Zadania nerek:

• Regulacja objętości i składu substancji organicznych i nieorganicznych

• Regulacja osmolarności płynu zewnątrzkomórkowego

• Regulacja równowagi kwasowo-zasadowej (wydalanie nadmiaru kwasów i oszczędzanie zasad)

• Wydalanie zbędnych produktów przemiany materii (mocznik, kwas moczowy, kreatynina)

• Wydzielanie do krwi substancji o działaniu hormonalnym (erytropoetyna, renina, bradykinina, prostaglandyny, aktywna postać witaminy D₃)

• Czynności metaboliczne jak detoksykacja, glukoneogeneza, utlenianie aminokwasów, inaktywacja niektórych substancji biologicznie czynnych

Równowaga kłębuszkowo-kanalikowa: stały stosunek objętości przesączanej w kłębuszkach do objętości zresorbowanej w kanaliku bliższym. W ciągu 2h przesącza się ok. 15 litrów płynu zewnątrzkomórkowego (20% masy ciała), a w ciągu doby 180 litrów.

NEFRON (około 1,3 mln) stanowi podstawową jednostkę czynnościową i morfotyczną nerek. Składa się z :

1. CIAŁA NERKOWEGO:

1. Kłębuszek naczyniowy- o średnicy około 200-300µm składa się w przybliżeniu z 50 naczyń włosowatych powstałych z rozpadu tętniczki doprowadzającej i łączących się w tętniczkę odprowadzającą (biegun naczyniowy), ciśnienie krwi wynosi 14mmHg

2. Torebka kłębuszka- blaszka wewnętrzna ściśle otacza naczynia włosowate , a zewnętrzna przechodzi w ścianę części bliższej kanalika nerkowego

Filtr kłębuszkowy (grubość ok. 0,3µm) składa się z :

• Śródbłonka kapilarów z licznymi oknami o średnicy 50-100nm, przepuszczającymi wszystkie składniki osocza

• Błony podstawnej (grubość 0,1µm) stanowiącej właściwa zaporę filtracyjną, zwłaszcza jej środkowa blaszka gęsta zawierająca pory (o średnicy 4nm)

• Nabłonka wewnętrznej blaszki torebki kłębuszka z otworami (średnica 20-50nm) pomiędzy stopkowatymi wypustkami podocytów

Przez filtr kłębuszkowy swobodnie przenikają: woda, elektrolity, niskocząsteczkowe substancje organiczne, w bardzo ograniczonym stopniu: mioglobina, hemoglobina i albuminy (noszą ładunek ujemny stąd są niemal całkowicie zatrzymane na skutek obecności ujemnych ładunków elektrycznych na powierzchni komórek śródbłonka), natomiast w ogóle nie przechodzą globuliny i elementy upostaciowione krwi. Całkowita powierzchnia filtracji wynosi u człowieka 0,8m².

2. CZĘŚCI BLIŻSZEJ KANALIKA NERKOWEGO zbudowanej z nabłonka sześciennego zawierającego:

• brzeżek szczoteczkowaty zwiększający powierzchnię, pokryty powłoczką zewnętrzną (glikokaliks) utworzoną ze śluzowielocukrów, która umożliwia zagęszczanie składników ulegających zwrotnej resorbcji

• liczne zagłębienia w części przypodstawnej wyścielone podwójną błoną, obejmują mitochondria i jądro komórkowe wnikając w głąb komórki

• liczne szczelne złącza występujące między bocznymi przestrzeniami międzykomórkowymi od strony światła kanalika (zapewniają jednokierunkowy przepływ wchłanianych płynów)

W kanaliku bliższym zachodzi intensywne wchłanianie składników ultraprzesączu: 70% wody + zawarte elektrolity, glukoza, aminokwasy, witaminy. Ciśnienie krwi wynosi 14mmHg.

3. PĘTLI HENLEGO utworzona ze spłaszczonych komórek nabłonkowych:

• Ramię zstępujące (część cienka)

• Ramię wstępujące (część gruba)

W zależności od ułożenia pętli wyróżniamy nefrony:

• Korowe (85%)- pętla zagina się w obrębie istoty korowej

• Przyrdzeniowe (15%)- opuszcza pętle głęboko do rdzenia, zgięcie w okolicy brodawki nerkowej, duże znaczenie w procesie zagęszczania moczu, któremu sprzyja narastanie osmolarności płynu śródmiąższowego w kierunku od kory (300 mOsm/L) do szczytu brodawki nerkowej (1200-1400 mOsm/L) ułatwiającej przenikanie wody

4. CZĘŚCI DALSZEJ KANALIKA KRĘTEGO- grubsza z nabłonkiem sześciennym, ciśnienie krwi wynosi 6mmHg.

Aparat przykłębuszkowy zawiera:

• Komórki ziarniste (przykłębuszkowe)- przekształcone komórki mięśniowe gładkie tętniczki doprowadzającej zawierające ziarnistości (z reniną), funkcjonują jako baroreceptory (wrażliwe na rozciąganie)

• Komórki plamki gęstej- w ścianie kanalika dalszego, w miejscu gdzie przylega ona do bieguna naczyniowego, służy jako chemoreceptor rejestrujący stężenie Na⁺ w pramoczu i szybkość jego przepływu przez dalszą część nefronu

• Komórki mezangialne zewnętrzne (pozakłębuszakowe)- wypełniają przestrzeń między plamka gęstą a obiema tętniczkami bieguna naczyniowego, regulują lokalnie przepływ krwi przez ciało nerkowe

(podobne komórki znajdują się pomiędzy pętlami kapilarów w kłębuszku tzw. komórki mezangialne wewnętrzne)

5. KANALIKI ZBIORCZE zawierające 2 typy komórek:

• Komórki P (główne)- odpowiedzialne za resorpcję Na⁺ z moczu kanalikowego i wchłanianie zwrotne wody przy udziale aldosteronu i wazopresyny

• Komórki I (wstawkowe)- związane z wydzielaniem jonów H⁺ oraz transportem K⁺ i HCO₃^-

6. MIEDNICZKI NERKOWE ciśnienie 0mmHg

W tkance śródmiąższowej rdzenia nerek znajdują się śródmiąższowe komórki rdzeniowe typu I, zawierające kropelki tłuszczu i uwalniające prostaglandyny (PGE₂). PGI₂ (prostacyklina) i inne PG uwalniają śródbłonek arterioli i kłębuszków nerkowych.

