A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (5) Dr. Attila Nagy 2016 Kalcium és foszfátháztartás (Tanulási támpont: 63) A szabályozásban a pajzsmirigy, mellékpajzsmirigy a gasztrointesztinális rendszer, a csontrendszer és a vese működik együtt. 1 kg Ca 2+ és 700 g foszfát van egy emberben 1
Kalcium háztartás szabályozása A plazma Ca 2+ (2,2-2,6 mmol/l) 40-50 %-a fehérjéhez kötött, amely nem filtrálódik a glomerulusokban. A fehérjéhez nem kötött Ca 2+ szabadon filtrálódik. A filtrált Ca 2+ 97-99%-a visszaszívódik a tubulusokban, 2,5-7,5 mmol Ca 2+ ürül naponta. Kálcium ürítés a vesében 1. A glomerulusokban filtrált Ca2 + kb 70%-a a proximális tubulusban szívódik vissza. 2. A Henle-kacsban a Ca 2+ 20-25%-a reabszorbeálódik, 3. A disztális nephronban a Ca 2+ 5-10 %-a kerül vissza. 2
Ca 2+ és Mg 2+ transzport a disztális nefronban 3
A Ca 2+ -szint autoregulációja: - A tight junctionok csökkent áteresztőképessége - Na,K,2Cl kotranszporter gátlása A Kalcium és foszfátháztartás hormonális szabályozása Kalciotrop hormonok: - Parathormon - mellékpajzsmirigy - Kalcitonin - pajzsmirigy - D-Vitamin hormon (kalcitriol) Glükokortikoidok - csontlebomlás Ösztrogének: gátolják a csontlebomlást Növekedési hormon, növekedési faktorok: a csontállomány fejlődését serkentik Inzulin 4
Parathormon (PTH) - 84 aminosavból áll - Preprohormon (115 aminosav) - A vesében és a csontokban direkt hatás - A vékonybélben indirekt hatás (kalcitriolon keresztül) - A PTH receptor kötés után fokozza az adenilát cikláz és foszfolipáz-c aktivitását, így az IP3 és a camp közreműködésével valósul meg a PTH hatás. - A PTH fokozza a Ca 2+ reabszorpcióját a vastag felszálló szárban és a disztális nephronban. - A PTH serkenti a foszfát kiválasztódását Parathormon - a plazma Ca 2+ koncentrációja növekszik és a foszfát koncentráció csökken - Ca 2+ felszabadulás a csontból - oszteocitákon PTH receptor - elsődleges Ca 2+ hullám - Az aktivált oszteociták aktiválják az oszteoklasztokat - másodlagos Ca 2+ hullám - Serkenti a 1-hidroxiláz enzimet a vesében (kalcitriol termelődés) - termelődését a plazma Ca 2+ szintje szabja meg - Kalcitriol gátolja a PTH termelődését 5
Hypoparathyreozis - Mellékpajzsmirigy eltávolításának a következménye - A membrán ingerlekenysége fokozódik - Spontán izomrángások - Trousseau tünet - Chvostek tünet Hyperparathyreozis - A PTH termelődés fokozódik - Csontállomány lebomlása - Vesekőre hajlamosít 6
Kalcitriol (D-Vitamin hormon) - Fokozza a Ca 2+ és foszfát visszaszívást a vékonybélben - Fokozza a Ca 2+ és foszfát visszaszívást a a vese tubulusrendszerében - Fokozza a kalcium kilépését a csontból - Gátolja a PTH termelődését - Termelődését a PTH, a hipokalcémia és a hipofoszfatémia fokozza Kalcitriol (D-Vitamin hormon) - D-Vitamin hiány gyerekkorban - Rachitis - D-vitamin hiány felnőttkorban - osteomalacia 7
A D-Vitamin hormon termelődése A kalcitriol termelődése 8
Kalcitriol (1,25-dihidroxykolekalciferol) 24,25-dihidroxykolekalciferol (Inaktív alak) Kalcitonin - Oligopeptid hormon (32 aminosav) - A pajzsmirigy C sejtjei termelik - Az elsődleges hatás a csontokban figyelhető meg (camp mediátoron keresztül) - Gátolja a csontállomány lebomlását - Gátolja a Ca 2+ és foszfát visszaszívódását a vesében - Elősegíti a Ca 2+ és a foszfát ürítést - A plazma Ca 2+ szintje szabályozza a termelődését - Túltermelődésének, hiányának nincs ismert patológiás hatása 9
A szérum kálcium szint szabályozása 10
Foszfát háztartás szabályozása A vérplazmában a foszfát a Ca ++ -al ellentétben csak kis mennyiségben kötött plazmafehérjékhez (10-12 %). A vérplazmában a foszfátok két-harmada foszfolipid formájában fordul elő. Triklorecetsavval a fehérjékhez kötött és a foszfolipidokban tárolt foszfát kivonható a plazmából. A megmaradó egyharmad a savoldékony, vagy anorganikus foszfát, melyet a szokványos laboratóriumi módszerek a plazma foszfátként adnak meg (0,9-1,6 mmol/l). A anorganikus foszfát a glomerulusokban szabadon filtrálódik. A filtrált foszfát mennyiség 1.3 mmol/l foszfát koncentrációval számolva, naponta 235 mmol. 11
