A kiválasztó szervrendszer élettana I.

Átírás

1 A kiválasztó szervrendszer élettana I. Oláh Attila DEOEC Élettani Intézet

2 A vese legfıbb feladata a homeosztázis (=relatív belsı állandóság) fenntartása I. Ennek elemei: isotonia/isoosmosis = az EC tér ozmotikus viszonyainak egy szők tartományon belül állandó szinten tartása isovolaemia = az EC tér térfogatának egy szők tartományon belül állandó szinten tartása isohydria = az EC tér ph-jának egy szők tartományon belül állandó szinten tartása isoionia = az EC tér ionkoncentrációinak egy szők tartományon belül állandó szinten tartása

3 A vese legfıbb feladata a homeosztázis (=relatív belsı állandóság) fenntartása II. Eszközei: A vérplazma és a vizelet: Vér (vese artéria) - ionkoncentrációinak - ozmolaritásának - víztartalmának és - ph-jának beállítása Vese Ami még kell Vér (vese véna) és ami már nem Vizelet

4 De ezen kívül szerepet játszik még a vérképzés eritropoetin (EPO) termelés a kalcium háztartás és a csontanyagcsere 1,25 dihidroxi-kolekalciferol (aktív D vitamin) valamint a vérnyomás szabályozásában is renin-angiotenzin-aldoszteron rendszer (RAAS)

5 A vese funkcionális egysége a nephron = glomerulus + a hozzá tartozó tubulusrendszer

6 A nephronok funkcionális szempontból kétfélék lehetnek 1. Corticalis (kérgi) nephronok az összes nephron ~85%-a rövid Henle-kacs a külsı és a belsı velı határáig ér le kéreg-velı határ 2. Juxtamedullaris (velı melletti) nephronok az összes nephron ~15%-a hosszú Henle-kacs a belsı velı határáig ér le

7 A kiválasztó mőködés alapja a filtráció, a reabszorpció és a szekréció pontos szabályozása Lépései: Primer szőrlet elıállítása a plazmából = glomeruláris filtráció a mőködı nephronokon átáramló plazma ~20%-a, kb. napi 180 l A szőrlet összetételének változtatása a tubulusokban a szervezet igényeinek megfelelıen (reabszorpció = visszavétel; szekréció = kiürítés) a képzıdött napi ~180 l szőrletbıl ~179 l visszavevıdik A végleges vizelet (kb. napi l) tárolása, majd kiürítése (myctio)

8 Alapfogalmak avagy mibıl lesz a szőrlet Perctérfogat (CO): ~5 l/perc Ebbıl a veséken átáramló mennyiség (RBF): ~1200 ml/perc (a CO kb. 25%-a) Ebbıl a ténylegesen mőködı glomerulusokon átáramló plazma (erpf): ~600 ml/perc (az RPF kb. 90%-a) Ebbıl a veséken átáramló plazma (RPF): ~670 ml/perc (az RBF kb. 55%-a; RBF * (1-Htc)) A filtrálódó hányad (FF) tehát: FF = GFR/eRPF = 0.2 Ebbıl a filtrálódó mennyiség (GFR): ~125 ml/perc (az erpf kb. 20%-a) vagyis napi ~180 l

9 A kiválasztó mőködés értelme I. - az extrakció (E) U E: az a hányad, ami egy adott anyag esetében kiürül Probléma: a Pv mérése elég nehézkes

10 A kiválasztó mőködés értelme II. - a clearance (C) U * V = P * C C = U * V / P U = vizeletkoncentráció V = percdiurézis (hány ml vizelet képzıdik 1 perc alatt; ml/min) P = plazmakoncentráció C = clearance (hány ml plazma tisztult meg 1 perc alatt; ml/min) A clearance (C) az a virtuális plazmamennyiség, amely egy perc alatt megtisztul valamely anyagtól Tehát minden anyag esetében különbözı!!!

11 Tehát az extrakciós koefficiens és a clearance kapcsolatban állnak P a * erpf = P v * erpf + U * V P a * erpf - P v * erpf = U * V erpf (P a P v ) = U * V erpf = U * V / (P a P v ) erpf = U * V / P a (P a P v ) / P a = C / E erpf = C / E C = erpf * E vagyis, ha E ~1, akkor C ~ erpf

12 Mi történhet a szőrletbe került anyagokkal? Reabszorbeálódhatnak (visszavevıdhetnek) Szekretálódhatnak (kiürítıdhetnek) A két folyamat nem zárja ki egymást (urea)!!!

