ĆWICZENIE XVI - FIZJOLOGIA UKŁADU MOCZOWEGO

Rozpiska:

1. Podstawy anatomiczne układu moczowego z uwzględnieniem unaczynienia i unerwienia

2. Funkcje nerki

3. Budowa i funkcje nefronu

4. Przepływ krwi przez nerki i jego autoregulacja

5. Aparat przykłębuszkowy

6. Wchłanianie zwrotne kanalikowe

7. Sekrecja kanalikowa

8. Filtracja kłębuszkowa

9. Klirens nerkowy

10. Transport kanalikowy glukozy

11. Mechanizm zagęszczania i rozcieńczania moczu

1. wymiennik przeciwprądowy

2. zamiennik przeciwprądowy

BUDOWA UKŁADU MOCZOWEGO:

• układ moczowy człowieka składa się z pięciu podstawowych elementów:

• moczowody

• pęcherz moczowy

• cewka moczowa

• mięśnie zwieracze

• nerka

MOCZOWODY:

• parzyste przewody biegnące z miedniczek nerkowych do pęcherza moczowego

• u człowieka ich długość wynosi około 24-36 cm

• wyróżnia się część brzuszną i część miedniczną moczowodu. Linia podziału biegnie w miejscu przejścia kresy granicznej w linię stawu krzyżowo-biodrowego

• moczowody mają dobrze rozwiniętą błonę mięśniową i wyścielone są błoną śluzową

• zadanie moczowodów to przekazywanie moczu produkowanego w nerkach do zbiornika moczu - pęcherza moczowego

• od każdej nerki odchodzą cienkie przewody, które łączą się z pęcherzem

• mocz spływa moczowodami w dół - z nerek do pęcherza

• moczowody mają jednokierunkowe zwieracze, zatem mocz nie może cofać się z pęcherza do nerek

PĘCHERZ MOCZOWY:

• elastyczny worek mięśniowy, w którym gromadzi się mocz

• ściany pęcherza są utworzone przez mięsień nazywanym wypieraczem, który pomaga usunąć mocz z pęcherza

• pojemność pęcherza wynosi do 350-700 cm3

• dolna część pęcherza, przechodząca w cewkę moczową nazywana jest szyją pęcherza moczowego

• pęcherz unaczynniają tętnice pęcherzowe:

• tętnica pęcherzowa górna odchodzi od tętnicy biodrowej wewnętrznej za pośrednictwem tętnicy pępkowej

• tętnica pęcherzowa dolna odchodzi bezpośrednio od tętnicy biodrowej wewnętrznej

CEWKA MOCZOWA:

• końcowa część układu moczowego wyprowadzająca mocz na zewnątrz

• jest to przewód rozpoczynający się na dnie pęcherza moczowego ujściem wewnętrznym cewki, a kończący ujściem zewnętrznym u mężczyzn na końcu żołędzi prącia, u kobiet na brodawce cewkowej położonej w przedsionku pochwy

• u mężczyzn ma ona długość od 15 do 20 cm i poza funkcją wyprowadzania moczu pełni również funkcję wyprowadzania nasienia

• u kobiet jest ona znacznie krótsza od męskiej (długość od 3 do 5 cm) i szersza - co sprawia mniejszy ból przy kamicy nerkowej, gdy kryształki wydostają się cewką na zewnątrz organizmu

• kobieca cewka moczowa biegnie równolegle do pochwy, do przodu od niej

• znacznie mniejsza długość cewki moczowej żeńskiej stwarza dogodniejsze warunki rozwoju infekcji wstępującej dróg moczowych w porównaniu z cewką męską

MIĘŚNIE ZWIERACZE:

• zwieracz pęcherza:

• mięsień ten umiejscowiony jest wokół ujścia cewki moczowej do pęcherza

• dzięki nieustannemu napięciu nie pozwala na niekontrolowane wypływanie moczu

• jest mięśniem gładkim.

• zwieracz cewki moczowej:

• umiejscowiony nieco niżej niż zwieracz pęcherza, u mężczyzn w części błoniastej cewki

• jest mięśniem poprzecznie prążkowanym

NERKA - BUDOWA ANATOMICZNA I MORFOLOGICZNA

• nerka jest parzystym narządem leżącym w jamie brzusznej w przestrzeni zaotrzewnowej

• u człowieka nerki znajdują się po obu stronach kręgosłupa, za żołądkiem i pod wątrobą, prawa nieco niżej niż lewa, obie na wysokości ostatniego kręgu piersiowego i drugiego kręgu lędźwiowego

• do wnęki nerki dochodzą dwa duże naczynia krwionośne: tętnica (najczęściej pojedyncza) i żyła nerkowa oraz dodatkowo naczynia limfatyczne

• ponadto z wnęki każdej nerki prowadzi też pojedynczy moczowód

• do górnej powierzchni nerek przylegają nadnercza (gruczoły wydzielania wewnętrznego)

• nerkę otacza torebka włóknista oraz torebka tłuszczowa

Przekrój podłużny przez prawą nerkę (widok od tyłu) (1) - piramida nerkowa, (2) - tętnica międzypłatowa, (3) - tętnica nerkowa, (4) - żyła nerkowa, (5) - wnęka nerki, (6) - miedniczka nerkowa, (7) - moczowód, (8) - kielich mniejszy, (9) - torebka włóknista, (10) - biegun dolny nerki, (11) - biegun górny nerki, (12) - żyła międzypłatowa, (13) - nefron, (14) - zatoka nerkowa, (15) - kielich większy, (16) - brodawka nerkowa, (17) - słupy nerkowe