Frakcja nerkowa- ilość krwi przepływająca przez nerki, wynosi około 1200mL na minutę co stanowi 20% wyrzutu sercowego, z tego:

• 88% przypada na korę

• 10% część zewnętrzną rdzenia

• 1-2% część wewnętrzna rdzenia (naczynia proste, powstające z tętniczek odprowadzających kłębuszków przyrdzeniowych, uchodzą do żył łukowatych)

frakcja filtracyjna- ilość krwi przepływająca przez kłębuszki nerkowe, ulegająca filtracji, wynosi około 120mL/min. Około 2% krwi przepływa przez zespolenia Trueta (tętniczo-żylne).

W krążeniu nerkowym występują 2 łożyska naczyń włosowatych:

1. wysokociśnieniowe łożysko naczyń kapilarnych kłębuszków: spełnia rolę odcinka tętniczego, zachodzi w nim jedynie filtracja, brak zwrotnego wchłaniania

2. niskociśnieniowe łożysko kapilarów okołokanalikowych: o niskim ciśnieniu hydrostatycznym, ale wysokim onkotycznym osocza krwi (odsączone 20% wody), zachodzi w nim jedynie proces reabsorpcji

Oba łożyska są połączone tętniczkami odprowadzającymi. Przepływ krwi napotyka 3 opory:

1. w tętniczkach doprowadzających- ciśnienie z 100mmHg (tt. międzypłatowe i tt. łukowate) do 60mmHg

2. w tętniczkach odprowadzających- spadek ciśnienia do 45mmHg, dalej kapilary okołokanalikowe do 13mmHg

3. w żyłach nerkowych- do 8mmHg

Oznaczenia:

1. Przepływ krwi (F) przez dany organ:

K- stała proporcjonalności

∆P- różnica ciśnień między naczyniami tętniczymi a żylnymi

R- opór naczyniowy w tym narządzie

2. Przepływ osocza przez nerki (RPF) określa ilości substancji wydalanej z moczem:

Ux- stężenie substancji x w moczu

V- diureza minutowa

Ax i Vx- stężenie substancji x we krwi tętniczej i żylnej

Do oznaczania przepływu nerkowego stosuje się PAH (kwas paraaminohipurowy) ponieważ jest łatwy do oznaczenia w płynach ustrojowych, nie podlega metabolizmowi, wytwarzaniu ani magazynowaniu w nerkach oraz prawie całkowicie jest usuwany z nerek już po jednorazowym przepływie.

3. Efektywny przepływ nerkowy osocza (ERPF, w mL/min))- stosując PAH

U- stężenie PAH w moczu (mg%)

V- objętość moczu (mL/min)

P- stężenie PAH w osoczu (mg%) krwi żylnej

C- klirens PAH

AUTOREGULACJA- względna autonomia krążenia nerkowego, w której nerkowy przepływ krwi (RBF) i osocza (RPF) jest względnie stały, mimo wahań średniego ciśnienia w tętnicach nerkowych w zakresie 80-200mmHg. Koncepcja miogenna opiera się na skurczu mięśniówki naczyń oporowych (głównie tętniczek i zwieraczy prekapilarnych) przy wzroście ciśnienia transmuralnego, czyli różnicy ciśnienia między światłem naczyń a otaczającym płynem śródmiąższowym. Autoregulacji podlega:

• Ciśnienie w kapilarach kłębuszka naczyniowego

• Ilość przepływającej krwi przez nerki

• Filtracja kłębuszkowa

Diureza nerkowa- ilość produkowanego moczu, nie podlega autoregulacji i wzrasta w miarę wzrostu ciśnienia perfuzyjnego w nerkach.

Autoregulacja zanika gdy ciśnienie spada poniżej 80mmHg.

Napięcie ścian (T) jest określane prawem Laplace'a- wprost proporcjonalne do cisnienia (P) rozciągającego to naczynie i promienia naczynia (r) T=P x r

NEUROHORMONALNA REGULACJA

• Unerwienie Współczulne tworzące liczne sploty okołonaczyniowe i okołokanalikowe:

• włókna przedzwojowe: rogi boczne Th₁₂-L₂ rdzenia kręgowego

• włókna pozazwojowe: w górnym zwoju trzewnym, uwalniają na zakończeniach NA. Pobudzenie powoduje za pośrednictwem:

1. α₁-receptorów adrenergicznych, w mniejszym stopniu α₂-adrenergiczne miocytów gładkich naczyń: zwężenie tętniczek doprowadzających i odprowadzających, podobnie pobudzenie ośrodka naczynioruchowego w opuszce rdzenia

2. β₁-receptorów komórek ziarnistych: wzrost uwalniania reniny

3. zwiększa reabsorbcję Na

W stanach silnego pobudzenia układu współczulnego (hipoksja, hiperkapnia) zmniejsza się wyrzut sercowy i następuje odruchowy skurcz naczyń nerkowych, zmniejszający przepływ przez nerki, kierując krew do narządów życiowo ważnych.

