kłębuszka, działają jak fagocyty.
Błona podstawna kłębuszka zawiera kolagen typu IV oraz ujemnie naładowane glikozaminoglikany.
U osób dorosłych jej grubość wynosi ok. 300-350 µm.
Naczynia włosowate kłębuszka nerkowego
Naczynia włosowate kłębuszka nie są typowymi kapilarami ponieważ nie uczestniczą w wymianie produktów przemiany materii. Można je uważać za tętnicze naczynia włosowate mające komórki mięśni gładkich z jednej strony (mezangium) i komórki nabłonkowe z drugiej.
Filtracja kłębuszkowa
Filtracja kłębuszkowa następuje pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego w naczyniach włosowatych kłębuszka (P1 ). W procesie filtracji kłębuszkowej zasadniczą rolę odgrywa efektywne ciśnienie filtracyjne (P), które zależy od różnicy pomiędzy ciśnieniem hydrostatycznym i onkotycznym w kłębuszku nerkowym.
Ciśnienie filtracyjne - P
P = (P1 - P)2 - (O1 - O2)
P1 - ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach włosowatych,
P2 - ciśnienie hydrostatyczne w przestrzeni Bowmana,
O1 - ciśnienie onkotyczne w naczyniach włosowatych,
O2 - ciśnienie onkotyczne w przestrzeni Bowmana.
W naczyniach włosowatych, będących przedłużeniem tętniczki doprowadzającej, efektywne ciśnienie filtracyjne wynosi ok. 15 cm H2O.
Powoduje to stopniowe przefiltrowywanie płynu z krwi do przestrzeni pozanaczyniowej i wzrost ciśnienia onkotycznego (O1) w naczyniach do wartości równej ciśnieniu hydrostatycznemu P1 Taką sekwencje zjawisk określa się jako równowagę filtracyjną. W razie obniżenia wartości P1 efektywna filtracja zmniejsza się lub zupełnie ustaje, nawet jeżeli nie zmienia się przepływ osocza przez nerki. Nerka utrzymuje stałe ciśnienie hydrostatyczne P1 przez regulację napięcia ścian tętniczki doprowadzającej i odprowadzającej. Jeśli np. spada ciśnienie w naczyniach doprowadzających, ciśnienie wewnątrz kłębuszka jest utrzymywane przez wzrost napięcia naczyń odprowadzających. Wielkość filtracji zależy od powierzchni (SA) i wskaźnika przepuszczalności (k) błony podstawnej kłębuszka nerkowego (k x SA = Kf, gdzie Kf oznacza współczynnik filtracji).
Autoregulacja przepływu krwi przez nerki i filtracji kłębuszkowej (GFR)
Nerka może regulować nie tylko własne ukrwienie, ale także wielkość przesączania kłębuszkowego (GFR). Mechanizm autoregulacji utrzymujący GFR pozostaje sprawny, dopóki ciśnienie skurczowe jest wyższe niż
70-80 mm Hg. Istotną rolę w autoregulacji GFR odgrywa układ nerwowy współczulny, który reguluje napięcie ścian naczyń doprowadzających oraz przepływ krwi przez nerki. Nawet wyizolowana i odnerwiona nerka nie traci jednak zdolności autoregulacji zachowanego ukrwienia.
Układ naczyń tętniczych nerki wykazuje tendencję do rozgałęziania się pod kątem prostym. Sprzyja to oddzielaniu się osocza od elementów morfotycznych i powoduje, że do kłębuszków położonych w zewnętrznej warstwie kory nerki dociera krew charakteryzująca się znacznie obniżoną wartością hematokrytową.
Integralność cewek nerkowych
Wielkość filtracji kłębuszkowej (przesączania kłębuszkowego) wynosi ok. 120 ml/min lub
7,2 l/h, dorosły człowiek natomiast wydala zwykle tylko 50-100 ml moczu/h. Wynika z tego musi istnieć bardzo wydajny system odzyskiwania większości przesączu. W rzeczywistości ponad 90% wody i chlorku sodu oraz 100% glukozy i aminokwasów wchłaniane jest zwrotnie w cewkach krętych proksymalnych (bliższych). Zdolność zwrotnego wchłaniania glukozy i aminokwasów przez cewki jest ograniczona. Zwiększenie ich stężenia we krwi powoduje, że rośnie ilość przesączonych substancji w moczu pierwotnym, która może przekroczyć pojemność resorpcyjną cewek. Pojawiają się one wówczas w moczu ostatecznym (np. glukozuria u chorych na cukrzycę).