A foszfát reabszorpció A filtrált foszfát 85-95 %-a a proximális tubulusokban visszaszívódik. Ez a visszaszívódás a Na + reabszorpciójához csatolt és ennélfogva T m értéke van. A foszfátürítés szabályozását a PTH végzi, amely a proximális tubulus foszfát reabszorpcióját gátolja. Nagy koncentrációjú PTH jelenlétében a filtrált mennyiség 40 %-a is ürülhet (hiperfoszfatúria). Alacsony PTH plazma szint mellett, a filtrált mennyiség kevesebb, mint 5%-a ürül (hipofoszfatúria). A fenti PTH mechanizmus indirekt módon a plazma Ca ++ szintjét is befolyásolja. A SAV-BÁZIS EGYENSÚLY ÉS A VESE H + ION ÜRÍTÉSÉNEK SZABÁLYOZÁSA 12
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 Igy a fiziológiás 7,38-7,42 ph sáv 42-38 nmol/l H + ionkoncentrációnak felel meg. Disszociáció: HA H + + A - A tömeghatás törvénye szerint Ka = [H + ][A - ] [HA] ahol K a az adott sav disszociációs állandója 13
Az egyenlet logaritmikus formája: log K a = log [H + - ][A ] [HA] vagy log K a = log (H + ) + log (A - /HA) továbbalakítva -log H + = -logk a + log A - HA Henderson-Hasselbach egyenlet: ph = pka + log [A-] [HA] 14
A ph-értéket befolyásoló tényezők A volatilis savak. Naponta 10 000 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 50-100 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. 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, e nélkül mintegy 4320 mmol bikarbonátot veszítenénk el naponta. 2. A vese új bikarbonátot képez az elveszített bikarbonát pótlására. 3. A vese bikarbonát szekréciója. 15
Az első és a második mechanizmus a proximális és disztális tubularis sejtek aktív H + szekréciója révén valósul meg. Minden egyes szekretált H + ionhoz egy reabszorbeált Bikarbonát (esteleg Cl) ion tartozik. CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 Ezt a reakciót a szénsavanhidráz enzim katalizálja. 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. 16
Új bikarbonát képzése A vesék naponta 50-100 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. Bikarbonát és proton transzport a proximális tubulusban Lumen Sejt Vér 17
Bikarbonát és proton transzport a proximális tubulusban Bikarbonát és proton transzport a disztális nephronban A típusú interkaláris sejt B típusú interkaláris sejt 18
A. PROXIMÁLIS TUBULUS PERITUBULÁRIS TÉR TUBULÁRIS LUMEN Metabolikus reakciók B. DISTÁLIS NEFRON Metabolikus reakciók AKTÍV TRANSZPORT PASSZÍV TRANSZPORT A H + ion szekréciója a proximális és disztális tubulusban 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 carrier mediált HCO 3- transzport (passzív), egy bikarbonát ion cseréjét jelenti egy Cl - ionra. 19
A disztális tubulusban a tight junction miatt magas H + koncentráció grádiens tartható fenn, 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.) 20
Foszfát puffer rendszer A HPO 4 arány a tubulus folyadékban H 2 PO - 4 4:1 és a pk= 6.8 A foszfátpuffer adja az un. titrálható aciditást. A foszfát részvétele a ph regulációban korlátozott, a foszfát limitált előfordulása miatt. 21
Az ammónia puffer rendszer NH 4 NH 3 + H + (pk = 9.3) Nem titrálható aciditás 22
A vese maga készíti az ammóniát glutaminból Glutamináz Glutamát dehidrogenáz Glutamin Glutaminsav α-ketoglutársav NH 3 NH 3 ezért magas koncentrációban lép be a tubulusokba. 23
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. A termelődött ammónia mennyiségét a plazma ph regulálja a glutamináz aktivitás szabályozásán keresztül. 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 24
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 25
Az ammónia-ammóniumion átalakulás a disztális tubulusban proton szekrécióval és új bikarbonát képződéssel kapcsolt folyamat TUBULÁRIS LUMEN PERITUBULÁRIS TÉR A vizeletürítés mechanizmusa 26
Felső húgyutak -vesekelyhek -vesemedence -ureter Alsó húgyutak -húgyhólyag -urethra 27
A hólyag telődése (50-200 ml) - receptív relaxáció A vizeletürítés reflexmechanizmus Paraszimpatikus (S2-S4) Szimpatikus (Th10-L2) Szupraspinális szabályozás 28
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 29