H-3. Tubuláris funkciók
3.1. Transzepitheliális transzport mechanizmusa Transzcellularis útvonal Paracellularis útvonal
Na+/ K+ Na+/ K+
Tight junction
Na+/ K+
Lateralis intercelluláris tér Luminalis membrán
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 ! Kefeszegély
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
Mitokondrium
3.3. A tubuláris reabszorpció általános sémája Aktív Na+ reabszorpció Elektromos hajtóerô Anionok passzív reabszorpciója
Ozmotikus hajtôerô Víz-reabszorpció
Egyéb anyagok koncentrációja a tubuláris folyadékban megnô
Koncentráció grádiens Egyéb anyagok passzív rediffúziója
Proximalis tubulus kezdetén végén Térf. (GFR %) 100 33 Na+ (mM) 140 140 Cl(mM) 110 132 HCO3- (mM) 24 8 Urea (mM) 4 6 Ozmolaritás 300 300 Térfogatcsökkentô lépés
Koncentráció ( F / P )
3.4. A proximális tubulus transzportja 3 2
Inulin Aminosavak Glukóz
Cl-
1 HCO3-
0
Kezdete Vége Proximalis tubulus
A proximalis tubulusban isoosmotikus (döntôen NaCl) oldat szívódik vissza = a filtrált mennyiség 2/3 része • paracelluláris és transzcelluláris (aquaporin-1) vízreabszorpció • glukóz, aminosavak, albumin: a filtrált mennyiség közel 100%-a • a filtrált bikarbonát 90%-a • a filtrált urea 50%-a (passzív rediffúzió) • Ca2+, foszfát: beviteltôl függôen (Tm)
Idegen anyagok szekréciója Gyenge savak és bázisok pH-függô transzportja
3.5. Glomerulo-tubuláris egyensúly a proximális tubulusban A reabszorbeált Na+ mennyisége arányos a filtrált Na+ mennyiségével
Na+
Tight junction
Visszaáramlás
H2O Na+ NaCl H2O
NaCl H2O
Pump - leak rendszer Tubulus lumen
Na+
Na+
Na+
PPC πPC
Reabszorpció
H2O Lateralis intercelluláris tér Proximalis tubulus-sejt
Peritubuláris kapilláris
A visszaáramlás és a reabszorpció arányát a Starling erôk ( PPC és πPC ) nagysága szabja meg a peritubuláris kapillárisban. pl. az a. efferens kontrahál: GFR és FF PPC és πPC NaCl és víz reabszorpciója Visszaáramlás
pl. az a. efferens dilatál: GFR és FF PPC és πPC NaCl és víz reabszorpciója Visszaáramlás
3.6. A Na+ reabszorpció a proximális tubulusban ClCl+ Na+
2 mV
Na+-
Na+/ K+
X
X
X C.A.
Tubulus lumen
HCO3- + H+ H2CO3 H2O + CO2
HCOO+ H+ HCOOH
Na+
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3Na+Na / H+/H+
K+
Na+ 3 HCO3-
Na+-HCO3-
Na+ H+
2
Na+ Na+/
H+
HCOOHCOO- / Cl-
ClCl- = 132 mM Cl2 mV Na+
+
Na+/
Na+/ HCOOH HCOO- + H+
K+
Na+
Peritubuláris tér
C.A.