• Nerwy błędne- zaopatrują nerkę w nieliczne włókna cholinergiczne, uwalniana przez nie acetylocholina działa na receptory muskarynowe

• Unerwienie czuciowe, głównie nocyceptywne, stąd w stanach zapalnych czy kamicy nerkowej występują bóle w okolicy lędźwiowej z charakterystycznym promieniowaniem w kierunku pęcherza moczowego

Współczulny odruch nerkowo-nerkowy: wzrost ciśnienia w miedniczce lub moczowodzie jednej nerki powoduje odruchowe zahamowanie wydzielania Na⁺ i wody w drugiej nerce

Działanie presyjne (skurcz naczyń) wywołują:

• Noradrenalina

• Angiotensyna II i III

• Prostaglandyny F (PGF_2α)

• Tromboksan A (TXA₂), powstające w nerkach

Rozszerzenie naczyń wywierają:

• Acetylocholina, głównie w rdzeniu nerki gdzie znajdują się receptory muskarynowe

• Dopamina

• Prostacyklina (PGI₂), wytwarzana przez śródbłonek naczyń w korze nerki

• Bradykinina, powstaje w nerkach z globulin osocza pod wpływem kalikreiny, która odszczepia lizynobradykininę, a ta pod wpływem enzymu konwertującego przekształca się w bradykininę

• NO i PGE₂ wydzielane przez nerki

UKŁAD RENINA-ANGIOTENSYNA jest odpowiedzialny za:

1. Zapewnienie równowagi kłębuszkowo-kanalikowej, czyli odpowiedniego stosunku pomiędzy filtracja a zwrotnym wchłanianiem kanalikowym

2. Utrzymanie prawidłowego ciśnienia tętniczego poprzez wpływ na:

• Aktywność skurczową mięśniówki tętniczek

• Wypełnienie łożyska naczyniowego przez wydzielanie aldosteronu

• Zapewnienie zwrotnego wchłaniania Na w kanalikach nerkowych

RENINA- wytwarzana w komórkach ziarnistych (przykłębuszkowych) jako preprorenina, potem prorenina, a następnie pod wpływem kalikreiny przekształca się w reninę ostateczną i w tej postaci uwalniana jest do krwi.

ANGIOTENSYNOGEN- glikoproteid obecny we frakcji α₂-globulinowej osocza, po zadziałaniu na niego reniny odszczepia się angiotensyna I

ANGIOTENSYNA I- nieaktywny dekapeptyd, który pod wpływem enzymu konwertującego (ACE) umiejscowionego w komórkach śródbłonka (głównie płuc) zamienia się w angiotensynę II

ANGIOTENSYNA II- oktapeptyd uwalniany w korze nadnerczy, a dodatkowo także w trzustce, sercu, jajnikach i przysadce, o okresie półtrwania 1-2min.

Działa na tkanki docelowe poprzez receptory:

• AT₁- w ścianie naczyń tętniczych, mózgu oraz korze nadnerczy

• AT₂

Działanie:

• Skurcz tętniczek: wywołuje zmiany w białku G i fosfolipazie C oraz wzrost jonów Ca w miocytach warunkując skurcz co prowadzi do wzrostu ciśnienia skurczowo-rozkurczowego, stanowi najsilniejszy czynnik obkurczający tętniczki (4-8 razy bardziej aktywny niż NA)

• Pobudzenie pozazwojowych neuronów współczulnych i uwalnianie z nich NA

• Pobudzenie neuronów podwzgórza powodując wzmożone uwalnianie wazopresyny (ADH) oraz wzrost pragnienia

• Wraz z wazopresyną oddziałuje na komórki przykłębuszkowe hamując uwalnianie reniny (podobne działanie wywołuje indometacyna hamując wydzielanie prostaglandyn oraz propranolol - antagonista β-receptorów adrenergicznych)

• Pobudzenie kory nadnerczy do uwalniania aldosteronu

W korze nerki angiotensyna II pod wpływem aminopeptydazy traci resztę aspartrylową, zamieniając się w angiotensynę III.

ANGIOTENSYNA III- wykazuje około 40% aktywności angiotensyny II, silnie pobudza wydzielanie aldosteronu, ulega degradacji pod wpływem angiotensynazy do nieaktywnych metabolitów

Uwalnianie reniny podbudza:

• Pobudzenie baroreceptorów w obrębie komórek ziarnistych w wyniku mniejszego rozciągania ścian tętniczki spowodowanego spadkiem ciśnienia

• Pobudzenie chemoreceptorów plamki gęstej na skutek spadku stężenia jonów Na i Cl w moczu

• Pobudzenie β₁-receptorów adrenergicznych komórek ziarnistych poprzez stymulację układu współczulnego lub działanie noradrenaliny

• Działanie prostaglandyn, szczególnie prostacykliny i tlenku azotu

• Czynniki jak: spadek ciśnienia, krwotok, utrata sodu, marskość wątroby, stresory… itp.

Przesączanie kłębuszkowe (GFR) zależy od:

1. Efektywnego ciśnienia filtracji, czyli różnicy między ciśnieniem hydrostatycznym w kapilarach kłębuszka, a ciśnieniem hydrostatycznym w torebce i ciśnieniem onkotycznym białek

2. Współczynnika filtracji K, który zależy od powierzchni filtracji i przepuszczalności ściany kapilarów. Może ulec zmianie pod wpływem komórek mezangialnych, których skurcz powoduje zmniejszenie filtracji w wyniku zmniejszenia i odkształcenia światła kapilarów:

• Skurcz wywołują: endotelina, angiotensyna II, wazopresyna, tromboksan A, PGF, leukotrieny C i D oraz PAF

• Rozkurcz komórek powodują: dopamina, PGE, PGI, ANP (przedsionkowy peptyd natriuretyczny)

P_h- ciśnienie hydrostatyczne w kapilarach

P_t- wewnątrztorebkowe ciśnienie hydrostatyczne

P_o- ciśnienie onkotyczne białek osocza

Do czynników wywierających wpływ na przesączanie kłębuszkowa należą:

