Ozmoreguláció, volumenreguláció Tanulási támpontok: 78, 79 Dr. Nagy Attila 2019 Normálértékek: vizelet ozmotikus koncentrációja: 70-1200 mosmol/l vizelet sűrűsége (fajsúlya) 1001-1038 g/l (plazma 1012 g/l) vizeletmennyiség és értékelése: <100 ml/nap: anuria; 100-600 ml/nap oliguria, 600-2500 ml/nap: normális tartomány, >2500 ml/nap: poliuria, diabetes insipidusbanelérheti a 18-25 l/napot napi minimálisan kiválasztott ozmotikus aktivitás: 650 mosmol A Na + felvétel/leadás 100-400 mmol/nap, 5-30 g konyhasó fogyasztásának felel meg 1
A SZERVEZET VÍZHÁZTARTÁSA Vízfelvétel Folyadék formájában felvett víz Táplálék formájában felvett víz Oxidációs vízmennyiség 2100-3400 ml/nap 1000-2000 ml/nap 800-1000 ml/nap 300-400 ml/nap Vízleadás Perspiratio insensibilis 2100-3400 ml/nap 800-1000 ml/nap Perspiratio sensibilis, verejtékezés 200 ml/nap Széklet 100-200 ml/nap Vizelet 1000-2000 ml/nap A térfogat szabályozása Vízfelvétel és vízveszítés mechanizmusai Vízfelvétel szabályozása (hyperosmosis és hypovolémia) 2
A vízkiválasztás szabályozása Víztranszport a gyűjtőcsatornában Szabályozott víztranszport A víztranszportot az ADH szabályozza Az ADH hiányában a gyűjtőcsatorna viszonylag impermeabilis a vízre és az ureara. ADH jelenlétében az egész gyűjtőcsatorna vízpermabilitása és a gyűjtőcsatorna papillaris részének urea permeabilitása nagymértékben fokozódik. 3
agykéreg szomjúság ADH (vazopresszin) a hátulsó hypophysisben tárolódik A hypothalamus n. supraopticusában termelődik Nyolc aminosavból álló oligopeptid Az emberi ADH-t az arginin jellemzi (arginin-vasopressin, AVP) A fiziológiásnál magasabb dózisban adva érszűkületet okoz a V 1 receptoron keresztül (IP 3 /Ca 2+ ) ozmoreceptor sejtek ADH Hypothalamus térfogat receptorok hátulsó hypophysis ADH a kapillárisokba ADH hatásmechanizmusa Az ADH az epithelialis sejtek bazális-lateralis felszinén levő V 2 receptorokhoz kötődik, az adenilátciklázt aktiválja és a ciklikus AMP szintézisét fokozza. Ez aktiválja a proteinkináz C-t, fokozza a fehérjefoszforilációt és ennek révén váltja ki a membrán vízpermeabilitásának fokozódását. Az ureapermeabilitás fokozódása más, feltehetően carriermediálta mechanizmus következménye. ADH hiányában a gyűjtőcsatornát elhagyó folyadék ozmolalitása 70 mosm/kg (50 mosm/kg urea és 20 mosm/kg elektrolit). ADH hiányában a filtrált víz 15 %-a ürül (26 liter/nap). Ez jellemzi a diabetes insipidus-t. 4
Lumen Gyűjtőcsatorna hám Vér H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O Fokozott vízpermeabilitás Foszforiláció Vízcsatornákat tartalmazó vezikulák fuzionálnak a membránnal Függő protein kináz ATP Ciklikus AMP Guanin nukleotid stimuláló protein ADH Receptor Adenilát cikláz ADH elválasztás Serkent Gátol 1. Vér magas ozmolaritása 1. Alacsony ozmolaritás (vízterheléskor) 2. Hypovolémia 2. Hypervolémia (gátolja az ANP elválasztást) (fiz. só infuzió) 3. Állás (vénás beömlés ANP ) 3. Fekvés (vénás beömlés ANP ) 4. Vénás pangás 4. Alkohol 5. Fájdalom, izommunka 5
A vizelet koncentrációjának és hígításának mechanizmusa A szervezet szükségleteinek megfelelően a vese 1. Erősen koncentrált (1.200 mosm/l-ig) vagy 2. Erősen híg (70 mosm/l-ig) vizeletet is képes produkálni. 6