• podstawową jednostką strukturalną nerki jest nefron

• z nefronów o krótkiej pętli zbudowana jest kora nerki, zaś nefrony o pętli długiej przenikają do ciemniejszego rdzenia nerki, który tworzy piramidy nerkowe

• w wierzchołku każdej piramidy znajdują się brodawki nerkowe z polami sitowymi gdzie znajdują się ujścia przewodów wyprowadzających mocz przez kielichy nerkowe do lejkowatej miedniczki nerkowej, z której mocz odprowadza moczowód

• układ kielichowo-miedniczkowy oraz moczowód współtworzą górne drogi moczowe, zaś pęcherz i cewka moczowa - dolne drogi moczowe

UNACZYNNIENIE NEREK:

• unaczynienie nerek obejmuje dwa podstawowe naczynia:

• tętnica nerkowa

• żyła nerkowa

• nerki otrzymują krew utlenowaną (tętniczą) z parzystych tętnic nerkowych, odchodzących od części brzusznej aorty na wysokości pierwszego kręgu lędźwiowego

• tętnica nerkowa dzieli się zazwyczaj na gałąź przednią i tylną. Gałąź przednia dzieli się na górną, środkową i dolną (doprowadzają one krew do segmentu górnego, środkowego i dolnego nerki)

• w miejscu wnikania do miąższu nerki tętnice ulegają dalszemu podziałowi i jako tętnice międzypłatowe przebiegają między piramidami do wysokości połączenia istoty korowej i rdzeniowej

• następnie powstają z nich tętnice łukowate, od których odchodzą tętnice międzypłacikowe

• od tych ostatnich odchodzą tętniczki doprowadzające kłębuszka nerkowego, które po podziale na sieć naczyń włosowatych łączą się ponownie i tworzą tętniczkę odprowadzającą

• dalszy przebieg drobnych tętniczek jest różny

• w kłębuszkach korowych tętniczki odprowadzające przechodzą we włośniczki międzycewkowe (dostarczają one krew poszczególnym cewkom nerkowym), natomiast w kłębuszkach przyrdzeniowych dzielą się na gałązkę doprowadzającą krew do cewek oraz gałązkę wchodzącą do piramid nerkowych, która jako tętniczka prosta rzekoma biegnie wzdłuż pętli nefronu i cewek zbiorczych aż do szczytu piramid

• hierarchia naczyń krwionośnych:

• tętnica nerkowa

• gałąź przednia i tylna wnikające do segmentów nerki

• tętnice międzypłatowe

• tętnice łukowate

• tętnice międzypłacikowe

• tętniczki doprowadzające

• sieć naczyń włosowatych

• tętniczka odprowadzająca

• włośniczki międzycewkowe

• takie położenie topograficzne pętli nefronu, naczyń prostych oraz cewek zbiorczych umożliwia zagęszczanie i rozcieńczanie moczu

• różnej wielkości żyły w nerkach towarzyszą w zasadzie opisanym tętnicom nerkowym - w efekcie krew z żył nerkowych spływa do żyły głównej dolnej

• rozkład ciśnień w poszczególnych naczyniach krwionośnych:

• tętnica nerkowa - ok. 100 mmHg

• spadek ciśnienia w tętnicy doprowadzającej - kłębuszek nerkowy - 45-55 mmHg

• spadek ciśnienia w tętniczkach odprowadzających - naczynia włosowate - 8-10 mmHg

• żyły - 4 mmHg

UNERWIENIE NEREK:

• nerki posiadają unerwienie:

• współczulne (ze splotu nerkowego)

• przywspółczulne (z nerwu błędnego lub nerwów trzewnych miedniczek)

• tętniczki doprowadzające są dobrze unerwione przez włókna współczulne nerwów trzewnych

• ściany naczyń mają dużo receptorów α₁, mniej jest receptorów α₂

• napięcie neurogenne jest niewielkie

• wpływ układu nerwowego na skurcz i rozkurcz naczyń krwionośnych doprowadzających i odprowadzających krew jest niewielki - większy wpływ odgrywają np. aminy katecholowe

FUNKCJE NEREK:

• główne zadania nerek to:

• usuwanie z moczem szkodliwych produktów przemiany materii

• zatrzymywanie składników niezbędnych dla organizmu, które ulegają przefiltrowaniu do moczu pierwotnego (resorpcja)

• regulacja objętości płynów ustrojowych

• wpływ na ciśnienie tętnicze krwi (układ renina-angiotensyna-aldosteron)

• wpływ na prawidłową erytropoezę (produkcja erytropoetyny)

• wpływ na równowagę kwasowo-zasadową (pH krwi), dzięki możliwości zakwaszania moczu

• wpływ na układ kostny przez produkcję aktywnych postaci witaminy D3

BUDOWA I FUNKCJE NEFRONU:

• nefron jest podstawowym elementem morfotycznym i czynnościowym nerki

• wraz z nefronem najważniejsza w budowie nerki jest otaczająca go sieć naczyń włosowatych

• w nerce występuje ok. 1-1,3 mln nefronów

• jest to zwarty układ do oczyszczania krwi, procesu oszczędzającego pewne produkty

• nefrony korowe mają drugie miejsce za sercem w zużyciu tlenu

• nefron składa się z dwóch podstawowych części:

• ciałka nerkowego

• filtracja osocza

• powstanie ultrafiltru, zwanego moczem pierwotnym lub pramoczem o składzie zbliżonym do małocząsteczkowego składu osocza

• kanalika nefronu

• kanalik kręty bliższy

• pętla nefronu

• kanalik kręty dalszy

• ciałko nerkowe (ciałko Malpighiego):

• cześć nefronu zbudowana z kłębuszka nerkowego (sieć dziwna) oraz otaczającej go torebki (Bowmana)

• w ciałku nerkowym na zasadzie filtracji fizycznej (tzw. filtracji kłębuszkowej) powstaje mocz pierwotny (jest to przesączona krew pozbawiona białek i elementów morfotycznych

• sieć dziwna (cudowna) składa się z dwóch tętnic - doprowadzające o większym świetle i odprowadzającej o węższym świetle, co ma duże znaczenie w filtracji krwi, ponieważ wytwarza się ciśnienie

• w skład sieci wchodzi około 30 pętli naczyń krwionośnych włosowatych (kapilarnych).