H+
1. Na+- X symport: 10% X = glukóz aminosavak foszfát
1
Na+
2. Na+/ H+ cseréhez kötött NaHCO3 reabszorpció: 25% 3. Na+/ H+ cseréhez kötött NaCl reabszorpció: 45% 4. "Cl- driven Na+ reabsorption": 20%
3 ClCl- = 110 mM Cl- 4 Na+
-
3.7. A Henle-kacs transzportfolyamatai Peritubuláris tér
Kéreg
NaCl Urea Ozm 294 + 6 = 300
Belsô velô
Külsô velô
294 + 6 = 300
400 +200= 600
Koncentráló vese JM nephron
Corticalis nephron
100 4 100 200
100 40 140
4
294 1 6 300
294 6 300
1
400
560 40 600
2
3 100 500
600 +300 = 900
1150 600+600= 1200 2 50 1200
A NaCl cc. ozmotikus ekvivalensekben van megadva
3.8. A Henle-kacs transzportjának sajátságai Vékony leszálló
Vékony felszálló
minimális aktív transzport
minimális aktív transzport
nagyfokú állandó víz-permeabilitás (AP-1)
víz-permeabilitás nincs térfogat nem változik
NaCl-ra nem permeábilis
magas NaClpermeabilitás
közepes ureapermeabilitás
közepes ureapermeabilitás
ozmotikus kiegyenlítôdés vízkilépés útján, térfogat negyedére csökken urea belépés
passzív NaCl kilépés és urea-belépés
ozmotikus cc. 4x-re nô
ozmotikus cc. csökken
Vastag felszálló obligát aktív NaCl reabszorpció: Na+-K+-2Cl- symport nem permeabilis: vízre, ureára, NaCl-ra 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+
K+
furoszemid Na+
Na+-
K+-
Na+/ K+
2Cl-
Na+
Cl-
Cl-
+ Luminalis
8 mV
Basolateralis
Aktív NaCl és KCl reabszorpció a Na+- K+- 2Cl- symport segítségével, amely maximum 200 mOsm ozmotikus különbség fenntartására képes. Urea / NaCl arány = 0.3 - 0.5 Hígító szegmentum
3.10. A distalis kanyarulatos és összekötô szegmentumok transzportja ClK+ - Cl-
ClNa+- Cl-
tiazid Na+
K+ K+ K+
Na+/ K+ Na+
Luminalis
Basolateralis
Sem transzcelluláris sem paracelluláris víztranszport nincs. Aktív NaCl reabszorpció a Na+- Cl- symport segítségével A NaCl cc. és ozmotikus cc. tovább csökken (100 mOsm-ra) Urea / NaCl arány = 1 Hígító szegmentum
3.11. A gyûjtôcsatorna transzportja Corticalis gy.cs. principalis sejt Amilorid Cl-
Cl-
Na+ K+
Corticalis gy.cs.-ban Aldoszteron-függô NaCl reabszorpció és K+ szekréció H2O ADH-függô vízreabszorpció A limitált paracelluláris Cl- transzport miatt nagy transzepitheliális feszültség (max. 70 mV)
Na+/ K+
AP-2
AP-3/4
Cl-
Na+ K+ K+ H2O Cl-
Luminalis
5 - 70 mV
+ Basolateralis
Medullaris gy.cs.-ban (külsô velô): csak ADH-függô vízreabszorpció Papillaris gy.cs.-ban (belsô velô): ANP-vel gátolható NaCl reabszorpció ADH-függô vízreabszorpció ADH-függô urea-kiválasztás
3.12. A gyûjtôcsatorna transzportja Intercalaris sejtek 1 CO2 + H2O
Plaszticitás: acidózis hatására
C.A.
H2CO3 H+
H+ H+ + HCO3-
Luminalis
Cl- / HCO3-
ClCl-
CO2 + H2O C.A.
H2CO3
K+
H+ / K+
H+ +HCO3-
Luminalis
C.A. Cl- / HCO3-
H2CO3
HCO3- + H+
Luminalis
H+
Cl- / HCO3-
ClClHCO3-
K+ Basolateralis
H+
Basolateralis
Aktív H+ pumpa mindenhol !
3
H+
CO2 + H2O
ClCl-
HCO3- HCO3-
Basolateralis
2
1. Luminalis H+ pumpa (aldoszteron-függô) H+ szekréció, HCO3- produkció 2. Basolateralis H+ pumpa HCO3- szekréció 3. Luminalis aktív K+ / H+ csere H+ szekréció, HCO3- produkció, K+ reabszorpció
3.13. A tubulusfolyadék összetételének változásai a distalis nephronban 2 Corticalis + JM nephronok (5:1)
3 4
1 Az elektrolit-koncentráció (dominánsan NaCl) ozmotikus ekvivalensekben van megadva.
Punkció helye:
ADH + ADH -
1
2
5
3
4
5
Distalis Corticalis Medullaris Papillaris tubulus gyûjtôcs. gyûjtôcs. gyûjtôcs.
