A vizeletürítés mechanizmusa

Átírás

1 A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (4) Dr. Nagy Attila A vizeletürítés mechanizmusa 1

2 Felső húgyutak -vesekelyhek -vesemedence -ureter Alsó húgyutak -húgyhólyag -urethra 2

3 A hólyag telődése (50-200ml) - receptív relaxáció A vizeletürítés reflexmechanizmus Paraszimpatikus (S2-S4) Szimpatikus (Th10-L2) Szupraspinális szabályozás 3

4 szimpatikus afferens paraszimpatikus afferens N. pudendus vegetatív afferens szomato-motor Nervus pelvicus mediális hídi Vizeletürítés központ laterális hídi Vizeletürítés központ szimpatikus Ürítés Detruzor kontrakció szfinkter relaxáció Retenció Detruzor relaxáció szfinkter kontrakció 4

5 A SAV-BÁZIS EGYENSÚLY ÉS A VESE H + ION ÜRÍTÉSÉNEK SZABÁLYOZÁSA Az arteriás vérplazma ph-ja: 7,40 ± 0,02 A vénás vérplazma ph-ja: 7,38 ±0,02 A vér H + ion koncentrációja ph 7,40-nél: 40 nmol/l = mol/l = 40*10-9 mol/l Igy a fiziológiás 7,38-7,42 ph sáv nmol/l H + ionkoncentrációnak felel meg. 5

6 Disszociáció: HA H + + A - A tömeghatás törvénye szerint Ka = [H + ][A - ] [HA] ahol K a az adott sav disszociációs állandója Az egyenlet logaritmikus formája: log K a = log [H + - ][A [HA] ] vagy log K a = log (H + ) + log (A - / HA) -log H + = -logka + log A - HA tovább alakítva Henderson-Hasselbalch egyenlet: ph = pka + log [A-] [HA] 6

7 Az optimális puffer jellemzői: 1. pk a közel legyen 7,4-hez 2. nagy mennyiségben legyen jelen. Puffer rendszerek a vérben 1. Hemoglobin (és más fehérjék) A hisztidin aminosavmaradékok imidasol gyűrűjének pk a értéke 7,4 közelében van. 7

8 A hemoglobin puffer jellemzői - A hemoglobin magas koncentrációban található a vérben hisztidin aminosav van benne (ez kétszer annyi, mint az albuminban). - Az imidazol csoport pk a -ja a deoxigenált hemoglobin esetén nagyobb, mint az oxigenált hemoglobinnál - A deoxigenált hemoglobin nagyobb affinitással köt protont mint az oxigenált 2. Foszfát puffer H 2 PO 4 - H + + HPO 4 = ( pk a = 6.8) 8

9 3. Bikarbonát puffer H2CO3 H + + HCO 3 - A Henderson- Hasselbalch egyenlet szerint ph = pka + log HCO 3 - H 2 CO 3 pk a =6.1 A szénsav egyensúlyt tart a széndioxiddal, azért: ph = pk a + log [HCO 3 - ] [CO 2 ] CO 2 -koncentráció és a szénsavszint külön-külön, egymástól függetlenül is szabályozható! 9

10 A CO 2 parciális nyomás és oldékonysági állandó szorzatával kifejezzük a CO 2 koncentrációt: HCO 3 - ph = pk a + log ,03 x p CO 2 = 7.4 pk a =6.1, HCO 3 - = 24 mmol/l, pco 2 =40 Hgmm A ph-értéket befolyásoló tényezők A volatilis savak. Naponta mmol H + képződéséhez elég széndioxid termelődik. A fix savak. A kénsav, foszforsav, stb. A kénsav a methionin és cystein oxidációjának terméke. A foszforsav a foszfolipidek, nukleinsavak, foszfoproteinek és foszfogliceridek lebontási terméke. Naponta mmol H + termelődik ezekkel a fix savakkal. A szerves savak. A tejsav, acetecetsav, ß-hidroxivajsav a szénhidrát és zsíranyagcsere termékei. Ezen savak felhalmozódása a ph csökkenését, acidózist eredményezhet. 10

11 Több pufferrendszer együttes hatása ph= pk 1 +log([bazis 1 ]/[sav 1 ]) = pk 2 +log([bazis 2 ]/[sav 2 ]) = =pk 3 +log([bazis 3 ]/[sav 3 ]) = pk vagyis: bármelyik rendszer mért értékével kifejezhetjük A vese szerepe a ph szabályozásban A sav-bázis egyensúlyban szereplő tényezők: Filtrált bikarbonát reabszorpciója Bikarbonát szekréció Új bikarbonát szintézis Ammónia képződés Ammónia szekréciója Protonszekréció és -ürítés (pufferrendszerek) 11

