H3. Tubuláris funkciók 3.1. Transzepitheliális transzport mechanizmusa Transzcellularis útvonal Paracellularis útvonal Tight junction Lateralis intercelluláris tér Luminalis membrán / K + / K + / K + Basolateralis membrán Jellege: transzcelluláris paracelluláris Mechanizmus: diffúzió ioncsatorna mobil carrier Energetika: passzív aktív Hajtóerô: koncentráció elektromos ozmotikus Diffúzió / áramlás limitált Kölcsönhatások: tubulusok / érrendszer egyes tubulusszakaszok transzportálandó anyagok
3.2. A tubulusfal szerkezete Eltérô szerkezet, ioncsatornák, carrierek, receptorok és permeabilitási viszonyok az egyes tubulusszakaszokon! Proximalis kanyarulatos csatorna magas hám, kefeszegély, mitokondriumok, gyengén záró tight junction: leaky tubule > nagy anyagmennyiségek transzportja alacsony grádienssel szemben Distalis kanyarulatos csatorna Henle kacs vékony szegmentum lapos hám, kevés mitokondrium > dominánsan passzív transzport Gyûjtôcsatorna fejlett tight junction > hatékony szigetelés > kis anyagmennyiségek transzportja jelentôs grádienssel szemben Kefeszegély Mitokondrium
3.3. A tubuláris reabszorpció általános sémája Aktív reabszorpció Anionok passzív reabszorpciója Vízreabszorpció Elektromos hajtóerô Ozmotikus hajtôerô Egyéb anyagok koncentrációja a tubuláris folyadékban megnô Egyéb anyagok passzív rediffúziója Koncentráció grádiens
3.4. A proximális tubulus transzportja Proximalis tubulus kezdetén végén Térf. (GFR %) 100 33 (mm) 140 140 Cl (mm) 110 132 HCO 3 (mm) 24 8 Urea (mm) 4 6 Ozmolaritás Térfogatcsökkentô lépés Koncentráció ( F / P ) 3 2 1 0 Aminosavak Glukóz Inulin Cl HCO 3 Kezdete Vége Proximalis tubulus A proximalis tubulusban isoosmotikus (döntôen NaCl) oldat szívódik vissza = a filtrált mennyiség 2/3 része paracelluláris és transzcelluláris (aquaporin1) vízreabszorpció glukóz, aminosavak, albumin: a filtrált mennyiség közel 100%a a filtrált bikarbonát 90%a a filtrált urea 50%a (passzív rediffúzió) Ca 2+, foszfát: beviteltôl függôen (T m ) Idegen anyagok szekréciója Gyenge savak és bázisok phfüggô transzportja
3.5. Glomerulotubuláris egyensúly a proximális tubulusban A reabszorbeált mennyisége arányos a filtrált mennyiségével Tight junction Visszaáramlás Pump leak rendszer Tubulus lumen NaCl H 2 O H 2 O H 2 O Proximalis tubulussejt Lateralis intercelluláris tér NaCl H 2 O P PC π PC Reabszorpció Peritubuláris kapilláris A visszaáramlás és a reabszorpció arányát a Starling erôk ( P PC és π PC ) nagysága szabja meg a peritubuláris kapillárisban. pl. az a. efferens kontrahál: GFR és FF P PC és π PC NaCl és víz reabszorpciója Visszaáramlás pl. az a. efferens dilatál: GFR és FF P PC és π PC NaCl és víz reabszorpciója Visszaáramlás
3.6. A reabszorpció a proximális tubulusban Cl + 2 mv Tubulus lumen 2 mv C.A. HCO 3 + H + H 2 CO 3 H 2 O + CO 2 HCOO + H + HCOOH Cl / K X + X C.A. CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 / K + X 3 HCO H + 3 Na / H + /H + HCO 3 / H + H + HCOO HCOO / Cl Cl HCOOH HCOO + H + / K + + Na+ Cl Peritubuláris tér Cl = 132 mm Cl = 110 mm Cl Cl 2 3 1 4 1. X symport: 10% X = glukóz aminosavak foszfát 2. / H + cseréhez kötött NaHCO 3 reabszorpció: 25% 3. / H + cseréhez kötött NaCl reabszorpció: 45% 4. "Cl driven reabsorption": 20%