1. Przepływ krwi przez kłębuszki nerkowe: napływ nowych porcji niweluje hamujący wpływ wzrastającego ciśnienia onkotycznego krwi w kłębuszkach

2. Skurcz lub rozkurcz tętniczek powodujących zmianę ciśnienia hydrostatycznego i prędkości przepływu:

• doprowadzających- skurcz zmniejsza przepływ krwi i ciśnienie hydrostatyczne co prowadzi do zmniejszenia filtracji

• odprowadzających- skurcz zwiększa opory dla przepływu krwi przez kłębuszek i wzmaga ciśnienie hydrostatyczne stąd zwiększa filtrację, jednocześnie jednak spada przepływ krwi przez kłębuszek

3. Pobudzenie układu współczulnego przez skurcz tętniczek doprowadzających i odprowadzających

4. Ciśnienie tętnicze krwi:

• Spadek ciśnienia poniżej 80mmHg- ciśnienie hydrostatyczne staje się mniejsze niż onkotyczne i wewnątrztorebkowe stąd ciśnienie filtracji spada

• Wzrost ciśnienia powyżej 200mmHg- ustaje autoregulacja nerkowa i przesączanie kłębuszkowe wzrasta

5. Ciśnienie onkotyczne białek osocza- hamuje filtrację

6. Ciśnienie w drogach moczowych

Filtracja kłębuszkowa wykazuje rytm dobowy ze szczytem dziennym i wzrasta podczas posiłków oraz przy diecie o dużej zawartości soli.

Kanalikowo-kłębuszkowe sprzężenie zwrotne- mechanizm zapewniający utrzymanie równowagi kłębuszkowo-kanalikowej. Wzrost GFR zwiększa ładunek NaCl działający na chemoreceptory i w rezultacie kurczy się tętniczka doprowadzająca (pośredniczy tromboksan A) przywracając normę. Wzrost GFR warunkuje również zwiększoną reabsorbcję Na i wody w kanalikach. Jednocześnie spadek GFR zmniejsza ilość NaCl dopływającego do plamki gęstej, co zmniejsza pobudzenie chemoreceptorów i rozkurcza tętniczkę.

Równowaga Gibbsa-Donnana- z powodu względnej niedyfuzyjności białek osocza stężenie elektrolitów w przesączu różni się nieznacznie od ich stężenia w osoczu. Stężenie anionów jest w przesączu około 5% wyższe niż w osoczu, a stężenie kationów (około 5%) oraz substancji niezjonizowanych (glukoza, mocznik, kreatynina) niższe.

Efektywne ciśnienie filtracyjne (EFP) jest główną siła napędową filtracji, wynosi około 20mmHg

gdzie: P_h= 60mmHg, P_t= 14mmHg, P_o= 25mmHg

Klirens nerkowy jakiejś substancji to minimalna objętość osocza, którą nerki całkowicie oczyszczają z tej substancji w jednostce czasu, czyli innymi słowy najmniejsza objętość osocza, która zawiera taką ilość substancji, jaką nerki są w stanie wydalić z moczem w ciągu minuty. Klirens nerkowy takiej substancji stanowi miarę filtracji kłębuszkowej. Najczęściej do jej pomiaru stosuje się klirens inuliny lub endogennej kreatyniny, np.:

C- klirens nerkowy inuliny

U- stężenie inuliny w moczu

V- objętość moczu

P- stężenie inuliny w osoczu

W komórkach bliższych kanalika krętego wyróżniamy 3 przestrzenie:

1. Wnętrza komórek nabłonka

2. Międzykomórkowa- zamknięta od światła kanalika przez ścisłe złącza i oddzielone błona podstawną od trzeciej

3. Okołokanalikowa

Potencjał transtubularny- różnica potencjałów po obu stronach komórek: kanalików bliższych (-3mV), pętli Henlego (-8mV), kanalikach dalszych (-20mV) oraz zbiorczych (-50mV)

Potencjał transmembranowy występuje we wszystkich komórkach kanalików wynosząc 50-70mV.

Mechanizmy wchłaniania zwrotnego:

1. Endocytoza (pinocytoza)- podlegają jej substancje wielkocząsteczkowe (albumina, hemoglobina) które ulegają adhezji do błony komórkowej tworzącej wgłębienie a następnie pęcherzyk (pinosom). Pinosom po zetknięciu z lizosomem przekształca się w fagolizosom, w którym wchłonięte cząsteczki ulegają rozpuszczeniu pod wpływem enzymów hydrolitycznych.

2. Transport czynny- wchłanianie glukozy, fruktozy, aminokwasów, witamin, reszty kwasów: siarkowego, fosforowego, mlekowego, pirogronowego… itp

3. Dyfuzja zwykła- woda., mocznik, kreatynina

4. Dyfuzja ułatwiona

Wyróżniamy substancje:

• Wysokoprogowe (glukoza, aminokwasy)- wydalane z moczem dopiero po przekroczeniu wysokiego stężenia w osoczu krwi (czyli progu nerkowego)

• Niskoprogowe (fosforany, siarczany)- wydalane nawet przy ich niskim stężeniu w osoczu

Transport maksymalny (Tm)- pojemność resorbcyjna, maksymalna ilość jaka może być wchłaniana z kanalików nerkowych, np. dla glukozy wynosi 380 mg/min

Transport elektrolitów jest głównie ograniczony ich gradientem elektrochemicznym i czasem przebywania moczu kanalikowego w świetle kanalików

WODA

Resorpcja wody ma charakter bierny osmoza. Wchłanianiu zwrotnemu ulega 99% wody:

• W kanaliku bliższym wchłaniane jest 60-70% wody oraz substancji rozpuszczonych w przesączu kłębuszkowym, wchłanianie wody jest spowodowane wyłącznie gradientem osmotycznym wytworzonym przez transport Na, K oraz biernie Cl i HCO₃ (stąd nie powoduje zmian ciśnienia osmotycznego) i zachodzi 2 drogami:

• Drogą międzykomórkową

• Za pośrednictwem kanałów w błonie komórek kanalika. Pory te utworzone są przez białka zwane akwaporyną-1

• Do pętli nefronów przyrdzeniowych dopływa już jedynie 30% wyjściowej objętości przesączu

• W odcinku zstępującym następuje zagęszczanie moczu w skutek przenikania wody do hiperosmotycznego płynu około kanalikowego a jonów Na i mocznika do światła kanalika

• Ramię wstępujące jest nieprzepuszczalne dla wody, następuje tu czynne wchłanianie jonów Na i K wraz z Cl i HCO₃ stąd mocz ulega silnemu rozcieńczeniu

• Do kanalika dalszego dopływa około 20% pierwotnej objętości przesączu o charakterze hipotonicznym

• Wchłanianie zwrotne Na (i Cl) wzmagane przez aldosteron a hamowane przez ANP

• Resorpcja zwrotna wody zależna od wazopresyny która zwiększa średnice i liczbę kanałów wodnych zbudowanych z białek akwaporyny-2. ADH działa na receptory komórek od strony błony podstawnej za pośrednictwem kompleksu receptorowego (V₂), po połączeniu z receptorem zwiększa aktywność cyklazy adenylowej (wzrost cAMP)

• W kanaliku zbiorczym znajduje się już tylko 10 % przesączu, następuje wchłanianie wody pod warunkiem działania ADH w obecności tego hormonu objętość moczu maleje do 5,3%. Ciśnienie osmotyczne moczu wzrasta i może dochodzić do wartości 1200mOsm/L

ADH uwalnia się podczas podwyższonego ciśnienia osmotycznego dopływającego do jądra nadwzrokowego, spadku ciśnienia tętniczego krwi, czynników sterowych i angiotensyny II.

Moczówka prosta pochodzenia centralnego- występuje w przypadku braku wazopresyny co warunkuje względną nieprzepuszczalność nabłonka kanalików dalszych i zbiorczych dla wody w związku z czym wzrasta ilość moczu ostatecznego (nawet do 20-25L na dobę, a ciśnienie osmotyczne może spaść nawet do 30mOsm/L)

Moczówka nerkopochodna- spowodowana brakiem reakcji nerek na działanie ADH

BIAŁKA

Do przesączu kłębuszkowe dostaje się niewielka ilość:

• Albumin- około 0,2%, są czynnie wchłaniane na zasadzie pinocytozy w kanaliku bliższym, w stanach fizjologicznych nie występują w moczu (obecne śladowe ilości pochodzą ze złuszczonego nabłonka kanalików)

• Hemoglobina- przesączana po przekroczeniu progu nerkowego, resorpcja na zasadzie endocytozy w kanaliku bliższym

AMINOKWASY

Do przesączu przechodzą wszystkie aminokwasy i następnie zostają wchłonięte w kanaliku bliższym na drodze transportu czynnego wtórnego (z jonami Na, siłą napędową jest pompa Na-K w błonie bocznej i przypodstawnej). Wyróżniamy 4 układy transportujące dla aminokwasów: obojętnych, dwuzasadowych, dwukarboksylowych i glicyny. Wchłanianie aminokwasów wykazuje „splay” czyli „zaokrąglanie” krzywej przebiegu zwrotnego wchłaniania.

GLUKOZA I INNE CUKRY PROSTE

Jest z łatwością przesączana i ulega zwrotnemu wchłonięciu w kanalikach bliższych. Proces ten wymaga obecności jonów Na. Oba te składniki łączą się ze wspólnym nośnikiem SGLT 2 (w początkowym odcinku kanalika bliższego) lub SGLT 1 (w dalszym odcinku) znajdującym się w błonie przyszczytowej. Następnie są transportowane do przestrzeni międzykomórkowej: jony Na z udziałem pompy Na-K, a glukoza przy udziale innego nośnika GLUT 2 (w początkowym odcinku kanalika bliższego) i GLUT 1 (w dalszym). Wchłanianie glukozy ogranicza transport maksymalny (Tm), zaczyna się pojawiać w moczu po przekroczeniu progu nerkowego (8,9-10mmol/L) przy czym jej ilość wzrasta stopniowo i proporcjonalnie do wzrostu stężenia we krwi. Wykazuje zjawisko splay. Transport glukozy nie podlega wpływom insuliny więc nie zmienia się w trakcie cukrzycy, można go zablokować za pomocą czynników powodujących fosforylację glukozy (np. za pomocą cyjanków lub florydzyny)

WITAMINY

Przesączane w kłębuszku nerkowym po przekroczeniu progu nerkowego, wchłaniane zwrotnie w kanaliku bliższym, przy czym kwas askorbinowy jest wydzielany w kanaliku dalszym (pod wpływem aldosteronu)

KOŃCOWE PRODUKTY PRZEMIANY MATERII- z łatwością przedostają się do przesączu kłębuszkowego, a następnie są częściowo wchłaniane, a częściowo wydalane z moczem:

1. Kwas moczowy- niemal w 100% wchłaniany w kanaliku bliższym, a następnie ponownie wydzielany przez te kanaliki. W kanalikach dalszych ulega ponownej biernej resorpcji (w niemal 98%) stąd jego niewielka ilość jest wydalana z moczem.