12 A vese szerepe a ph szabályozásban A vese szerepe a ph regulációban elsősorban a plazma bikarbonát koncentrációjának szabályozásán keresztül valósul meg. Effektor mechanizmusok 1. A vesék reabszorbeálják a bikarbonátot, enélkül mintegy 4320 mmol bikarbonátot veszítenénk el naponta. 2. A vese új bikarbonátot képez az elveszített bikarbonát pótlására. 3. A vese bikarbonát szekréciója. ad.1. Bikarbonát reabszorpció A bikarbonát reabszorpció 90 %-a a proximális tubulusban történik. A bicarbonát-ürítés kevesebb, mint a filtrált mennyiség 0.1 %-a, mivel a filtrált bikarbonát 99.9 %-a reabszorbeálódik. Ez azt jelenti, hogy naponta mintegy 4300 mmol bikarbonát reabszorbeálódik. 12

13 ad.2. Új bikarbonát képzése A vesék naponta mmol új bikarbonátot képeznek az erős savak közömbösítésére felhasznált bikarbonát pótlására. Az új bikarbonát képzés is a szénsavból származó H + ion szekréciójához kapcsolódik. Az új bikarbonát képzésével együtt keletkezett H + ion azonban nem hagyhatja el a szervezetet mint szabad H +, mivel a H + iongrádiens korlátozott. A bikarbonát reabszorpció és az új bikarbonát képződés a proximális és disztális tubularis sejtek aktív H + szekréciója révén valósul meg. Minden egyes szekretált H + ionhoz egy reabszorbeált bikarbonát ion (esetleg klorid ion) tartozik. CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 Ezt a reakciót a szénsavanhidráz enzim katalizálja. 13

14 Bikarbonát és proton transzportja a proximális tubulusban Lumen Sejt Vér Bikarbonát és proton transzportja a proximális tubulusban 14

15 Bikarbonát és proton transzportja a disztális nephronban A típusú interkaláris sejt B típusú interkaláris sejt H + transzport A proximális tubulusban a H + ion szekréciója a Na + másodlagosan aktív reabszorpciójához kötött Na + /H + csere, Na + /H + antiport révén történik. A basalis sejtfelszínen 3 bikarbonát ion kötödik egy Na + ion reabszorpciójához. A disztális tubulusban a H + ion szekréciója egy primer aktív folyamat, míg a bazalis membránon a karrier-mediált HCO 3 - transzport (passzív), egy bikarbonát ion cseréjét jelenti egy Cl - ionra. 15

16 A disztális tubulusban a tight junction miatt magas H + koncentráció-grádiens tartható fent, azonban a vizelet ph-ja így sem lehet 4,0-nél alacsonyabb. Ha valamennyi H + iont szabad formában ürítenénk, akkor naponta 1000 liter vizeletet kellene ürítsünk, ennek csökkentésére szolgálnak a vizelet pufferek. A vizelet ph-ja élettani körülmények között 4,0-től 8,0-ig változhat. A vizeletben levő puffer rendszerek 1. A foszfát puffer rendszer, 2. Az ammónia puffer rendszer, (3. A bikarbonát puffer rendszer) 16

17 Ad.1. Foszfát puffer rendszer A HPO = 4 arány a tubulusfolyadékban H 2 PO - 4 4:1 és a pk= 6.8 A foszfátpuffer adja az un. titrálható aciditást. 17

18 Ad.2. Az ammónia puffer rendszer NH 4 NH 3 + H + (pk = 9.3) A magas pk érték miatt szinte valamennyi, a testben előforduló ammónia protonált (NH 4+ ) formában található. Az ammóniapuffer adja az un. nem titrálható aciditást. A proximális tubulus sejtek készítik az ammóniát glutaminból Glutamináz Glutamát dehidrogenáz Glutamin Glutaminsav α-ketoglutársav NH 3 NH 3 A termelődött ammónia mennyiségét a plazma ph regulálja a glutamináz-aktivitás szabályozásán keresztül. 18