Kéreg Külsô velô Belsô velô 3.7. A Henlekacs transzportfolyamatai Peritubuláris tér NaCl Urea Ozm 294 + 6 = 294 + 6 = 400 += 600 600 + = 900 600+600= 1 4 1 3 2 JM nephron 100 100 294 6 400 100 500 1150 50 1 Koncentráló vese Corticalis nephron 100 40 140 294 6 560 40 600 A NaCl cc. ozmotikus ekvivalensekben van megadva 4 1 2
3.8. A Henlekacs transzportjának sajátságai Vékony leszálló Vékony felszálló Vastag felszálló minimális aktív transzport nagyfokú állandó vízpermeabilitás (AP1) NaClra nem permeábilis közepes ureapermeabilitás ozmotikus kiegyenlítôdés vízkilépés útján, térfogat negyedére csökken urea belépés ozmotikus cc. 4xre nô minimális aktív transzport vízpermeabilitás nincs térfogat nem változik magas NaClpermeabilitás közepes ureapermeabilitás passzív NaCl kilépés és ureabelépés ozmotikus cc. csökken obligát aktív NaCl reabszorpció: K + 2Cl symport nem permeabilis: vízre, ureára, NaClra térfogat nem változik változatlan térfogat mellett a NaCl cc. és ozmolaritás tovább csökken, végül a folyadék hypotoniás lesz A fôleg NaCl tartalmú izotóniás folyadékból magas urea tartalmú, elôbb hypertoniás, majd hypotoniás oldat lesz. Magyarázat: a corticomedullaris ozmotikus gradiens egyre dominánsabb urea tartalommal, valamint a tubulusok eltérô permeabilitása és transzportsajátságai.
3.9. A vastag felszálló szár transzportja K + K + K + furoszemid K + 2Cl / K + K + Cl Cl + Luminalis 8 mv Basolateralis Aktív NaCl és KCl reabszorpció a K + 2Cl symport segítségével, amely maximum mosm ozmotikus különbség fenntartására képes. Urea / NaCl arány = 0.3 0.5 Hígító szegmentum
3.10. A distalis kanyarulatos és összekötô szegmentumok transzportja tiazid Cl Cl K + Cl / K + Cl K + K + K + Luminalis Basolateralis Sem transzcelluláris sem paracelluláris víztranszport nincs. Aktív NaCl reabszorpció a Cl symport segítségével A NaCl cc. és ozmotikus cc. tovább csökken (100 mosmra) Urea / NaCl arány = 1 Hígító szegmentum
3.11. A gyûjtôcsatorna transzportja Corticalis gy.cs. principalis sejt Amilorid Corticalis gy.cs.ban Aldoszteronfüggô NaCl reabszorpció és K + szekréció ADHfüggô vízreabszorpció A limitált paracelluláris Cl transzport miatt nagy transzepitheliális feszültség (max. 70 mv) Cl K + H 2 O AP2 Cl 5 70 mv + Luminalis / K + AP3/4 Basolateralis Medullaris gy.cs.ban (külsô velô): csak ADHfüggô vízreabszorpció Papillaris gy.cs.ban (belsô velô): ANPvel gátolható NaCl reabszorpció ADHfüggô vízreabszorpció ADHfüggô ureakiválasztás Cl K + K + H 2 O Cl
H + H + CO 2 Luminalis 3.12. A gyûjtôcsatorna transzportja 1 + H 2 O C.A. H 2 CO 3 H + + HCO 3 Cl Cl Cl / HCO 3 Basolateralis Intercalaris sejtek Plaszticitás: acidózis hatására HCO 3 Cl Cl HCO 3 Cl / HCO 3 CO 2 Luminalis 2 + H 2 O C.A. H 2 CO 3 HCO 3 + H + H + Basolateralis H + H + H + / K + CO 2 Luminalis 3 + H 2 O C.A. H 2 CO 3 H + +HCO 3 Cl Cl Cl / HCO 3 K + K + Basolateralis HCO 3 Aktív H + pumpa mindenhol! 1. Luminalis H + pumpa (aldoszteronfüggô) H + szekréció, HCO 3 produkció 2. Basolateralis H + pumpa HCO 3 szekréció 3. Luminalis aktív K + / H + csere H + szekréció, HCO 3 produkció, K + reabszorpció