DNA- choroba spowodowana odkładaniem się kryształów moczanu sodu w płynie maziówkowym stawów, stosuje się leki zmniejszające wytwarzanie kwasu moczowego (allopurinol) lub zwiększające jego wydalanie (sulfinpirazon)

2. Fosforany- wchłanianie jest zmniejszane pod wpływem parathormonu, witaminy D i zależnie od poziomu glukozy stąd pod wpływem tych czynników zwiększa się ich wydalanie z moczem

3. Mocznik- wchłaniany biernie w kanalikach bliższych oraz pod wpływem wazopresyny na zasadzie transportu ułatwionego w cewkach zbiorczych w około 50% natomiast reszta jest uwalniana z moczem. Ramiona pętli Henlego są przepuszczalne dla mocznika. Zwrotne wchłanianie jest odwrotnie proporcjonalne do ilości wytwarzanego moczu

4. Kreatynina- ulega nieznacznemu zwrotnemu wchłanianiu

SÓD

Ulega resorpcji zwrotnej w kanaliku bliższym (70%), ramieniu wstępującym pętli Henlego (15%), kanalikach dalszych (9%) oraz kanalikach zbiorczych (5%) a tylko 1 % uwalniany jest z moczem:

• Pierwszy etap resorpcji obejmuje transport ułatwiony poprzez błonę trzyszczytową dzięki gradientowi elektrycznemu (wnętrze ujemne), chemicznemu (niższe stężenie Na w komórkach) oraz obecności nośników wspólnych z glukozą i aminokwasami.

• Drugi etap to transport aktywny przy udziale pompy Na-K przez błonę boczna i przypodstawną

Wzmożone wchłanianie zwrotne występuje pod wpływem: aldosteronu działającego przez komórki P oraz innych mineralokortykoidów natomiast natriurezę wzmagają: ANP a także PGE₂, która hamuje pompę Na-K oraz podnosi wewnątrzkomórkowe stężenie Ca, hamującego transport Na przez kanały błonowe, zwiększona biosynteza występuje pod wpływem endoteliny i interleukiny I (IL-I)

POTAS

Jest wchłaniany czynnie w kanaliku bliższym (65%) oraz pętli Henlego (25%) natomiast w kanalikach dalszych oraz zbiorczych na zasadzie transportu biernego (zgodnie z gradientem elektrycznym utworzonym przez wchłanianie Na) następuje jego ponowne wydzielanie, które zwiększa się przy wzroście K w diecie i płynie pozakomórkowym, przy zwiększonej sekrecji aldosteronu, w stanach alkalozy metabolicznej i przy zwiększonej ilości Na w moczu kanalikowym. Spadek stężenia K w osoczu może prowadzić do arytmii, a nawet migotania komór, a nadmiar upośledza kurczliwość mięśnia sercowego z zatrzymaniem w rozkurczu włącznie.

WODÓR

Jony H są czynnie wydzielane na całej długości kanalików nerkowych z wyjątkiem pętli nefronu:

• W kanalikach bliższych na zasadzie antyporu z Na stąd zależne jest od aktywności pompy Na-K. Jony H pochodzą z aktywności anhydrazy węglanowej

• W kanalikach dalszych i zbiorczych przemieszczanie zachodzi z udziałem komórek I, bierze w nim udział pompa protonowa, niezależnie od stężenia Na. Wydzielanie wzmaga się pod wpływem aldosteronu, kwasicy metabolicznej oraz przy spadku stężenia K w płynach zewnątrzkomórkowych, natomiast spada w alkalozie, wzroście stężenia K oraz spadku pH moczu (ustaje przy 4,5, zapobiega łączenie się jonów H z HCO₃, HPO₄ oraz NH₃)

WODOROWĘGLANY

Są wchłaniane głównie w postaci CO₂ w kanalikach bliższych (85%) i dalszych (15%). CO₂ powstały z HCO₃ (występują w moczu po przekroczeniu progu nerkowego) w świetle kanalika ulega dyfuzji do wnętrza komórek skąd przy udziale anhydrazy węglanowej jest przekształcany do HCO₃ i w tej postaci dyfunduje do płynu okołokanalikowego i do krwi. Wydzielanie H odbywa się w cyklu izohydrytycznym czyli bez zysku lub utrat H. Zwrotne wchłanianie HCO₃ wzrasta przy wzroście prężności CO₂ we krwi, przy wzroście stężenia K i H oraz pod wpływem aldosteronu.

JONY CHLORKOWE

Są wchłaniane w kanalikach głównie na zasadzie biernej dyfuzji podążając za kationami Na i K, natomiast czynny kotransport występuje w części grubszej ramienia wstępującego pętli Henlego. Zwrotne wchłanianie zwiększa się przy spadku wchłaniania HCO₃.

Wyróżniamy 3 rodzaje substancji w zależności od ich stężenia w moczu kanalikowym:

1. Składniki życiowo ważne (glukoza, witaminy, aminokwasy i białka) ulegają szybkiej resorpcji w kanalikach bliższych

2. Składniki będące końcowymi produktami przemiany materii oraz wstrzyknięte do ustroju (inulina, PAH), których stężenie stopniowo wzrasta w miarę przesuwania się przesączu. Należą tu także jony K.

3. Inne jak elektrolity, których stężenie utrzymuje się w zasadzie na podobnym poziomie za wyjątkiem HCO₃ (stopniowo spada)

Hormonalna kontrola zwrotnego wchłaniania kanalikowego:

1. Aldosteron- wydzielany prze korę nadnerczy, głównie pod wpływem angiotensyny II, wpływa na kanaliki dalsze i zbiorcze powodując:

• Zwiększa przepuszczalność w błonie przyszczytowej dla Na (w skutek aktywacji pompy Na-K)

• Pobudza wydzielanie H (przez pompę protonową)

Choroba Addisona- brak aldosteronu z powodu zniszczenia kory nadnerczy, występuje duża utrata Na i zatrzymanie K w organizmie