Pętla Henlego
W pętli Henlego:
następuje dalsze wchłanianie zwrotne sodu i wody,
powstaje różnica ciśnienia osmotycznego, która zwiększa się w miarę wzrostu odległości od zewnętrznej powierzchni nerki (jest większa w rdzeniu niż w korze nerki),
wytwarza się hipotoniczny mocz, który przepływa do cewki krętej dalszej (dystalnej).
Ściany ramienia zstępującego pętli Henlego są nieprzepuszczalne dla chlorku sodu, ale przepuszczalne dla wody. Powoduje to utratę wolnej wody z płynu cewkowego do tkanki śródmiąższowej, której ciśnienie osmotyczne stopniowo wzrasta. Komórki części grubej ramienia wstępującego pętli Henlego są nieprzepuszczalne dla wody, chlorek sodu natomiast jest nadal transportowany ze światła cewki do tkanki śródmiąższowej, dopóki mocz nie stanie się hipotoniczny.
Pętlowe leki moczopędne działają przede wszystkim właśnie w tej części nefronu, hamując dalsze aktywne wchłanianie zwrotne chlorku sodu. Ilość wydalonych z moczem jonów sodowych, chlorkowych i wodorowych oraz wody zostaje ostatecznie ustalona w cewkach krętych dystalnych i cewkach zbiorczych.
Wydalanie potasu zależy wyłącznie od sekrecji tego jonu w cewkach i jest całkowicie niezależne od przesączania kłębuszkowego. Potas może być wydzielany do światła cewki tylko zamiennie z jonami sodu lub wodoru, które są wchłaniane do tkanki śródmiąższowej. Proces ten reguluje aldosteron.
Hiperkaliemia może być spowodowana:
niedostateczną ilością sodu docierającego do cewki krętej dalszej
niskim stężeniem aldosteronu.
Ostateczna ilość wody wydalonej z moczem ustalona zostaje w cewkach zbiorczych.
Te długie części nefronów sięgają aż do warstwy wewnętrznej rdzenia nerki, przepuszczalność ich ścian dla wody reguluje hormon antydiuretyczny (ADH). W razie braku ADH cewka zbiorcza traci zdolność do oszczędzania (konserwacji) wody, która zostaje „uwięziona" w świetle cewki. Ponieważ większość przesączu kłębuszkowego została już wchłonięta przed dotarciem do cewki zbiorczej, nawet zupełny brak ADH (lub oporność receptorów na ten hormon) rzadko zwiększa objętość wydalonego moczu do > 5 l/d.
GOSPODARKA WODNO-ELEKTROLITOWA - Prawidłowe rozmieszczenie i przemiana sodu :
Organizm osoby ważącej 70 kg zawiera przeciętnie ok. 3500 mmol Na+, który jest rozmieszczony głównie w przestrzeni zewnątrzkomórkowej i w kościach. Niewielka ilość tego kationu zawarta jest wewnątrz komórek i w płynach sekrecyjnych (np. w świetle jelita).
Średnie stężenie Na+ w osoczu wynosi 135-145 mmol/l.
W razie utraty Na+ i wody zmniejsza się odpowiednio wielkość przestrzeni zewnątrzkomórkowej, natomiast stężenie Na+ w osoczu pozostaje niezmienione. Jeżeli niedobór wody jest wyrównywany przez wodę pitną nie zawierającą Na+, rozwija się hiponatremia.
Niedobór sodu i wody (desalinacja, odwodnienie izotoniczne)
Desalinacja ustroju nazywa się proporcjonalną utratę chlorku sodu i wody. Dla określenia tego zjawiska często używa się błędnie nazwy „odwodnienie". Znaczenie kliniczne desalinacji (niedoboru Na+) jest bardzo duże, ponieważ jest to najczęstsza przyczyna odwracalnego upośledzenia czynności nerek u chorych hospitalizowanych.
Etiologia :
Wydalanie Na+ z moczem może spadać poniżej 10 mmol/l, a objętość moczu do 500 ml/d. Dlatego desalinacja bardzo rzadko jest następstwem wyłącznie niedostatecznej podaży sodu. Dopiero upośledzenie zwrotnego wchłaniania sodu w nerkach lub zwiększenie jego wydalania powoduje wystąpienie objawów klinicznych utraty sodu.