• torebka kłębuszkowa (Bowmana) składa się z 2 blaszek:

1. blaszka wewnętrzna (trzewna) przylega do kłębuszka nerkowego, zbudowana z nabłonka jednowarstwowego płaskiego i komórek zwanych epicytami, która mają beleczkowate wypustki zwiększające ich powierzchnię

2. blaszka zewnętrzna (ścienna) zbudowana również z nabłonka jednowarstwowego płaskiego, ale z komórek wyższych niż epicyty, mających błonę podstawną

• między dwiema blaszkami torebki znajduje się światło torebki kłębuszka, gdzie spływa mocz pierwotny

• miejsce, w którym blaszka zewnętrzna przechodzi w blaszkę wewnętrzną, nazywamy biegunem naczyniowym, natomiast miejsce, w którym światło torebki przechodzi w kanalik bliższy, nazywamy biegunem moczowym

• kanalik nerkowy:

• kanalik na całej swojej długości zbudowany jest z nabłonka jednowarstwowego brukowego (izoprymatycznego)

• ten typ nabłonka ma zdolność do łatwego i intensywnego transportu jonów i związków organicznych

• w kanaliku dochodzi do wytworzenia moczu ostatecznego (co następuje przez proces resorpcji i sekrecji)

• kanalik nerkowy dzieli się na 3 charakterystyczne odcinki:

1. kanalik kręty I rzędu (bliższy, proksymalny)

• powstał on ze zwężenia torebki posiada tak jak ona charakterystyczny rąbek szczoteczkowy

• dochodzi tu do resorpcji zwrotnej obowiązkowej (obligatoryjnej) oraz sekrecji kanalikowej

• do krwi powraca woda, jony (np. Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-), oraz związki organiczne (glukoza, kwasy organiczne, aminokwasy), natomiast do światła kanalika wydzielane są niektóre substancje (np. kwas moczowy)

3. pętla nefronu (Henlego)

• składa się z ramienia zstępującego i wstępującego (które w odróżnieniu od kanalika bliższego i dalszego znajdują się w części rdzeniowej nerki)

• nabłonek ramienia zstępującego jest przepuszczalny dla wody, natomiast wstępującego - nie (czynnie resorbuje jony i biernie mocznik)

• w tej części nefronu dochodzi do zagęszczenia moczu - im pętla dłuższa tym mocz bardziej zagęszczony

4. kanalik kręty II rzędu (dalszy, dystalny)

• ostania część nefronu, w której dochodzi do resorpcji zwrotnej nadobowiązkowej (fakultatywnej), w czego wyniku powstaje mocz ostateczny

• kanalik dystalny uchodzi do większego kanału zbiorczego - ten dostarcza mocz do miedniczki nerkowej

• kanalik kręty dalszy przechodzi w cewkę zbiorczą (kanalik zbiorczy), w której dochodzi do ostatecznego ukształtowania moczu i która jest kolektorem zbierającym płyn z wielu nefronów

• kanalik zbiorczy jest aktywny głównie w odzyskiwaniu wody

• kanaliki zbiorcze są wspólne dla nefronów korowych i przyrdzennych

• w zależności od położenia ciałek nerkowych i długości pętli wyróżnia się dwa rodzaje nefronów:

• korowe

• krótkie pętle

• nie mają dużej możliwości uczestniczenia w ostatecznym zagęszczaniu moczu, ale na zasadzie wzmacniacza przeciwprądowego

• przyrdzenne

• ciałka nerkowe w pobliżu rdzenia (nie rdzeniu nie ma kłębuszków!)

• długie pętle sięgające okolic miedniczek nerkowych

• odzyskują wodę w mechanizmie warunkowym (uczestniczą w zagęszczaniu moczu)

• stanowią 15% liczby nefronów

• funkcje nefronów:

• filtracja kłębuszkowa

• tworzenie moczu pierwotnego i ostatecznego

• sekrecja i reabsorpcja - odzyskiwanie wody, jonów chloru, sodu, transport mocznika, kwasu moczowego etc.