Zespół Conna- nadprodukcja hormonu prowadząca do nadmiernego zatrzymania Na

2. Angiotensyna II- najsilniejszy hormon zatrzymujący Na w organizmie:

• Pobudza widzialnie aldosteronu

• Kurczy tętniczki doprowadzające

• Bezpośrednio zwiększa wchłanianie (pobudza pompę w kanalikach dalszych oraz wymianę Na-H w bliższych)

Wazopresyna (ADH)- zatrzymuje wodę w organizmie

Przedsionkowy peptyd natriuretyczny (ANP)- uwalniany z ziarnistości komórek mięśnia przedsionków w stanach zwiększonej objętości płynu zewnątrzkomórkowego (wzrost zawartości w nim Na) oraz rozciągania przedsionków:

• Wzmaga filtracje kłębuszkową działając poprzez receptory komórek mezangialnych powodując ich rozkurcz zwiększając powierzchnie filtracyjną

• Obniża ciśnienie tętnicze krwi oraz kurczliwość naczyń

• Zwiększa przepływ krwi przez nerki

• Wzmaga wydalanie Na z moczanem hamując kanały sodowe przez wzrost cGMP w kanalikach dalszych i zbiorczych oraz hamuje zwrotne wchłanianie K, Cl, Ca, fosforanów i wody

• Pośrednio zmniejsza wydzielanie reniny i aldosteronu oraz hamuje działanie angiotensyny II

5. Parathormon (PTH) zwiększa resorpcję Ca (głównie kanaliki bliższe) i Mg (pętla Henlego), a hamuje fosforanów (w kanalikach bliższych)

Wydalanie obligatoryjne- to minimalna ilość moczu służąca do usuwania z ustroju zbędnych lub szkodliwych substancji (około 600mOsm/L) wynosi 0,44L

Mechanizmy umożliwiające zagęszczanie moczu:

1. Mechanizm wzmacniaczy przeciwprądowych- ramiona pętli Henlego ułożone równolegle wykazują przeciwny kierunek przepływu moczu, ramię zstępujące jest przepuszczalne dla NaCl i wody natomiast ramię wstępujące jedynie dla NaCl (aktywny transport). Na skutek czynnego wypompowania NaCl w ramieniu wstępującym powstaje mała różnica składników między płynem kanalikowym a śródmiąższowym (tzw. efekt pojedynczy), ale jest ona wzmocniona wzdłuż długiej osi kanalika z powodu nakładania się na siebie różnicy stężeń (wzmocnienie przeciwprądowe czyli zwielokrotnienie efektu pojedynczego). Transport Na i Cl stanowi siłę napędową do zagęszczania moczu ponieważ zwiększa ciśnienie osmotyczne stąd umożliwia wchłanianie wody w kanaliku proksymalnym. NaCl usunięty z ramienia wstępującego dostaje się na zasadzie zwykłej dyfuzji do ramienia zstępującego.

Wysokie stężenie NaCl w istocie rdzennej warunkuje również przeciwprądowy przepływ krwi w naczyniach prostych który ułatwia recyrkulacje substancji rozpuszczonych oraz zapobiega „rozproszeniu” hiperosmolarności płynu okołokanalikowego.

2. Hiperosmolarność istoty rdzennej- wykazuje ona zwiększoną osmolarność dzięki nagromadzeniu Na i Cl czynnie wchłanianych, małemu przepływowi krwi przez naczynia proste oraz wchłanianiu mocznika (ułatwia ADH). Umożliwia ona resorpcję zwrotna wody w kanalikach dalszych i zbiorczych.

3. Działanie ADH

Rozcieńczanie moczu związane jest z brakiem lub zmniejszaniem wydzielania ADH w wyniku czego woda zawarta w hipotonicznym moczu dostającym się do obwodowych części nefronu zostaje tylko w niewielkim stopniu wchłonięta mocz ostateczny wykazuje niską osmolarność (nawet do 70mOsm/L).

Klirens osmotyczny- objętość osocza całkowicie oczyszczona z aktywnych osmotycznie składników w ciągu minuty. Jest równy stosunkowi iloczynu stężenia osmotycznego moczu ostatecznego i objętości wydzielanego moczu do stężenia osmotycznego osocza. U człowieka wynosi 2-3mL/min.

„wolna” woda to nadmiar wody wydalanej z moczem, natomiast klirens „wolnej” wody oznacza całkowitą objętość osocza, która jest oczyszczona z nadmiaru wolnej wody w ciągu minuty. Stanowi różnicę między objętością widzialnego moczu w ciągu minuty a klirensem osmotycznym. Jeżeli ma wartość:

1. Dodatnią- mocz jest rozcieńczony (hipotoniczny), gdyż woda wydalana jest w nadmiarze w stosunku do substancji osmotycznie czynnych

2. Ujemną- mocz jest zagęszczony (hipertoniczny)

DIUREZA- wzrost objętości wydalanej wody z moczem:

• WODNA- jest wywołana wypiciem wody, występuje po około 15 min. osiągając szczyt po 40 min. wzrost objętości moczu wynika ze spadku uwalniania ADH (o działaniu antydiuretycznym) natomiast wchłanianie w kanaliku bliższym jest prawidłowe, maksymalna ilość uwalnianego moczu wynosi około 16 mL/min.

Zatrucie wodne występuje gdy objętość wypitej wody przekracza maksymalną diurezę co powoduje obrzęk tkanek, zwłaszcza w OUN.

• OSMOTYCZNA- wzrost objętości moczu wynika ze zmniejszonego wchłaniania zwrotnego wody w kanalikach bliższych i pętli Henlego co powoduje zalanie kanalików dalszych. Wraz z moczem wydalane są elektrolity natomiast ilość wydalanego moczu jest znacznie większa.