A vizelet koncetrálását befolyásoló tényezők A Henle kacs hossza A rövidkacsú és hosszúkacsú nephronok aránya Urea Ellenáramlás a Henle kacsban és a gyűjtőcsatorbában Véráramlás a vasa rectaban Prostaglandinok (PGE 2, PGD 2 ) Medulláris grádiens A velőállományban az interstitialis folyadék ozmolalitása a kéregtől a vesemedence felé haladva négyszeresére (300 mosm/kg-ról 1200 mosm/kg-ra) dúsul fel. A medulláris grádiens a Henle kacs Na + és Cl - illetve a gyűjtőcsatorna ureatranszportja és az ellenáramlásos sokszorosító mechanizmus révén keletkezik. Az ellenáramlásos sokszorosító mechanizmus közvetlenül a Na + feldúsulását, közvetve az urea feldúsulását okozza. 7
A velőállomány ozmotikus nyomásának négyszeresre történő feldúsulását a következõ tényezők váltják ki: 1. A Henle-kacs felszálló szárában vízvisszaszívódás nélküli aktív Na + reabszorpció (horizontális grádiens) 2. A Henle-kacs leszálló és felszálló szárában a folyadék egymás közvetlen közelségében ellenirányban mozog (ellenáramlás, verticalis grádiens). 3. Urea felhalmozódás 8
Urea transzport a nephronban (az urea-kör) BELSŐ ZÓNA KÜLSŐ ZÓNA CORTEX MEDULLA AKTÍV TRANSZPORT PASSZÍV TRANSZPORT 9
A másodlagos ellenáramlásos mechanizmus A vese medulláris állományán átfolyó vér perceken belül megszűntetné az ozmotikus grádienst, ha nem létezne a másodlagos ellenáramlásos mechanizmus. Ez egy passzív folyamat, amely a vasa recta leszálló és felszálló szárában folyó folyadék ellenkező irányú áramlása következtében jön létre. 10
Külső velőállomány Belső velőállomány Clearance Az a plazmatérfogat, amely egy bizonyos anyagtól időegység alatt megtisztul. C= U x V / P Ozmotikus clearance: C osm U = P osm V osm Szabadvíz clearance: C = V C H2O osm C H2O = V(1-U osm /P osm ) 11
Ozmotikus diurézis A vizelet koncentrálását gátló tényezők: - Szénsavanhidráz gátlása (pl. acetazolamid, proximális tubulus) - Na +,K +,2Cl szimporter gátlók (pl. furosemid, Henle kacs) - Na +,Cl - kotranszporter gátlása (pl. thiazid, disztális nephron) - AT2 receptor antagonista (pl. losartan) - Aldosteron antagonista (pl. spironolakton) - Kálium deficit (gátolja a Na +,K +,2Cl - -szimportert) - Hiperkalcémia (tight junction permeabilitása csökken; Ca 2+ -receptorok gátolják a Na +,K +,2Cl - -szimportert) - Fehérjeszegény táplálkozás - Renális gyulladás (Vazodilatáció) - Vérnyomás emelkedés - Ozmotikus diurézis (nem vagy csak részlegesen reabszorbeálódó ozmotikusan aktiv anyagok adagolása) - Diabetes insipidus (centrális, renális) 12
Na + háztartás szabályozása Na + bevitel ( só bevitel) A Na + bevitele teljes mértékben ételeink és italaink Na + tartalmának függvénye. A Na + fogyasztás 10 és 600 mmol Na + között változhat (általában 100-400 mmol/nap). Az emberben nem mutatható ki a Na + felvétel élettani Szabályozása. Na + vesztés (só vesztés) A verejtékezéssel (normál körülmények között elhanyagolható), A széklettel (normál körülmények között elhanyagolható), A vizelettel (100-400 mmol/nap). Ez szabályozott! 13
A Na + -reszorpció a tublus rendszerben A Na + -reszorpció effektor mechanizmusai a tublus rendszerben Na/H antiporter Na/S szimporter Paracelluláris transzport Na/K/2Cl szimporter Paracelluláris transzport Proximális tubulus (acetazolamid gátol) Henle kacs (furosemid gátol) Na/Cl Szimporter Konduktív Na + csatornák (Hormonálisan szabályozott transzport!!!) Disztális nephron (thiazid gátol) AT2 receptor és aldoszteron antagonisták gátolják 14