Térfogat (GFR %) 14 Térfogat (GFR %) 14 Elektrolitok (mM) 100 Elektrolitok (mM) 100 Urea (mM) 50 Urea (mM) 50 Ozmolaritás (mOsm) 150 Ozmolaritás (mOsm) 150
-
14 14 50 50 50 50 100 100
-
-
4 14 125 30 175 50 300 80
-
2 14 250 30 350 50 600 80
-
-
0.5 14 600 20 600 50 1200 70
3.14. A tubuláris Na+ reabszorpciót szabályozó humorális tényezôk Proximalis tubulusban Noradrenalin + Na+ /H+ csere serkentése Angiotenzin II. + Na+ /H+ csere serkentése Vastag felszálló szárban Prosztaglandinok - Na+ - K+ - 2Cl- kotranszport gátlása Corticalis gyûjtôcsatornában Aldoszteron + luminális Na+ csatornák kihelyezése Papillaris gyûjtôcsatornában ANP - luminális Na+ csatornák zárása
3.15. A tubuláris víztranszport mechanizmusa
Tubulusszakasz
Basolat. m.
Luminalis m. Vízpermeabilitás
Proximális tubulus Vékony leszálló szár
AP-1 AP-1
Vékony felszálló szár
AP-1
-
nincs
Vastag felszálló szár
AP-1
-
nincs
Disztális tubulus
AP-1
-
nincs
Gyûjtôcsatorna
AP-3 / AP-4
AP-1 AP-1
AP- 2
Transcell. + Paracell.
állandó
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 ADH +
Hígító vese ADH
-
gyûjtôcsatorna vízpermeabilitása nô vízkilépés a gy.cs.-ból gy.cs.-ban urea bekoncentrálódik
a gyûjtôcsatorna vízre és ureára impermeabilis
gy.cs. ureapermeabilitása nô urea kilép a papilláris peritub. térbe és növeli annak ozmotikus cc.-ját
tubuláris NaCl reabszorpció következtében az ozmolaritás folyamatosan csökken
vízkilépés a HK-ból és a gy.cs.-ból Koncentrált vizelet 1200 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
300 200 100 0
Vé. fel
ADH + Vizelet
ADH hatása
Med. + Papill. gy.cs.
Corticalis gy.cs.
Összekötô csat.
600
Distalis kanyarulatos
Vastag felszálló
900
Vékony le
1200
Proximalis tubulus
Tubulusfolyadék ozmolaritása (mOsm)
Henle-kacs
ADH -
A koncentrálási folyamat hajtóereje a cortico-medulláris 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.
3.18. A koncentráló és hígító vese által ürített anyagmennyiségek Koncentráló vese Velôgrádiens nagysága Ürített vizelet mennyisége
1200 - 300 = 900 mOsm 1 l /nap
Hígító vese 750 - 300 = 450 mOsm 25 l / nap
Naponta ürített elektrolit (NaCl) mennyisége
1 l x 600 mM = 600 mmol
25 l x 20 mM = 500 mmol
Naponta ürített urea mennyisége
1 l x 600 mM = 600 mmol
25 l x 50 mM = 1250 mmol
Naponta ürített ozmolok
1200 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 - 1200 mOsm között Vizelet sûrûsége: 1.002 - 1.030 között Ozmotikus tetô: Uosm (max) / Posm = 4 (vízelvonás) Ozmotikus clearance: Cosm = Uosm x V / Posm (ml / min) Szabadvíz clearance: Cvíz = V - Cosm (ml / min) -> Cvíz = V - (V x Uosm / Posm)
->
Cvíz = V x [ 1 - (Uosm / Posm )]
Hígító vesében (vízterhelés): V >> Cosm ( V = 25 l, Uosm / Posm = 70 / 300) -> Cvíz = 0.75 x V -> Cvíz = 19 l / nap Koncentráló vesében (vízelvonás): V << Cosm ( V = 1 l, Uosm / Posm = 1200 / 300) -> Cvíz = -3 x V
-> Cvíz = -3 l / nap
Hígító vesében a Cvíz 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
10 ml / min
dT = 10 oC 30 oC 30 oC
Hôforrás 100 cal / min 40 oC
40 oC
30 40 50 60 70 80 90
