7 października 2011

Fizjologia nerki

dr n. med. Katarzyna Dmitruk

Fizjologia

Funkcje nerek

• Wydalanie

• Wody i elektrolitów

• Zbędnych produktów przemiany materii

• Mocznik (produkty metabolizmu białek)

• Kwas moczowy (produkt metabolizmu puryn)

• Kreatynina (endogenny bezwodnik mięśniowej kreatyny)

• Związków toksycznych

• Są narządem efektorowym w regulacji objętości i osmolarności płynów ustrojowych, gospodarki kwasowo-zasadowej, gospodarki wapniowo-fosforanowej (sól fizjologiczna ma osmolarność około 300 mOsm/kg H₂O)

• Wytwarzają związki hormonalne i humoralne o działaniu miejscowym i ogólnoustrojowym - renina i erytropoetyna

• Nerki są narządem parzystym o charakterystycznej budowie. Składają się z kory i rdzenia. Podstawową jednostką budowy nerki jest nefron. Składa się z kłębuszka nerkowego (tętniczka doprowadzająca = aferentna sieć naczyń włosowatych tętniczka odprowadzająca eferentna tworzą sieć dziwną. Naczynia włosowate otoczone są torebką Bownama, od której odchodzi kanalik kręty I rzędu zwany kanalikiem bliższym, czyli proksymalnym. Przechodzi on w pętle Henlego część zstępująca, wstępująca. Następnie przechodzi w kanaliki zbiorcze, które łączą się dając moczowody). Nefrony przyrdzeniowe mają zdolność zagęszczania moczu. Nefrony korowe mają krótsze pętle Henlego.

• Mocz pierwotny tworzy się z krwi która przepływa przez naczynia włosowate kłębuszka. Osocze wypychane jest z sieci naczyń włosowatych do torebki Bowman'a. Tak powstaje mocz pierwotny - ma taki skład jak osocze, ale pozbawiony jest cząsteczek białkowych. Błona filtracyjna (błona wyściełająca ściany naczynia włosowatego) - osocze przechodzące z sieci naczyń włosowatych przechodzi przez pory w endotelium (śródbłonku) oraz szczeliny filtracyjne. Miejsca te mają pory o określonej średnicy, umożliwiającej przechodzenia jedynie wybranym substancjom. Z białek filtrowane są jedynie peptydy i białka o bardzo małej masie cząsteczkowej (np. albuminym hormony, enzymy, immunoproteiny). Jeśli już jakieś białka przejdą przez tę barierę, w kanalikach bliższych zachodzi endocytoza (wpuklenie i pochłanianie białka) z udziałem klatryny. W komórkach kanalika nerkowego następuje rozkład tych białek i peptydów do aminokwasów, które transportowane są do płynu około kanalikowego. Skład moczu pierwotnego zbliżony jest do składu osocza, ale pozbawiony białek o dużej masie cząsteczkowej! U osoby zdrowej nie powinny znajdować się elementy morfotyczne. Ich obecność może świadczyć o uszkodzeniu błony filtracyjnej.

• Siły fizyczne biorące udział w procesie filtracji

EFEKTYWNE CIŚNIENIE FILTRACYJNE (EFP)

EFP = P_gc - (P_t + π_b)

P_gc- ciśnienie hydrostatyczne w sieci naczyń włosowatych kłębuszka

P_t - ciśnienie hydrostatyczne

π_b - ciśnienie onkotyczne

Kamień w drogach moczowych - przeszkoda w odprowadzaniu moczu, wówczas rośnie ciśnienie hydrostatyczne, wzrasta ciśnienie w torebce Bowmana, w takiej sytuacji może dojść do zatrzymania filtracji w kłębuszkach nerkowych.

Podwyższone ciśnienie onkotyczne - również może spowodować zatrzymanie filtracji

Przesącz trafiający do torebki Bowmana to mocz pierwotny. Procesy prowadzące do zmiany składu moczu to resorpcja (wchłanianie) i sekrecja (wydzielanie). Resorpcji ulegają związki, które trafiają z kanalika nerkowego do płynu śródmiąższowego i trafiają do naczyń nerkowych około kanalikowych (resorbowana jest glukoza, aminokwasy, jony np. sodu. Sekrecji ulegają związki, które muszą być usunięte .