13 Akkor most ki, honnan, hová? 1. Glomerularis kapilláris -> Bowman-tok 2. Peritubularis kapillárisok <-> proximalis és distalis tubulusok 3. Henle-kacs le- és felszálló szára 4. Henle-kacs <-> győjtıcsatorna 5. Vasa recta <-> Henle-kacs és győjtıcsatorna

14 És most egy kis játék

15 Mi lesz vele a vesében? I. A glükóz plazma glükózkoncentráció (mm)

16 Mi lesz vele a vesében? II. A PAH plazma PAH koncentráció (mm)

17 Ezek szerint a clearance függ a plazmakoncentrációtól is??? erpf Plazmakoncentráció Glükóz Ha van reabszorpció és/vagy szekréció, akkor igen!!!

18 A reabszorpció és a szekréció hatása a clearance-re és az extrakcióra C = E * erpf Glükóz erpf

19 De hogy készül a vizelet? I. - A szőrlet

20 A glomerulus a szőrıje a baslis membrán

21 A glomerularis szőrı méret és töltés alapján szelektál Mi kerülhet a szőrletbe? Ami kellıen kis mérető (kb. 7 kda-ig minden, kb. 70 kda felett semmi) Ami kellıen vízoldékony (tehát nem kötıdik NAGY mérető fehérjékhez) Mi a helyzet a töltéssel? A szőrı a negatív töltéseket nehezebben engedi át Ez a hatás fıleg 7-70 kda közötti molekulaméret esetén jelentıs 7 kda 70 kda

22 Víz Elektrolitok Glükóz Aminosavak Tehát mi van a szőrletben? Szabadon filtrálódnak (FF: 0.2): Kis peptidek (pl. inzulin)!!! Kreatinin stb. A filtrátum összetétele ionok és kis molekulák (x<7 kda) esetén megegyezik a plazmáéval!!! Példa: a. afferens 100 db vízmolekula 100 db glükóz 100 db Na db albumin Ebbıl következıen a filtrátum isotonias!!! a. efferens 80 db vízmolekula 80 db glükóz 80 db Na db albumin szőrlet 20 db vízmolekula 20 db glükóz 20 db Na + 0 db albumin

23 Értem én, hogy gızgép! De mi az, ami hajtja??? A filtrációt segíti: a kapilláris hidrosztatikus nyomása és a glomerulus onkotikus nyomása (elhanyagolható mértékő) A filtrációt gátolja: a kapilláris onkotikus nyomása és a glomerulus hidrosztatikus nyomása

24 Mi befolyásolhatja a GFR-t? 1. A vese vérátáramlása 2. A kapilláris hidrosztatikus nyomásának változása 3. A Bowman-tok hidrosztatikus nyomásának változása 4. A plazmafehérjék mennyisége (a kapilláris onkotikus nyomása) 5. A glomerularis basalis membrán károsodása 6. A filtrációs felület csökkenése A GFR meghatározására az inulin vagy a kreatinin clearance-et használhatjuk, mert szabadon filtrálódnak, de nem reabszorbeálódnak és nem szekretálódnak.

25 Miért fontos meghatározni a GFR-t? Mert a GFR csökkenése jelzi legérzékenyebben és legkorábban a vesefunkció beszőkülését

26 De hogy készül a vizelet? II. - Avagy a tubulusok titkai

27 Lehetséges transzport útvonalak a tubulusokban

28 Mi történik a proximalis tubulusban? I. Emlékeztetı: naponta kb. 180 l isotonias szőrlet képzıdik, amelynek összetétele kis molekulák és elektrolitok tekintetében azonos a plazmáéval Élettani körülmények között a proximalis tubulusokban a filtrátum kb. 2/3 része (120 l/nap) reabszorbeálódik a reabszorbeált folyadék (döntıen NaCl oldat) isotonias, ezért a visszamaradó tubulusfolyadék is isotonias lesz reabszorbeálódik az összes glükóz, aminosav és peptid a reabszorpció fı hajtóereje a Na + /K + ATPáz által felépített Na + koncentrációgrádiens