Przyczyny niedoboru soli i wody :
* Wydalanie przez nerki
Leczenie moczopędne
Diureza osmotyczna (np. glukozuria)
Nefropatia z utratą sodu
Choroba Addisona
* Wydalanie przez skórę
Straty niewyczuwalne
Oparzenia
Złuszczające zapalenie skóry
* Wydalanie przez przewód pokarmowy
Wymioty
Biegunki
Przetoki i stomie
Odsysanie treści żołądkowej sondą
Krwawienie z przewodu pokarmowego
* Wydalanie do trzeciej przestrzeni
Do światła jelit (w razie niedrożności jelit porażennej lub
zaporowej)
Do tkanki mięśniowej (zespół zmiażdżenia)
Do tkanki kostnej (złamania)
Do jamy brzusznej (zapalenie otrzewnej, ostre
zapalenie trzustki, stany powodujące wodobrzusze)
Objawy desalinacji
* Objawy przedmiotowe
Codzienna utrata masy ciała
Obniżenie o.c.ż. (lub ciśnienia w żyle szyjnej)
Hipotensja ortostatyczna
Tachykardia
Suchy język
Zapadnięcie żył
Oziębienie dystalnych części kończyn lub upośledzenie przepływu krwi w naczyniach włosowatych
Obniżenie napięcia tkankowego
* Objawy podmiotowe
Uczucie pragnienia
Skurcze mięśni
Zawroty głowy w pozycji stojącej
Przeładowanie sodem i wodą (przewodnienie izotoniczne)
Etiologia :
Upośledzenie wydalania
Niewydolność nerek
Pobudzenie układu renina - angiotensyna - aldosteron
Niewydolność krążenia
Niewydolność wątroby (powodująca hipoalbuminemię)
Zespół nerczycowy
Wyniszczenie.
Objawy kliniczne :
Objawami przedmiotowymi przeładowania sodem i wodą (przewodnienia izotonicznego) są:
• obrzęki obwodowe
• trzeszczenia nad dolnymi polami płucnymi
• radiologiczny obraz obrzęku płuc
• podwyższone ciśnienie w żyłach szyjnych
• podwyższone ciśnienie tętnicze krwi
Do objawów podmiotowych nadmiaru sodu i wody należą:
• duszność w pozycji leżącej, skrócenie
oddechu w czasie wysiłku, napadowa
duszność nocna
• nudności i wymioty
• ból kończyn dolnych, zlokalizowany na
przedniej powierzchni podudzi
Hiponatremia.
Etiologia :
Objawy kliniczne ostrej hiponatremii występują jeżeli stężenie sodu w surowicy krwi
spada < 125 mmol/l.
Objawy kliniczne:
Objawy podmiotowe:
senność, apatia, zaburzenia orientacji, skurcze mięśniowe, jadłowstręt, nudności, pobudzenie i psychoza.
Objawy przedmiotowe:
• osłabienie lub nasilenie odruchów
ścięgnistych
• zaburzenia świadomości
• obrzęk tarczy nerwu wzrokowego
• drgawki
• porażenie ośrodka oddechowego, które może
spowodować zgon
• hipotermia
Hipernatremia.
Etiologia:
Objawy kliniczne
Objawami klinicznymi hipernatremii są:
uczucie pragnienia, senność, rozdrażnienie, drgawki, śpiączka i zgon.
Wymienione objawy (poza uczuciem pragnienia) rzadko jednak występują u chorych, u których stężenie sodu w surowicy krwi nie przekracza 155 mmol/l.
Prawidłowe rozmieszczenie potasu i jego homeostaza ustrojowa
Stężenie K+ w surowicy krwi nie jest wskaźnikiem odzwierciedlającym jego zawartość w organizmie. Całkowita zawartość K+ w organizmie wynosi ok. 3300 mmol, z czego 95% znajduje się w przestrzeni wodnej wewnątrzkomórkowej. Tylko niewielka część K+ zlokalizowana jest pozakomórkowo.
Hipokaliemia
Stężenie potasu < 2,5 mmol/l
Etiologia:
Objawy kliniczne
Osłabienie mięśni
Niedrożność porażenna jelit
Miopatia ± hipowentylacja ± mioglobinuria
Zmiany w zapisie EKG
Zaburzenia rytmu serca z tachykardią
Zasadowica metaboliczna (spowodowana wydalaniem jonu H+ przez nerki)
Upośledzenie zagęszczania moczu (objawiające się poliurią i zmniejszeniem przesączania kłębuszkowego)
Zmiany w zapisie EKG
Hiperkaliemia.