19 Az NH 3 -nak és NH 4 -nek jelentősen különbözik az oldékonysága. Az NH 3 nagyon zsíroldékony és passzívan diffundál át a membránokon, az NH 4+ poláris vegyület és nem megy át a membránon. Ammónia/ammóniumion transzport a proximális tubulusban Passzív diffúzió a tubuluslumenbe (NH 3 ) Na + /H + antiporterrel a proton helyett aktív transzporttal (NH 4+ ) Lumen Sejt Vér 19

20 A Henle-kacsban Na + -K + -2Cl - transzporterrel a K + helyett NH 4+ reabszorpció Ammóniumion-transzport a disztális tubulusban A fősejtekben működő Na + /K + pumpa K + helyett NH 4+ -t is mozgathat. Fősejtek 20

21 Az ammónia-ammóniumion átalakulás a disztális tubulusban protonszekrécióval és új bikarbonát képződéssel kapcsolt folyamat TUBULÁRIS LUMEN PERITUBULÁRIS TÉR Sav-bázis zavarok Bázis többlet (excess excess)/hiány: Az a savmennyiség, (mmol) amely ahhoz szükséges, hogy helyreállítsa 1 liter vér ph-ját 40 Hgmm pco 2 -n. Normál érték: 0 Standard bicarbonát: a pco 2 =40 Hgmm-en mért bicarbonát érték. Eltérés-típusok: típusok: Metabolikus/respiratorikus acidózis/alkalózis alkalózis 21

22 Okok: Metabolikus acidózis Fokozott H + képződés izommunka, hipoxia => tejsav felszaporodás diabetes mellitus => ketontestek felszaporodása Fokozott H + bevitel: mérgezés Csökkent H + ürítés: vesebetegség HCO 3- vesztés: hasmenés, szénsavanhidráz-bénítók mellékhatása ph= lg [HCO 3- ] 0.03*pCO 2 Jellemzők: 1. ph (<7,35) 2. Standard bikarbonát 3. pco 2 : normális 4. Base excess: negatív Metabolikus acidózis Jellemzők: 1. ph 2. Standard bikarbonát 3. pco 2 4. Base excess: negatív A. kompenzáció Tüdő: Hiperventilláció B. Gyógyítás Vese H+ szekréció HCO 3- reabszorpció + eredeti betegség gyógyítása 22

23 Metabolikus alkalózis Oka: sav vesztés, hányás, bikarbonát infúzió ph= lg [HCO 3- ] Jellemzők: 0.03*pCO 2 1. ph (>7,45) 2. Standard bicarbonát 3. pco 2 normális 4. Base excess: pozitív Metabolikus alkalózis Jellemzők: 1. ph 2. Standard bicarbonát 3. pco 2 4. Base excess: pozitív A. Kompenzáció: Tüdő: hipoventilláció B. gyógyítás: Vese: H + szekréció HCO 3- reabszorpció HCO 3- szekréció + eredeti betegség gyógyítása 23

24 Respiratorikus acidózis Oka: Gázcsere rendellenességek (pl. tüdő betegségek) Fokozott CO 2 termelődés aerob metabolizmus révén. Légúti elzáródás Idegsérülések. Gerincvelő; Perifériás ideg Tüdőbetegségek. Kr. obstruktív betegségek Súlyos asztma; légmell Agyi eredet: Sztroke, trauma, gyógyszeres Mellkasi deformitás: elhízás Izomrelaxáns Myasthenia gravis ph= lg [HCO 3- ] 0.03*pCO 2 Jellemzők: 1. ph (< 7.35) 2. Standard bikarbonát: normális 3. pco 2 (>45 mmhg) 4. Base excess: 0 24

25 Respiratorikus acidózis A. Kompenzáció: Vese H+ szekréció HCO 3- reabszorpció Jellemzők: 1. ph 2. Standard bikarbonát 3. pco 2 4. Base excess: pozitív B.. Gyógyítás: Tüdő: : hiperventilláció + eredeti betegség gyógyítása Okok: Respiratorikus alkalózis Hiperventilláció (hisztéria, kp. IR-i zavar, idegesség, asztma) ph= lg [HCO 3- ] 0.03*pCO 2 Jellemzők: 1. ph (>7.45) 2. Standard bikarbonát: normális 3. pco 2 (<34 mmhg) 4. Base excess: 0 25

26 Respiratorikus alkalózis A. Kompenzáció: Vese H + szekréció HCO 3- reabszorpció HCO 3- szekréció Jellemzők: 1. ph 2. Standard bikarbonát: 3. pco 2 4. Base excess: negatív B. Gyógyítás: Tüdő: hipoventilláció + eredeti betegség gyógyítása 26