Diuretyki to czynniki zwiększające objętość moczu i zawartego w nim Na:

• Woda i alkohol- hamują wydzielanie ADH

• Mannitol i glukoza- zwiększają ilość płynu niezresorbowanego w kanalikach bliższych oraz powodują wzrost ładunku osmotycznego w kanalikach dalszych

• Ksantyny (kofeina, teofilina)- zwiększają przesączanie kłębuszkowe i hamują wchłanianie Na

• Pochodne tiazydowe- hamują wchłanianie zwrotne w ramieniu wstępującym i części początkowej kanalików dalszych

• Furosemid, kwas etakrynowy- hamują kotransportery dla Na, K i Cl w ramieniu wstępującym (stąd hamują wchłanianie tych elektrolitów)

• Inhibitory anhydrazy węglanowej-obniżają wydzielanie H i wzmagają wydalanie Na i K

Wydzielanie kanalikowe polega na transporcie substancji z komórek nabłonka kanalikowego do światła kanalika. Wyróżniamy wydzielanie substancji:

• Egzogennych- transport aktywny PAH, kwasów i zasad (szczawiany, moczany), amin katecholowych, soli żółciowych, penicyliny… i innych

• Endogennych- kreatyniny, histaminy, choliny, amoniaku… itp.

Transport aktywny zachodzi w obrębie błony podstawnej natomiast do światła składniki są transportowane na zasadzie dyfuzji. Słabe kwasy (tworzą aniony niezdolne do wchłaniania zwrotnego) i zasady (jak amoniak, w świetle łączy się z jonami H co zapobiega zwrotnej resorpcji) są transportowane w procesie dyfuzji niezjonizowanej czyli na drodze transportu biernego.

Zaburzenia czynności nerek:

1. Zaburzenia czynności błony filtracyjnej- są częstym objawem nerczycy lub chorób o charakterze zapalenia kłębuszków, związane są z utratą nadmiernej ilości białka (głównie albumin) oraz elementów morfotycznych krwi. Powodują:

• Zmniejszenie ciśnienia onkotycznego białek osocza i powstawanie obrzęków

• Elementy morfotyczne wraz z komórkami złuszczonego nabłonka tworzą „wałeczki”

2. Zmniejszenie zdolności nerki do zagęszczania i rozcieńczania moczu- jest wynikiem daleko posuniętego uszkodzenia nerek i zmniejszeniem ilości czynnych nefronów:

• Wielomocz (poliuria)- wydalanie większej (ponad 2500mL/24h) ilości mniej zagęszczonego moczu, także w nocy (nocturia)

• Skąpomocz (oliguria)- objętość moczu spada poniżej 500mL/24h

• Bezmocz (anuria)- mniej niż 100 mL/24h

Mocznica- znaczna niewydolność nerek w wyniku której dochodzi do gromadzenia się w płynach końcowych produktów przemiany materii (w tym azotu mocznikowego BUN) co prowadzi do wzrostu ich stężenia we krwi. Nagromadzeniu ulegają także inne toksyczne produkty jak fenol i kwasy organiczne, które maja zdolność do przenikania przez barierę krew-mózg prowadząc do śpiączki mocznicowej (zaburzenia czynności OUN).

Kwasica nerkowa (acydoza)- choroba związana z utratą zdolności wydalania kwaśnych produktów metabolicznych, mimo że mocz jest maksymalnie zakwaszony.

Hemodializa- metoda umożliwiająca usuwanie szkodliwych produktów z moczu z wykorzystaniem tzw. „sztucznej nerki”, w której poprzez kapilary z półprzepuszczalną błoną płynie krew, opłukiwana płynem dializacyjnym (zachodzi dyfuzja składników do płynu).

CYSTOMETROGRAM- wykres ciśnienia wewnątrzpęcherzowego jako funkcji objętości płynu w pęcherzu. Na krzywej cystometrogramu wyróżniamy 3 odcinki:

• Odcinek Ia- obrazuje nieznaczny wzrost ciśnienia ponad wartość zerową w początkowym okresie wypełniania pęcherza

• Odcinek Ib- linia pozioma towarzysząca stopniowemu wypełnianiu pęcherza moczowego do wartości 400mL

• Odcinek II-związany jest z gwałtownym wzrostem ciśnienia, gdy wypełnienie pęcherza przekroczy 400mL

Oddawanie moczu (mikcja) jest czynnością odruchową z ośrodkiem koordynującym w rdzeniu krzyżowym (S₂-S₄), podlegającą kontroli wyższych ośrodków mieszczące się w pniu mózgu, podwzgórzu i ruchowej korze mózgowej, przy czym do torujących zaliczamy: most, podwzgórze i korę, natomiast ośrodkiem hamującym oddawanie moczu jest śródmózgowie. Pobudzenie mechanoreceptorów powoduje impulsację we włóknach czuciowych (w nerwie miedniczym) do rdzenia kręgowego i impulsację eferentną we włóknach przywspółczulnych (znajdujących się również w nerwie miedniczym). Po przejściu na pozazwojowe neurony cholinergiczne następuje skurcz wypieracza moczu. Jednocześnie zahamowaniu ulegają nerwy współczulne odpowiedzialne za rozluźnienie pęcherza. Podczas mikcji następuje dodatkowo rozkurcz mięśnia gładkiego zwieracza wewnętrznego cewki, natomiast elementem umożliwiającym utrzymanie kontroli nad oddawaniem moczu jest zwieracz zewnętrzny cewki unerwiany przez nerw sromowy.

W szoku rdzeniowym wywołanym poprzecznym przecięciem rdzenia powyżej ośrodka krzyżowego przez pierwsze parę tygodni następuje atonia pęcherza (opróżnia się kroplami), a następnie bezwiedne opróżnianie pod wpływem odruchowego pobudzenia ośrodka krzyżowego.

W wiądzie rdzenia następuje zniesienie kurczenia się pęcherza (uszkodzone drogi tylnopowrózkowe). Pęcherz mimo rozciągnięcia spowodowanego wypełnieniem słabo się opróżnia.

12 | Strona

---