29 Mi történik a proximalis tubulusban? II. Lumen Interstitium 1. Na + /X szimport (10%) x: glükóz, aminosavak, foszfát 2. Na + /H + cseréhez kötött NaHCO 3 reabszorpció (25%) 3. Na + /H + cseréhez kötött NaCl reabszorpció (45%) 4. Cl - által vezetett Na + reabszorpció (20%)

30 Mi történik a Henle-kacsban? I. A Henle-kacs leszálló szára A leszálló szár a velı mélye felé haladva egyre hyperosmotikusabb közegbe kerül (ez az ún. cortico-medullaris koncentráció grádiens; kéreg: 300 mosm, külsı velı: 600 mosm, belsı velı: 1200 mosm) és vízre permeábilis (átjárható), de elektrolitokat nem transzportál ~300 mosm Ebbıl következıen a leszálló szárban a tubulusfolyadék betöményedik (corticalis nephronok: 600 mosm; juxtamedullaris nephronok: 1200 mosm), és a térfogata kb. ¼-ére (napi ~60 -> ~15 l) csökken. ~600 mosm ~1200 mosm

31 Mi történik a Henle-kacsban? II. A felszálló szár A Henle-kacs felszálló szárában jelentıs elektrolit reabszorpció (Na + /K + /2Cl - szimport) és urea szekréció zajlik víz visszavétel nem történik Ebbıl következıen a felszálló szárban a tubulusfolyadék kihígul, majd a kéregbe visszaérve hypoosmotikussá (x < 300 mosm) válik Eközben a térfogata állandó marad (~15 l) Az itt lezajló másodlagos aktív transzport (Na + /K + /2Cl - szimport) a legfıbb felelıs az ún. cortico-medullaris koncentráció grádiens kialakításáért

32 Mi történik a Henle-kacsban? III. A felszálló szár képekben

33 Mi történik a distalis tubulusban? I. A distalis tubulusok vízre nem permeábilisak a Na + /Cl - szimport révén jelentıs elektrolit reabszorpciót bonyolítanak le Ebbıl következıen a distalis tubulusban a tubulusfolyadék tovább hígul (~100 mosm-ra) Eközben a térfogata állandó marad (~15 l)

34 Mi történik a distalis tubulusban? II. A transzport képekben

35 Mi történik a győjtıcsatornában? I. A győjtıcsatornában történik a vizelet végleges térfogatának, ozmolaritásának és ph-jának beállítása Ennek eszközei: ADH (AntiDiuretikus Hormon = vazopresszin) - függı víz- és urea reabszorpció (principalis sejtek) Aldoszteron - függı Na + reabszorpció és (a felépülı transzepithelialis potenciálkülönbség miatt) K + szekréció (principalis sejtek) ANP (Atrialis Natriuretikus Peptid) - függı Na + ürítés (principalis sejtek) A szervezet aktuális igényeinek megfelelıen H +, illetve HCO 3- szekréció vagy reabszorpció (élettani körülmények között H + szekréció és HCO 3- reabszorpció a jellemzı intercalaris sejtek)

36 Mi történik a győjtıcsatornában? II. Mi kell a víz visszavételéhez? Szabad út (ADH-függı módon aquaporin-2 vízcsatornák kihelyezése a luminalis membránba) Hajtóerı (a Henle-kacs felszálló szárában lévı Na + /K + /2Cl - szimporter által felépített cortico-medullaris koncentráció grádiens) Ebbıl következıen a maximális ADH hatás mellett létrejövı legkoncentráltabb vizelet is csak 1200 mosm töménységő lehet. Az ADH hatás teljes kiesése esetén a győjtıcsatornákban nem történik víz reabszorpció. A vizelet térfogata ilyenkor elérheti a napi l-t is (diabetes insipidus), ozmolaritása pedig csak 70 mosm.

37 Mi történik a győjtıcsatornában? III. A principalis sejtek transzportfolyamatai amilorid (diuretikum) Θ ANP Θ aldoszteron ADH

38 Mi történik a győjtıcsatornában? IV. Az intercalaris sejtek transzportfolyamatai 1. H + pumpa a luminalis membránban (H + szekréció, HCO 3- reabszorpció) 2. H + pumpa a basolateralis membránban (H + reabszorpció, HCO 3- szekréció) 3. H + /K + pumpa a luminalis membránban (H + szekréció, HCO 3- reabszorpció)