3.13. A tubulusfolyadék összetételének változásai a distalis nephronban Corticalis + JM nephronok (5:1) Az elektrolitkoncentráció (dominánsan NaCl) ozmotikus ekvivalensekben van megadva. Punkció helye: 1 2 3 4 5 ADH + ADH Distalis Corticalis Medullaris tubulus gyûjtôcs. gyûjtôcs. Papillaris gyûjtôcs. Térfogat (GFR %) 14 14 4 2 0.5 Térfogat (GFR %) 14 14 14 14 14 Elektrolitok (mm) 100 50 125 250 600 Elektrolitok (mm) 100 50 30 30 20 Urea (mm) 50 50 175 600 Urea (mm) 50 50 50 50 50 Ozmolaritás (mosm) 150 100 600 1 Ozmolaritás (mosm) 150 100 80 80 70 1 2 3 4 5
3.14. A tubuláris reabszorpciót szabályozó humorális tényezôk Proximalis tubulusban Noradrenalin + Angiotenzin II. + /H + csere serkentése /H + csere serkentése Vastag felszálló szárban Prosztaglandinok K + 2Cl kotranszport gátlása Corticalis gyûjtôcsatornában Aldoszteron + luminális csatornák kihelyezése Papillaris gyûjtôcsatornában ANP luminális csatornák zárása
3.15. A tubuláris víztranszport mechanizmusa Tubulusszakasz Basolat. m. Luminalis m. Vízpermeabilitás Proximális tubulus AP1 AP1 Transcell. + Paracell. Vékony leszálló szár AP1 AP1 állandó Vékony felszálló szár AP1 nincs Vastag felszálló szár AP1 nincs Disztális tubulus AP1 nincs Gyûjtôcsatorna AP3 / AP4 AP 2 csak ADH jel.
3.16. A vese hígító és koncentráló mûködése A vesemûködés koncentráló vagy hígító jellegét az ADH jelenléte vagy hiánya dönti el. Koncentráló vese Hígító vese ADH + ADH gyûjtôcsatorna vízpermeabilitása nô vízkilépés a gy.cs.ból gy.cs.ban urea bekoncentrálódik gy.cs. ureapermeabilitása nô urea kilép a papilláris peritub. térbe és növeli annak ozmotikus cc.ját a gyûjtôcsatorna vízre és ureára impermeabilis tubuláris NaCl reabszorpció következtében az ozmolaritás folyamatosan csökken vízkilépés a HKból és a gy.cs.ból Koncentrált vizelet 1 mosm (50% NaCl + 50% urea) térfogat: GFR 0.5%a = 1 l / nap Híg vizelet 70 mosm (30% NaCl + 70% urea) térfogat: GFR 14%a = 25 l / nap
3.17. A tubulusfolyadék és a peritubuláris tér ozmolaritása koncentráló és hígító vesében JM nephron Tubulusfolyadék ozmolaritása (mosm) 1 900 600 100 0 Proximalis tubulus Henlekacs Vékony le Vé. fel Vastag felszálló Med. + Papill. gy.cs. A koncentrálási folyamat hajtóereje a corticomedulláris ozmotikus grádiens. A velôgrádiens nagysága a peritubuláris térbe kilépô urea mennyiségének függvénye. Koncentráló vesében a velôgrádiens nagyobb (900 mosm), mint hígító vesében (450 mosm) a fokozott ureakilépés következtében. Distalis kanyarulatos Összekötô csat. Corticalis gy.cs. ADH hatása Vizelet ADH + ADH
3.18. A koncentráló és hígító vese által ürített anyagmennyiségek Koncentráló vese Hígító vese Velôgrádiens nagysága 1 = 750 = 900 mosm 450 mosm Ürített vizelet mennyisége 1 l /nap 25 l / nap Naponta ürített elektrolit 1 l x 600 mm = 25 l x 20 mm = (NaCl) mennyisége 600 mmol 500 mmol Naponta ürített urea 1 l x 600 mm = 25 l x 50 mm = mennyisége 600 mmol 1250 mmol Naponta ürített ozmolok 1 mosmol 1750 mosmol A naponta ürített oldott anyagok mennyisége alig különbözik a vízürítés szabályozott.