• odzyskiwanie substancji, które są ważne w metabolizmie- aminokwasy, glukoza, kwasy tłuszczowe

• odzyskiwane większości przefiltrowanej wody

• odzyskiwanie jonów - homeostaza

• sekrecja zbędnych produktów przemiany materii ze związków obcych

• wydalenie powstających w metabolizmie jonów wodorowych

• wydalenie niektórych substancji egzogennych np. niektóre leki

PRZEPŁYW KRWI PRZEZ NERKI- KRĄŻENIE NERKOWE:

• krew zaopatrująca nefrony zawsze przepływa przez kłębuszek nerkowy

• sieć naczyń zapewnia możliwość wymiany substancji między krwią a płynem kanalikowym na całej długości nefronu

• tętnice nerkowe dzielą się na mniejsze:

• tętnice międzypłatowe

• tętnice łukowate

• tętnice międzypłacikowe

• tętniczki doprowadzające (krew w kłębuszków nerkowych)

• sieć naczyń włosowatych

• zbierają się w tętniczkę odprowadzającą

• sieć naczyniowa oplatająca kanaliki nerkowe

• naczynia wymiany kapilarnej

• część żylna

• w nerkach występuje sieć dziwna - tętniczo-tętnicza

• tętniczki doprowadzające i odprowadzające charakteryzują się dużą reaktywnością, szczególna doprowadzająca ma dużą możliwość zmiany średnicy

• decydują one o przepływie krwi i ciśnieniu w kłębuszkach nerkowych oraz całkowitym przepływie krwi przez nerkę

• gdy zwęża się tętniczka doprowadzająca to zwęża się również doprowadzająca (konieczność zachowania odpowiedniego ciśnienia krwi)

• parametry:

• frakcja nerkowa - odsetek pojemności minutowej serca, przypadający na przepływ nerkowy, wyrażony procentowo lub ułamkowo

• RBF (przepływ nerkowy) - przepływ krwi przez nerkę, jest on dostosowany do funkcji oczyszczającej nerki i nieadekwatny do jej metabolizmu:

Frakcja nerkowa = RBF / Q

• zużycie tlenu przez nerki wynosi 18 ml/min

• niewielka utylizacja

• istnieją różnice przepływu między korą a rdzeniem nerki - natężenie przepływu w korze jest kilkakrotnie większe niż w warstwie rdzenia - takie ukrwienie jest dobre dla mechanizmu wzmacniacza przeciwprądowego

AUTOREGULACJA KRĄŻENIA NERKOWEGO

• podstawową cechu przepływu jest autoregulacja, dzięki niej przepływ nerkowy (RBF) nie ulega zmianom w szerokim zakresie ciśnień tętnicy nerkowej (80-180 mmHg)

• związana z reakcją naczynia doprowadzającego na podwyższone ciśnienie

• dużą rolę odgrywają mechanizmy regulacji miogennej (wzrost ciśnienia prowadzi do skurczu naczynia), ale istnieją również inne przyczyny

• autoregulacja dotyczy nie tylko przepływu, ale i ciśnienia w kłębuszku nerkowym

• przy niskim ciśnieniu krwi - tętniczki doprowadzające rozszerzają się, w warunkach bardzo niskiego ciśnienia tętniczka odprowadzająca kurczy się - jej reakcja zależy od działania angiotensyny II, która wybiórczo wpływa na ten odcinek krążenia nerkowego

• neurogenne napięcie naczyń krwionośnych jest niewielkie - niewielka rezerwa przepływu krwi

• największy wpływ na krążenie krwi w nerce ma pobudzenie z mechanoreceptorów obszaru niskociśnieniowego sercowo-płucnego

• mniejsze znaczenie ma pobudzenie ze strefy presyjnej (np. baroreceptorów)

• tętniczki, oprócz tego, że posiadają receptory układu sympatycznego są wrażliwe na aminy katecholowe endogenne (np. nadnerczy) i egzogenne - wpływy nerwowe są nieznaczne

• pobudzenie nerwów trzewnych powoduje:

• spadek przepływu w nerce

• spadek przepływu w układzie pokarmowym - po wzroście napięcia neurogennego w układzie tym włącza się mechanizm obrony - spada wrażliwość na kurczący wpływ amin katecholowych

• wysiew amin katecholowych

• wpływ prostaglandyn na rozdział krwi w nerce:

• zwiększają ukrwienie części korowej

• zmniejszają ukrwienie w części rdzennej (osłabienie wzmacniacza)

APARAT PRZYKŁĘBUSZOWY. UKŁAD RENINA-ALDOSTERON-ANGIOTENSYNA:

• aparat przykłębuszkowy powstaje z komórek cewki dystalnej w miejscu ich przylegania do ściany tętniczki doprowadzającej kłębuszka nerkowego oraz z komórek mezangium pozakłębuszkowego

• gruby odcinek ramienia wstępującego pętli leży bezpośrednio w sąsiedztwie ciałka między tętniczką doprowadzającą a odprowadzającą

• komórki jego ściany, przylegające do tętniczki doprowadzającej, są wysokie i wąskie - jest to tzw. plamka gęsta - w tym miejscu występują komórki przykłębuszkowe syntetyzujące i wydzielające reninę

• komórki plamki gęstej i przykłębuszkowe tworzą aparat przykłębuszkowy regulujący przepływ przez kłębuszki, poprzez reninę ogólne ciśnienie tętnicze i równowagę wodno-elektrolitową

• jest to specyficzny zespół komórek odpowiedzialny za syntezę substancji aktywnej - reniny

• składa się z:

• plamki gęstej (receptor)

• miocytów tętniczki doprowadzającej (mechanoreceptory ciśnienia)

• ciśnienie perfuzyjne występujące w aparacie przykłębuszkowym jest równe ciśnieniu w tętniczce doprowadzającej krew do nerki

• czynniki stymulujące uwalnianie reniny:

• obniżone stężenie sodu - hiponatremia

• spadek liczby jonów sodowych w obrębie plamki gęstej - zmniejszenie się stężenia chlorku sodu w moczu pierwotnym

• spadek ciśnienia perfuzyjnego nerek (ciśnienia krwi w tętniczce doprowadzającej krew do kłębuszka nerkowego) - np. wstrząs kardiogenny, patologiczne zwężenie tętnicy nerkowej