40 50 60 70 80 90 100
Hôforrás 100 cal / min
A horizontális egységkülönbség (10 oC) vertkálisan megsokszorozódik
3.21. A cortico-medullaris ozmotikus gradiens eredete: Ellenáramlásos sokszorozódás corticalis nephronban Na+ reabszorpció +
300 300 300
300 300 300 300 300 300 300 300
vastag felszálló szár
300
peritubuláris tér
vékony leszálló szár
Alapállapot
300 400 200
350 350 200
300 400 200
350 350 200
300 400 200
350 350 200
300 400 200
350 350 200
dc=200 mOsm
Áramlás +
Végállapot
300 350 200
300 300 100
300 350 200
400 400 200
350 350 350
500 500 300
350 350 350
Vízpermeabilitás +
600 600 400
Anatómiai alap: a Henle-kacs és benne az ellenáramlás Funkcionális alap: a két szár eltérô permeabilitása és transzportja Lényege: a horizontális ozmotikus egységkülönbség (200 mOsm) vertikális sokszorozódása
Belsô velô
Külsô velô
1. Aktív NaCl reabszorpció a vastag ureára impermeábilis tubulusfal felszálló száron. Peritub. Urea-trapping tér 2. Vízkilépés a medulláris gyûjtôcsatornából. 6 100 4 3. Az urea bekoncentrálódik a gyûjtôcsatornában (urea trapping). 4. A papilláris gy.cs.-ból az urea kilép 175 6 6 100 a peritubuláris térbe és növeli ott az ozmotikus koncentrációt. 5. Ozmotikus kiegyenlítôdés a Henlekacs leszálló szárán. A vízkilépés 100 miatt ott a NaCl cc. nô. 200 12 350 6. A Henle-kacs vékony felszálló szárából passzív NaCl kilépés, amely 300 hozzájárul a peritubuláris tér ozmolaritásához. 50 600 600 7. A grádiens tovább sokszorozódhat.
Kéreg
3.22. A cortico-medullaris ozmotikus gradiens eredete: Ellenáramlásos sokszorozódás a JM nephron Henle-kacsában Koncentráló vese: ADH + Urea-körforgás
3.23. Ellenáramlásos kicserélôdés a vasa recta rendszerben Vasa recta keringés jelentôsége Peritub. Vasa recta • A velô táplálása tér 300 350 • A HK leszálló szárából és a 300 gyûjtôcsatornából kilépô víz elszállítása az ozmotikusan aktív NaCl NaCl 400 anyagok megtartásával 400 Urea 400 H2O Urea •A velôgrádiens nagyságának 600 NaCl szabályozása NaCl 600 H2O 600 Urea Feltétel: lassú áramlás a hosszú Urea 800 vékony kapillárisok és a vér NaCl H O magas viszkozitása miatt 2 800 NaCl 800 Urea 1000 A vasa recta fala vízre és oldott Urea H2O anyagokra szabadon átjárható 1000 1200 1000 Ozmotikus kiegyenlítôdés: Leszálló száron: só be, víz ki Felszálló száron: só ki, víz be 1200 1200 A magas onkotikus nyomás a leszálló száron fékezi a vízkilépést, míg a felszálló száron Mindezek miatt a vér ozmotikus serkenti a vízbelépést cc.-ja csak kis mértékben nô vízbelépés >> vízkilépés (300 mOsm-ról 350 mOsm-ra) és Anatómiai helyzet: a vasa recta így a velôgrádiens fennmarad. belépése ill. kilépése egyaránt kéreg-velô határon történik
3.24. A velôgrádiens kialakításában és fenntartásában résztvevô tényezôk • Aktív NaCl kilépés a Henle-kacs vastag felszálló szárából a peritubuláris térbe (motor) • ADH jelenléte (ureakilépés feltétele a papilláris gy.cs.-ból) • Ellenáramlásos sokszorozódás a Henle-kacsban • Ellenáramlásos kicserélôdés a vasa recta rendszerben • Alacsony intenzitású velôkeringés