Główne mechanizmy transportu w nefronie:

• Kanalik kręty bliższy - następuje redukcja objętości filtratu o ok. 70%

• Resorpcja :HCO₃^-, H₂O, K⁺, glukoza (tylko tutaj)

• Sekrecja: H⁺, NH₃

• Pętla Henlego - ramię zstępujące

• Resorpcja: H₂O

• Pętla Henlego - ramię zstępujące

• Resorpcja: NaCl (początkowo biernie - zgodnie z gradientem stężeń, następnie w wyższej części pętli Henlego dochodzi do transportu aktywnego - z wykorzystaniem energi z rozkładu ATP)

• Kanalik dalszy

• Resorpcja: NaCl, H₂O, HCO₃^-

• Sekrecja: H⁺, K⁺

• Cewka zbiorcza

• Resorpcja: NaCl oraz mocznik* i H₂O*

(*mocznik i woda - są resorbowane jedynie pod warunkiem, że w tylnym płacie przysadki dochodzi do syntezy wazopresyny - jeśli zachodzi potrzeba zatrzymania wody w organizmie)

Wysoka osmolarność płynu śródmiąższowego, to warunek, przy którym wazopresyna przyczynia się do efektu hiperosmolarności.

Kanalik nerkowy - budowa (od strony kanalika błona luminalna, od strony śródmiąższu - błona podstawno-boczna

Transport w kanaliku proksymalnym

• Mechanizm pierwotny

• Na-K-ATP-aza w błonie podstawno-bocznej (pompa sodowo-potasowa)

• Utrzymuje niskie stężenie Na w komórce

• Utrzymuje wysokie stężenie jonów K w komórce

• Utrzymuje ujemny potencjał błonowy

• Gradient stężeń odpowiada za mechanizmy transportu wtórnego

• Mechanizm pompy działający w kanaliku proksymalnym odpowiada za resorpcję glukozy. Glukoza jest w całości filtrowana, a następnie w kanaliku resorbowana. Współpartner Na - glukoza zlokalizowany jest 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 dla ustalenia jonów Na przez pompę sodowo-potasową. Glukoza jest transportowana z komórek płyny śródmiąższowego przez niezależny mechanizm do naczyń włosowatych - krążenia.

• Transport w pętli Henlego

• Transport w grubej części ramienia wstępującego

• Pierwotny mechanizm transportu: Na-K-ATP-aza w błonie podstawno-bocznej

• Wtórny mechanizm transportu: współpartner Na-2Cl-K w błonie luminalnej, zależny od gradientu chemicznego Na i Cl. Białko znajdujące się w błonie komórki kanalika.

Pętla Henlego - miejsce wychwytu dla związków blokujących współtransport Na⁺/2Cl^-/K⁺. Furosemid, który należy do diuretyków pętlowych ma działanie moczopędne - zwiększa wydzielanie jonów wraz z towarzyszącymi im cząsteczkami wody.

Resorpcja sodu w kanaliku zbiorczym:

• Na jest re absorbowany przez komórki główne 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

• Reabsorpcja jonów Cl^- drogą para celularną (zgodnie z gradientem stężeń, szczelinami międzykomórkowymi)

Mechanizm działania hormonu antydiuretycznego (ADH)

• ADH wydzielany przez tylny płat przysadki mózgowej, wraz z krążeniem trafia do nerki, z naczyń włosowatych, przez śródmiąższe do błony podstawno-bocznej

• ADH przyłącza się do receptora V2 i aktywuje kaskadę reakcji przez białko Gs, cyklozę adenylanową, cAMP i kinazę proteinową A. Umożliwia to wbudowanie aquaporyny 2 do błony luminalnej (receptor V1 znajduje się w naczyniach krwionośnych)

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

• V2+ADH białko G , które aktywuje cyklozę adenylanową, która powoduje powstawanie cAMP (cykliczny AMP). cAMP powoduje z kolei aktywację kinazy białkowej (w tym przypadku kinazę białkową A). Kinazy białkowe powodują przeniesienie cząsteczek fosforanowych na białko, co zmienia konformację białka i nabywają one zdolności wbudowania się w błonę luminalną - powstaje kanał wodny, a białko wodne nazywa się aquaporyną. Od strony błony luminalnej białko nazywa się aquaporyną 2.

Wydzielanie wazopresyny

Czynniki zwiększające wydzielanie wazopresyny:

1. Wzrost os molarności płynów ustrojowych

2. Redukcja impulsacji z baroreceptorów, tonicznie hamującej wydzielani wazopresyny

3. Stymulacja neuronów wydzielających wazopresynę przez angiotensynę II

4. Hipoksja

Osmoreceptory

• W podwzgórzu (jądro nadwzrokowe i przykomorowe)

• W narządach okołokomorowych

• W okolicy przedwzrokowej

Uszkodzenie tych okolic powoduje:

• Brak wytwarzania (i wydzielania) ADH, czego skutkiem jest poliuria (moczówkę prostą)

• Adypsję (brak pragnienia)

Prowadzi to do powstania zespołu hiperosmolarnego

(zwiększenie osmolarności płynów ustrojowych i hipernatremia)