• zmniejszenie objętości płynu pozakomórkowego - np. wstrząs hipowolemiczny

• obniżenie się ciśnienia w zbiorniku tętniczym dużym

• napływające wraz z krwią eikozanoidy (prostaglandyny PGE₂ i prostacyklina (PGI₂) oraz kininy

• czynniki hamujące uwalnianie reniny:

• wazopresyna

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

• potas

• angiotensyna II

• adenozyna

• działanie reniny:

• bierze udział w przekształcaniu angiotensynogenu do angiotensyny I, która pod wpływem enzymu konwertującego jest rozkładana do angiotensyny II (Ang II)

• odgrywa rolę w patogenezie części przypadków nadciśnienia tętniczego

ANGIOTENSYNA II:

• angiotensyna I (dekapeptyd - składa się z 10 aminokwasów) powstaje w wyniku przekształcenia nieaktywnego angiotensynogenu pod wpływem wydzielanej reniny

• angiotensyna II powstaje w wyniku odłączenia histydyny i leucyny (jest ona oktapeptydem - składa się z 8 aminokwasów)

• działanie angiotensyny II:

• skurcz naczyń krwionośnych obwodowych

• zwiększenie częstotliwości skurczów serca

• podnoszenie ciśnienia tętniczego krwi

• regulacja równowagi wodno-elektrolitowej

• aktywacja części współczulnej układ autonomicznego (noradrenalina przez receptor β pobudza wydzielanie reniny)

• w nerkach:

1. spadek filtracji nerkowej

2. redystrybucja ukrwienia nerek (tętniczka doprowadzająca jest mocniej zwężona)

3. wzrost resorpcji zwrotnej sodu

• nadnercza - stymulacja wydzielania aldosteronu

• przysadka - stymulacja sekrecji ADH (wazopresyna - hormon antydiuretyczny)

• OUN - stymulacja ośrodka pragnienia

DZIAŁANIE ALDOSTERONU:

• aldosteron należy do hormonów sterydowych wytwarzanych przez warstwę kłębkowatą kory nadnerczy

• jego wydzielanie stymulowane jest przez angiotensynę II:

1. angiotensyna II doprowadza do skurczu naczyń krwionośnych

2. wzrost ciśnienia tętniczego krwi

3. zmniejszenie przepływu krwi przez nerki

4. zmniejszenie przesączania kłębuszkowego

5. zmniejszenie ilości wydalanego moczu

6. wydzielanie aldosteronu przez korę nadnerczy

• działanie aldosteronu:

• wpływ na część dystalną nefronu:

1. synteza białek budujących kanały sodowe

2. synteza białek niezbędnych do wytwarzania ATP

3. synteza białek pompy sodowo-potasowej

• regulują gospodarkę wodno-mineralną organizmu

• wzmaga resorpcję zwrotną jonów sodowych, ograniczając ich wydalanie w postaci chlorku sodu oraz jego wymianę na jon potasowy i wodorowy

• jednoczesne zatrzymanie większych ilości wody

• obniżenie ilości potasu w organizmie

• wpływa pośrednio na wydzielanie wazopresyny - zatrzymanie sodu w organizmie powoduje wzrost ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych - aktywacja wydzielania

REGULACJA UKŁADU RAA:

• na działanie układu renina-angiotensyna-aldosteron ma wpływ peptyd ANP (przedsionkowy peptyd natiuretyczny)

• wytwarzany przez ściany przedsionka serca pod wpływem wysokiego stężenia jonów sodu, dużej ilości płynu pozakomórkowego lub dużej ilości krwi

• receptor dla ANP sprzężony jest z cGMP

• punkty wychwytu to:

• nerka

• naczynia krwionośne

• komórki biorące udział w wydzielaniu wazopresyny

• efekty działania:

• wzrost filtracji kłębuszkowej poprzez rozszerzenie naczyń w kłębuszku nerkowych - wzrost diurezy

• hamowanie resorpcji zwrotnej sodu w kanaliku proksymalnym

• hamowanie układu RAA

• działanie naczyniorozszerzające (za pośrednictwem cGMP)

WCHŁANIANIE ZWROTNE KANALIKOWE:

• sekrecja i reabsorpcja w kolejnych odcinkach nefronu zależy od:

• rodzaju i czynności komórek ściany kanalika

• składu i właściwości płynu kanalikowego w rozpatrywanym odcinku nefronu

• usytuowania danej części nefronu w śródmiąższu nerkowym

• możliwości wymiany substancji z otaczającymi kanalik naczyniami krwionośnymi

• wymiana substancji między płynem kanalikowym (TF) a naczyniami krwionośnymi może zachodzić drogą:

• transkomórkową (=przezkomórkową) - większość

• paracelularną - przez przestrzeń między komórkami ściany kanalika - głównie NaCl

• wchłanianie zwrotne kanalikowe umożliwia ponowny transport do krwi jonów i cząsteczek ważnych z punktu metabolizmu organizmu

• zachodzi głównie w obrębie kanalika krętego bliższego

• reabsorpcja wody, czyli odzyskiwanie większości przefiltrowanej wody może być:

• obowiązkowe - reabsorpcja wody adekwatna do reabsorpcji jonów (głównie sodu)

• warunkowe - zachodzi dzięki przyciąganiu wody przez miąższ nerki, w którego głębszej (rdzennej) warstwie jest bardzo duże zagęszczenie substancji osmotycznie aktywnych (warunkiem zajścia procesu jest obecność wazopresyny - jest ona potrzebna do przejścia wody przez ścianę kanalika)

• reabsorpcja kanalikowa ma charakter:

• resorpcji biernej zgodnej z gradientem stężenia i potencjału elektrycznego

• resorpcji czynnej zachodzącej wbrew gradientom

• reabsorpcja w kanaliku krętym bliższym ma izonatremiczny (nie ma różnicy stężeń jonów sodowych i większości anionów pomiędzy GFR a płynem kanalikowym, woda jest wchłaniana adekwatnie do jonów)

• reabsorpcja zachodzi w obrębie wszystkich części kanalika nerkowego:

1. kanalik kręty bliższy:

• znaczna reabsorpcja płynów - odzyskiwanie wody skutkuje tym, że do kanalików zbiorczych dochodzi kilkakrotnie mniej płynów niż występowało w moczu pierwotnym

• w początkowej części zachodzi powolne wchłanianie jonów chloru

• wchłanianie jonów sodowych - większe w części początkowej niż jonów chloru, dlatego jego stężenie w kanaliku wzrasta

• wchłanianie potasu (66%)

• wchłanianie jonów wapniowych (80%)

• wchłanianie jonów wodorowęglanowych

• 90% fosforanów (regulowane przez PTH - parathormon i witaminę D)

• 90% kwasu moczowego

• białka, glukoza, kwasy tłuszczowe, witamina C, aminokwasy

2. ramię zstępujące pętli:

• dobrze przepuszczalne dla wody i jonów

• stężenie jonów jest tu takie jak w śródmiąższu nerkowym

3. ramię wstępujące pętli:

• nieprzepuszczalne dla wody

• reabsorpcja jonów sodu i chloru

• wchłanianie 20% GFR_NaCl

4. kanalik kręty dalszy i zbiorczy:

• reaborpcja 10% NaCl

• reabsorpcja jonów potasowych i wodorowęglanowych, które pozostały jeszcze w moczu

SEKRECJA KANALIKOWA:

• przez komórki nabłonka wydzielanych jest do światła kanalików wiele związków endogennych i egzogennych

• wydzielanie każdego ze związków odbywa się na zasadzie jednego z trzech mechanizmów:

• biernego wydzielania (dyfuzji) - wydzielanie słabych zasad (np. amonowych) i słabych kwasów (np. salicylowego)

• aktywnego wydzielania o bezwzględnie ograniczonej najwyższej pojemności wydzielniczej - kwas para-aminohipurowy, penicylina, sulfonamidy (egzogenne), kreatynina, hormony steroidowe w postaci glukoronianów i siarczanów (endogenne)

• aktywnego wydzielania, którego pojemność zależna jets od gradientu stężenia i czynnika czasu - wydzielanie jonów potasu i wodoru

• w wyniku sekrecji i reabsorpcji możliwe jest ukształtowanie moczu ostatecznego

POJĘCIA OKREŚLAJĄCE CZYNNOŚCI NEFRONU:

• pojęcia nerkowe:

• klirens nerkowy

• ładunek substancji przefiltrowanej - GFR_X

• maksymalny transport kanalikowy - T_M

• prób nerkowy

• frakcja filtracyjna

Klirens nerkowy:

• klirens danej substancji - C_X - jest współczynnikiem oczyszczania osocza z danej substancji

• miarą klirensu nerkowego danej substancji jest liczba mililitrów osocza pozbawiona tej substancji w ciągu jednej minuty

• druga definicja: klirens nerkowy substancji x to liczba mililitrów osocza, która zawiera ilość substancji x, równą tej ilości wydalanej w ciągu minuty z moczem ostatecznym

• klirens oznaczamy na podstawie równania:

C_x P_x = V U_x

Cx - klirens

Px - stężenie substancji x w osoczu

V - objętość wydalonego moczu

Ux - stężenie substancji x w moczu ostatecznym

• oznaczenie klirensu możliwe jest tylko wtedy, gdy badana substancja znajdzie się w moczu ostatecznym

• klirens osmotyczny - ilość ml osocza, pozbawiona w ciągu minuty, substancji wywierającej działanie osmotyczne:

C_osm = V (U_osm / P_osm)

• klirens wolnej wody = objętość osocza - klirens osmotyczny

• wolna woda - osocze pozbawione substancji o działaniu osmotycznym:

C_H2O = V_osocza - C_osmotyczny

Ładunek substancji przefiltrowanej (=ładunek przesączu):

• wielkość wyrażona wagowo

• ilość substancji przefiltrowanej w kłębuszku przez jedną minutę - ilość substancji jaka znajdzie się w moczu pierwotnym

• zależy od:

• stężenia danej substancji w osoczu (Px)

• objętości moczu pierwotnego (GFR)

• współczynnika filtracji kłębuszkowej dla danej substancji - Kx

• stężenie substancji małocząsteczkowych w osoczu i moczu pierwotnym jest zbliżone

• dla substancji nieprzechodzących całkowicie (wielkocząsteczkowych) dodatkowo uwzględnia się współczynnik filtracji kłębuszkowej

Maksymalny transport kanalikowy - T_M

• największa ilość substancji, wyrażona wagowo, która może być przetransportowana przez ścianę kanalika w ciągu minuty

• różnica między ładunkiem przesączu (GFR_X) a zawartością danej substancji w moczu ostatecznym

• w warunkach fizjologicznych niektóre substancje (głównie jony) mogą być transportowane w sposób nieograniczony, inne ulegają ograniczeniu na skutek wysycenia receptorów błonowych komórek kanalików nerkowych

• warunkiem określenia transportu maksymalnego jest występowanie danej substancji w moczu ostatecznym

• dla sekrecji:

T_M = (VU_X) - GFR_X

• dla reabsorpcji:

T_M = GFR_X - (VU_X)