A sóháztartás szabályozása a só vesztés szabályozásán keresztül történik. Effektor mechanizmusai: (1. A GFR változásai) 2. Aldoszteron 3. Harmadik faktor hatás - ANP 1. A GFR változásai A só felvétel változása megváltoztatja a plazma sótartalmát és ily módon a plazmavolument. Ez megváltoztatja: 1.1. A RPF-t, 1.2. Az effektív filtrációs nyomást. Az autoreguláció és a glomerulotubularis egyensúly letompítja ezeket a változásokat. Ezért a GFR változását elhanyagolhatónak tekintjük a sóháztartás szabályozásában. 15
2. Aldoszteron Az aldoszteron a mellékvesekéreg zona glomerulosa- -jának szteroid hormonja (mineralokortikoid), amely a disztális tubulus és gyüjtő csatorna Na + és K + ioncserét szabályozza, fokozza a Na + reabszorpciót és a K + szekréciót. Renin-angiotenzin-aldoszteron rendszer A juxtaglomeruláris apparátus myoepithel sejtek, disztális tubulus macula densa sejtek, mesangialis kötőszövet, A renin a myoepithel sejtekben termelődik 16
Juxtaglomeruláris apparátus (JGA) Disztális csatorna Efferens arteriola Macula densa Adenozint és renint termelő sejtek Afferens arteriola Felszálló szár JUXTAGLOMERULÁRIS APPARÁTUS endfeet of podocytes mesangial cell capillary podocyte mesangial cell 17
Renin elválasztás szabályozása A renin elválasztást fokozza: 1. Csökkent renális véráramlás(a baroreceptorok érzékelik), 2. A macula densa-t elérőtubularis folyadékalacsony Na + és Cl - szintje, 3. A renalis szimpatikus ideg ingerlése, 4. Azextracellularis hypovolemia (vérzés, diuretikum, vérnyomás-csökkenés, sóelvonás) A renin elválasztást gátolja: 1. A prosztaglandinok ( PGE 2, PGD 2, PGI 2 ) 2. Az atrialis natriuretikus faktor(anf) 18
Renin-angiotenzin-aldoszteron rendszer A juxtaglomeruláris apparátus Renin ( 66500 d) Az angiotenzinogén (alfa2-globulin, májban termelődik), ebből hasad le renin hatására az Angiotenzin I Angiotenzin I (10 aminosav) konvertáz (ACE) hatására az Angiotenzin II (8 aminosav) ebből az angiotenzináz hatására, Angiotenzin III képződik. 19
Angiotenzin II hatásai 1/ Vérnyomás: erélyes vasoconstrictor (systolés, diastolés nyomás nő) fiziológiásan: sóelvonásra belép az AII-elválasztás 2/ Aldoszteron elválasztás (sóürítésre gyakorolt indirekt hatás): Na + reabszorpció nő 3/ Központi hatás (hypothalamus) 20
Aldoszteron elválasztás szabályozása Az aldoszteron szekréciót fokozó tényezők: 1. Az angiotenzin II termelődés fokozódása 2. A csökkent atrialis natriuretikus faktor termelődés 3. A fokozott plazma K + koncentráció 4. Az ACTH 5. A csökkent plazma Na + koncentráció 21
Az aldoszteron hatásmechanizmusa (steroid hormon, genomikus hatás) A gyűjtőcsatorna fő sejtjei az elsődleges célpontjai Na + reabszorpciót fokoz K + szekréciót fokoz A fősejtek Na + - transzportja (kontrollált reabszorpció, Aldosteron!) 22
3. A harmadik faktor hatás = atrialis natriuretikus faktor (ANF) A pitvarok (elsősorban a jobb pitvar) által termelt az erekre és a vesére ható polypeptideket foglalja magába. Leggyakrabban 28 (21-73) aminosavból állhat, mol. tömege 2800-13.000 dalton között. Egy 126 aminosavból álló prekurzorból a pro-anf-ből (atriopeptinogén) származik. Az ANF elválasztásának ingere 1. fokozott atrialis feszítés (hypervolemia) 2. adrenalin 3. ADH 23
Az ANF hatásai 1. Vasodilatatio 2. Vérnyomáscsökkenés 3. GFR fokozódás (az arteriola afferens dilatatioja révén) 4. Renin szekréció gátlása 5. Aldoszteron szekréció gátlása 6. ADH gátlás 7. Natriurezis és vízdiurezis 8. Perctérfogat csökkenés 24