3.19. A koncentráló és hígító vese teljesítményének kvantitatív jellemzése Vizelet ozmolaritása: 70 1 mosm között Vizelet sûrûsége: 1.002 1.030 között Ozmotikus tetô: U osm (max) / P osm = 4 (vízelvonás) Ozmotikus clearance: C osm = U osm x V / P osm Szabadvíz clearance: C víz = V C osm (ml / min) (ml / min) > C víz = V (V x U osm / P osm ) > C víz = V x [ 1 (U osm / P osm )] Hígító vesében (vízterhelés): V >> C osm ( V = 25 l, U osm / P osm = 70 / ) > C víz = 0.75 x V > C víz = 19 l / nap Koncentráló vesében (vízelvonás): V << C osm ( V = 1 l, U osm / P osm = 1 / ) > C víz = 3 x V > C víz = 3 l / nap Hígító vesében a C víz pozitív értéke az izoozmotikus plazmához hozzáadott vizet, míg a koncentráló vesére jellemzô negatív érték az abból elvont vizet jelzi.
3.20. Ellenáramlásos sokszorozódás 10 ml / min dt = 10 o C 10 ml / min 30 o C 30 o C Hôforrás 100 cal / min 40 o C 30 40 50 60 70 80 90 40 50 60 70 80 90 100 40 o C Hôforrás 100 cal / min A horizontális egységkülönbség (10 o C) vertkálisan megsokszorozódik
3.21. A corticomedullaris ozmotikus gradiens eredete: Ellenáramlásos sokszorozódás corticalis nephronban Alapállapot reabszorpció + Vízpermeabilitás + vékony leszálló szár peritubuláris tér vastag felszálló szár 400 500 600 400 400 400 400 dc= mosm Áramlás + Végállapot 400 500 600 100 400 Anatómiai alap: a Henlekacs és benne az ellenáramlás Funkcionális alap: a két szár eltérô permeabilitása és transzportja Lényege: a horizontális ozmotikus egységkülönbség ( mosm) vertikális sokszorozódása
3.22. A corticomedullaris ozmotikus gradiens eredete: Ellenáramlásos sokszorozódás a JM nephron Henlekacsában Koncentráló vese: ADH + Ureakörforgás 1. Aktív NaCl reabszorpció a vastag felszálló száron. 2. Vízkilépés a medulláris gyûjtôcsatornából. 3. Az urea bekoncentrálódik a gyûjtôcsatornában (urea trapping). 4. A papilláris gy.cs.ból az urea kilép a peritubuláris térbe és növeli ott az ozmotikus koncentrációt. 5. Ozmotikus kiegyenlítôdés a Henlekacs leszálló szárán. A vízkilépés miatt ott a NaCl cc. nô. 6. A Henlekacs vékony felszálló szárából passzív NaCl kilépés, amely hozzájárul a peritubuláris tér ozmolaritásához. 7. A grádiens tovább sokszorozódhat. ureára impermeábilis tubulusfal Peritub. Ureatrapping tér 4 6 12 50 6 100 100 6 175 100 600 600 Kéreg Külsô velô Belsô velô
3.23. Ellenáramlásos kicserélôdés a vasa recta rendszerben Vasa recta keringés jelentôsége A velô táplálása A HK leszálló szárából és a gyûjtôcsatornából kilépô víz elszállítása az ozmotikusan aktív anyagok megtartásával A velôgrádiens nagyságának szabályozása Feltétel: lassú áramlás a hosszú vékony kapillárisok és a vér magas viszkozitása miatt A vasa recta fala vízre és oldott anyagokra szabadon átjárható Ozmotikus kiegyenlítôdés: Leszálló száron: só be, víz ki Felszálló száron: só ki, víz be A magas onkotikus nyomás a leszálló száron fékezi a vízkilépést, míg a felszálló száron serkenti a vízbelépést vízbelépés >> vízkilépés Anatómiai helyzet: a vasa recta belépése ill. kilépése egyaránt kéregvelô határon történik Peritub. tér 400 600 800 1000 1 NaCl Urea NaCl Urea NaCl Urea 400 600 800 Vasa recta 1000 H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O 1 400 600 800 1000 1 Mindezek miatt a vér ozmotikus cc.ja csak kis mértékben nô ( mosmról mosmra) és így a velôgrádiens fennmarad. NaCl Urea NaCl Urea NaCl Urea
3.24. A velôgrádiens kialakításában és fenntartásában résztvevô tényezôk Aktív NaCl kilépés a Henlekacs vastag felszálló szárából a peritubuláris térbe (motor) ADH jelenléte (ureakilépés feltétele a papilláris gy.cs.ból) Ellenáramlásos sokszorozódás a Henlekacsban Ellenáramlásos kicserélôdés a vasa recta rendszerben Alacsony intenzitású velôkeringés