Próg nerkowy:

• progiem nerkowym określa się takie stężenie substancji w osoczu, powyzej którego, pojawi się ona w moczu ostatecznym

• wartość stężenia progowego danej substancji zależy od:

• jej zawartości w moczu pierwotnym - GRF_X

• maksymalnego transportu kanalikowego - T_M

• współczynnika filtracji - K_X

• po przekroczeniu progu nerkowego stężenie w moczu wzrasta równolegle do jej stężenia we krwi

• próg nerkowy dla glukozy wynosi 180-200mg%

Frakcja filtracyjna:

• stosunek objętości osocza przefiltrowanego w kłębuszku do objętości osocza przepływającego przez nerkę

FILTRACJA KŁEBUSZKOWA. CIAŁKA NERKOWE:

• filtracja kłębuszkowa zachodzi w obrębie ciałek nerkowych (Malpighiego)

• ciałka nerkowe są miejscem, w którym powstaje mocz pierwotny

• tworzą się one dzięki uwypukleniu pętli naczyniowej do torebki kłębuszka (Bowmana)

• filtracja zachodzi dzięki złożonej budowie błony filtracyjnej i jest aktem biernym

• błona filtracyjna składa się z:

• śródbłonka okienkowego

• błony podstawnej o budowie ciągłej

• nabłonka podocytów, których nóżki otaczają naczynia włosowate, ale tworzą się szczeliny filtracyjne zamknięte cienką błoną

• przemieszczenie cząstek przez błonę zależy od ich średnic i ładunku

• na powierzchni filtracyjnej występuje ujemny ładunek, co utrudnia przejście anionom, ułatwia kationom i substancjom obojętnym

• między blaszką podstawną a śródbłonkiem występują komórki mezangialne - mają one zdolność kurczenia się pod wpływem różnych czynników oraz wytwarzają reninę

• kurczące się komórki pociągają za sobą naczynia włosowate sieci tętniczo-tętniczej, zniekształcają ją i powodują spadek przepływu, co ma wpływ na filtrację

• czynniki kurczące (powodujące spadek przepływu):

• angiotensyna II

• wazopresyna

• noradrenalina

• tromboksan A₂

• histamina

• czynniki rozluźniające:

• ANP

• dopamina

EFEKTYWNE CIŚNIENIE FILTRACYJNE:

• siłą sprawczą filtracji jest efektywne ciśnienie filtracyjne EFP - wypadkowa ciśnienia hydrostatycznego naczyń włosowatych w kłębuszkach nerkowych (ciśnienia tętniczego) - P_GC

• PGc regulowane jest systemowo (MAP), miejscowo (gradient między odcinkiem doprowadzającym a odprowadzającym) przez komórki mezangialne - autoregulacja przepływu

• siłą przeciwstawną jest ciśnienie hydrostatyczne przestrzeni światła torebki kłębuszka nerkowego - ciśnienie transmutalne P_T

P_GC - P_T

• podczas obliczeń należy uwzględnić również efektywne ciśnienie onkotyczne - różnicę pomiędzy ciśnieniem osmotycznym wywieranym przez osocze a ciśnieniem osmotycznym ultrafiltratu kłębuszkowego:

π_GC - π_T

• wówczas wartość efektywnego ciśnienia filtracyjnego osiąga wartość:

EFP = (P_GC - P_T ) - (π_GC - π_T )

REGULACJA FILTRACJI KŁĘBUSZKOWEJ PRZEZ APARAT PRZYKŁEBUSZKOWY:

• EPF i objętość moczu pierwotnego (GFR) przekazywana do kanalika nerkowego jest regulowana przez aparat przykłębuszkowy

• plamka gęsta spełnia rolę czujnika, informującego o objętości płynu w ramieniu wstępującym nefronu

• sygnałem regulacyjnym są jon chloru

• duża objętość płynu - zwężenie tętniczki doprowadzającej i spadek filtracji

• mechanizm utrzymujący równowagę między objętością płynu przepływającego a wielkością filtracji to sprzężenie zwrotne kanalikowo-kłębuszkowe

WIELKOŚĆ FILTRACJI KŁĘBUSZKOWEJ - OBJĘTOŚĆ MOCZU PIERWOTNEGO:

• wielkość filtracji kłębuszkowej zależy od:

• wartości EPF (efektywnego ciśnienia filtracyjnego)

• współczynnika filtracji - kf - określa przepuszczalność błony filtracyjnej i jej aktualną powierzchnię filtracyjną

GFR = kf EFP

• GFR nie jest wartością stałą, wykazuje wahania dobowe i zmiany związane z natężeniem metabolizmu

• Na GFR mają wpływ czynnik humoralne - glikokortykoidy i hormony tarczycy

• EFP powinno kształtować się proporcjonalnie do przemiany materii

SKŁAD MOCZU PIERWOTNEGO:

• związki niskocząsteczkowe występują w moczu pierwotnym w stężeniach zbliżonych do stężeń osocza - jony sodowe, chlorkowe, wodorowęglanowe, potasowe, glukoza, amoniak, was moczowy, kreatynina, jony wapniowe, fosforany, szczawiany, cytryniany, mleczany

• białka - kłębuszek stanowi dla nich barierę, więc nie powinny występować w moczu pierwotnym, w niewielkich ilościach występują albuminy

• aminokwasy - filtrowane w niewielkich ilościach

• hemoglobina i mioglobina - niewielkie ilości

TRANSPORT KANALIKOWY GLUKOZY:

• glukoza należy do substancji niskocząsteczkowych, czyli może swobodnie przechodzić przez błonę filtracyjną