Stężenie potasu > 6,5 mmol/l
Etiologia:
Objawy kliniczne
Hiperkaliemia nie powoduje żadnych charakterystycznych objawów podmiotowych.
Przed zatrzymaniem akcji serca może wystąpić postępujące porażenie mięśni poprzecznie prążkowanych.
Gospodarka magnezowa
Prawidłowe stężenie magnezu (Mg2+) w surowicy wynosi 1,4-1,75 mmol/l, z tego ok. 20% związane jest z białkami. 98% Mg2+ w organizmie znajduje się wewnątrz komórek, głównie w kościach i mięśniach, nie podlega więc szybkiej wymianie. Mg2+ wydalany jest z organizmu w 98% przez nerki i tylko 2% przez przewód pokarmowy.
Magnez jest bardzo ważnym składnikiem ustroju, ponieważ:
• jest on niezbędnym koenzymem w wielu
procesach wewnątrzkomórkowych
• wywiera hamujący wpływ na tkankę nerwową
poprzez podwyższenie progu depolaryzacji, w
związku z tym wykorzystywany jest jako
środek przeciwdrgawkowy w rzucawce
• reguluje wewnątrzkomórkową zawartość
innych jonów (np. wapnia i potasu)
Hipomagnezemia.
Etiologia:
Objawy kliniczne
tężyczka i drgawki
osłabienie siły mięśniowej i drżenia pęczkowe mięśni
wydłużenie odstępu QT i niemiarowości komorowe
zmiany osobowości, lęk, stan majaczeniowy i psychozy
Hipermagnezemia.
Etiologia :
Kliniczne objawy hipermagnezemii występują u wymagających dializy chorych z przewlekłą niewydolnością nerek i chorych z chorobą Addisona przyjmujących leki zawierające Mg2+, zobojętniające sok żołądkowy lub wiążące fosforany.
Objawy kliniczne
Hipermagnezemia powoduje zahamowanie przewodnictwa nerwowo-mięśniowego. Podwyższenie stężenia Mg2+ w surowicy do 4 mmol/l powoduje osłabienie, a do 8-10 mmol/l całkowite zniesienie odruchów ścięgnistych - następują wiotkie porażenia kończyn, trudności w połykaniu i mówieniu oraz zaburzenia oddechowe.
Rozmieszczenie i przemiana fosforanów w ustroju
Fosfor jest wchłaniany w przewodzie pokarmowym w postaci fosforanów nieorganicznych.
Jest on podstawowym składnikiem każdej komórki, znajduje się wiec praktycznie we wszystkich artykułach spożywczych. Szczególnie duże ilości fosforanów zawierają mleko i przetwory mleczne oraz te pokarmy, w których jako środków konserwujących używa się pirofosforanów.
Średnie dobowe spożycie fosforanów wynosi ok. 1000 mg, tj. 32 mmol. Prawidłowe stężenie fosforanów nieorganicznych w surowicy krwi wynosi 1,0-1,5 mmol/l.
Hipofosfatemia.
Etiologia:
Objawy kliniczne
zaburzenia funkcji krwinek czerwonych, białych i/lub płytek krwi
kardiomiopatia
ostra niewydolność oddechowa spowodowana porażeniem przepony
encefalopatia
kwasica metaboliczna
osteomalacja
Hiperkalcemia.
Etiologia:
Objawy hiperkalcemii występują, jeśli stężenie wapnia w surowicy przekracza 3 mmol/l, objawy te stają się poważne, jeśli stężenie to przekroczy 3,5 mmol/l.
Objawy kliniczne:
Zaburzenia ze strony przewodu pokarmowego: brak łaknienia, nudności, wymioty i zaparcia, wrzody trawienne, zapalenie trzustki.
Zaburzenia funkcji komórek mięśniowych: nadciśnienie tętnicze, zmiany w zapisie EKG (skrócenie odstępu QT) lub zatrzymanie serca (jeśli stężenie wapnia w surowicy > 4 mmol/l).
Zaburzenia neurologiczne:
psychozy, splątanie, śpiączka.
Zaburzenia funkcji nerek:
poliuria, ostra lub przewlekła niewydolność nerek, kamica moczowa.