• jej stężenie w moczu pierwotnym nie różni się znacznie od stężenia w osoczu

• transportowana jest ona w sposób bierny zgodnie z gradientem stężeń i potencjałem elektrochemicznym

• na transport glukozy przez błony filtracyjne nie potrzebna jest energia

• stężenie glukozy w moczu pierwotnym jest proporcjonalne do jej stężenia w osoczu

• glukoza nie pojawia się jednak w moczu ostatecznym (w warunkach fizjologicznych) ze względu na jej zwrotne wchłanianie w kanaliku krętym bliższym

• jeżeli nie została przekroczona wartość progu nerkowego dla glukozy (180-200mg%) wówczas jest ona reabsorbowana całkowicie

• glukoza jest związkiem transportowanym aktywnie przez błonę komórkową nabłonka kanalika

• przekroczenie stężenia glukozy w osoczu ponad 10,0 mmol/l jest równoznaczne również z przekroczeniem wartości transportu maksymalnego - w moczu pojawia się glukoza

• na zwrotne wchłanianie glukozy konieczne jest wydatkowanie energii

• jest ona zwrotnie wchłaniana ze względu na jej duże znaczenie w procesach metabolicznych

MECHANIZM ZAGĘSZCZANIA I ROZCIEŃCZANIA MOCZU:

• im więcej spożywamy płynów tym bardziej rozcieńczony jest mocz, który wydalamy

• stężenie moczu znacznie wzrasta przy niedoborze uzupełniania płynów w organizmie

• to na ile stężony mocz wytwarzają nerki jest zależne od ilości soli mineralnych w ich rdzeniu, w płynie międzykomórkowym rdzenia

• sól jest resorbowana z moczu, który przepływa przez kanaliki nerkowe

• wysokie ich stężenie jest utrzymywane również za pomocą mechanizmu przeciwprądu

• woda przepływa z przesączu w kierunku tkanek

• z płynu tkankowego jest wchłaniana na powrót do krwi

• w mechanizmie zagęszczania i rozcieńczania moczu największą rolę odgrywa pętla Henlego będąca najważniejszym elementem układu przeciwprądowego

• komórki budujące ramię zstępujące pętli Henlego aktywnie transportują jony sodu do około kanalikowej przestrzeni - prowadzi to do zwiększenia stężenia sodu w miąższu nerki

• im dłuższa jest pętla Henlego tym bardziej rośnie stężenie sodu w miąższu nerki

• dzięki temu w ramieniu zstępującym dochodzi do osmozy: odzyskiwana jest woda

• mocz przepływa do góry w ramieniu wstępującym pętli

• ramię wstępujące jednak nie przepuszcza wody

• woda jest w dużym stężeniu w około kanalikowej przestrzeni nerki a sód może dyfundować do wnętrza kanalika

• ramię zstępujące pętli sąsiaduje z naczyniem krwionośnym, które wchłania nadmiary wody i sodu - w ten sposób działa mechanizm wymiennika przeciwprądowego nerki i regulowane jest stężenie moczu ostatecznego

PARAMETRY PRAWIDŁOWE I PATOLOGICZNE MOCZU:

Parametry prawidłowe moczu:

• objętość: 1000-2000 ml/dobę

• ciężar właściwy - 1001-1030 g/l

• pH - 6,0-7,0

• brak białek, cukru oraz ciał ketonowych i bilirubiny

Parametry patologiczne moczu:

• zmiana objętości wydalanego moczu:

• poliuria (wzrost objętości moczu) - powyżej 3 l/dobę

• oliguria (skąpomocz) - poniżej 400 ml/dobę

• anuria (bezmocz) - poniżej 100 ml/dobę

• zmiana ciężaru właściwego:

• wzrost ciężaru właściwego w przypadku cukrzycy - do 1050 g/l

• w niewydolności krążenia (tzw. nerka zastoinowa niedokrwiona)

• ograniczenie dowozu moczu

• gorączka z małą ilością moczu

• białkomocz - występowanie białek w moczu ostatecznym (norma: 100 mg/dobę)

• wzrost filtracji białek (białkomocz kłębuszkowy)

• spadek resorpcji kanalikowej (białkomocz cewkowy)

• przenikanie przez naczynia kłębuszka białek patologicznych

• występowanie osadu moczu:

• składniki nieupostaciowione (szczawiany, fosforany, moczany, kryształy cysteiny)

• składniki upostaciowione:

1. erytrocyty (0-2 w polu widzenia) - krwinkomocz, krwiomocz

2. leukocyty (0-5 w polu widzenia) - ropomocz, leukocyturia

3. wałeczki (wałeczkomocz)

REGULACJA STĘŻENIA JONÓW WODOROWYCH ZA POŚREDNICTWEM NEREK:

• dzięki przemianie materii organizm produkuje duże ilości jonów wodorowych

• usuwanie ich przez nerki zachodzi w formie zbuforowanej (zapobiega to drastycznemu zakwaszaniu moczu) i w minimalnej ilości, w formie wolnej

• przy normalnej diecie wydalanych jest 80 mmol/dobę

• w kanaliku krętym bliższym zachodzi najintensywniejsze wydzielanie jonów wodoru w postaci wymiany z jonami sodu - w ten sposób pH moczu nie ulega znacznym zmianom

• w kanaliku dalszym i zbiorczym działa pompa protonowa i płyn się zakwasza - ostatecznie przy przeciętnej przemianie materii o dobrym odżywianiu pH moczu wynosi ok. 6,4

• wydalanie jonów wodorowęglanowych powoduje alkalizację moczu

---