A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (4)
Dr. Attila Nagy 2017
A víztranszport
1
A SZERVEZET VÍZHÁZTARTÁSA Vízfelvétel
2100-3400 ml/nap
Folyadék formájában felvett víz Táplálék formájában felvett víz Oxidációs vízmennyiség
Vízleadás
1000-2000 ml/nap 800-1000 ml/nap 300-400 ml/nap 2100-3400 ml/nap
Perspiratio insensibilis 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
Viztranszport a gyűjtőcsatornában
A víztranszportot az ADH szabályozza Az ADH hiányában a gyűjtőcsatorna gyakorlatilag impermeabilis a vízre és az ureara. ADH jelenlétében az egész gyűjtőcsatorna vízpermabilitása és a gyűjtőcsatorna papillaris részének urea permeabilitása nagymértékben fokozódik.
3
agykéreg
ADH (vazopresszin) Jellemzői: 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 V1 receptoron
szomjúság
ozmoreceptor sejtek
térfogat receptorok
Hypothalamus
ADH
hátulsó hypophysis
ADH a kapillárisokba
ADH hatásmechanizmusa Az ADH az epithelialis sejtek bazális-lateralis felszinén levő V2 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
Vér
Gyűjtőcsatorna hám
Fokozott vízpermeabilitás
H2O H2O
Vízcsatornákat tartalmazó vezikulák fuzionálnak a membránnal
H2O H2O
ATP
Guanin nukleotid stimuláló protein ADH Receptor
Foszforiláció Ciklikus AMP
Adenilát cikláz
Függő protein kináz
ADH elválasztás Serkent
Gátol
1. Vér magas ozmolaritása
1. Alacsony ozmolaritás (vízterheléskor)
2. Hypovolémia (gátolja az ANP elválasztást)
2. Hypervolémia (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 (PGE2, PGD2)
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 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).
8
9
Urea transzport a nephronban
MEDULLA
KÜLSŐ ZÓNA
CORTEX
(az urea-kör)
AKTÍV TRANSZPORT
BELSŐ ZÓNA
PASSZÍV TRANSZPORT
10
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.
11
Külső velőállomány
Belső velőállomány
12
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; Ca2+-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)
A vizelet fizikai paraméterei Napi mennyiség: 1-26 liter, Fajsúly: 1001-1038 g/L, Osmolaritás: 70 -1200 mosm/kg, Ozmotikus clearance: Cosm =
Uosm × V Posm
Szabadvíz clearance: CH2O = V − Cosm
13
Ozmotikus diurézis
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 HCO3transzport (passzív), egy bikarbonát ion cseréjét jelenti egy Clionra.
14
A disztális tubulusban a zárt “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.)
15
Foszfát puffer rendszer A
HPO4 H2PO4
arány a tubulus folyadékban -
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.
16
Az ammónia puffer rendszer NH4 ⇔ NH3 + H+ (pK = 9.3) Nem titrálható aciditás
A vese maga készíti az ammóniát glutaminból Glutamináz
Glutamin
Glutamát dehidrogenáz
α-Ketoglutársav
Glutaminsav
NH3
NH3
ezért magas koncentrációban lép be a tubulusokba.
17
Az NH3-nak és NH4+-nek jelentősen különbözik az oldékonysága. Az NH3 nagyon zsíroldékony és passzívan diffundál át a membránokon, az NH4+ 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 (NH3) Na+/H+ antiporterrel a proton helyett aktív transzporttal (NH4+) Lumen
Sejt
Vér
18
A Henle-kacsban Na+-K+-2Cl- transzporterrel a K+ helyett NH4+ reabszorpció
Ammóniumion transzport a disztális tubulusban A fősejtekben működő Na+/K+ pumpa K+ helyett NH4+-t is mozgathat.
Fősejtek
19
Az ammónia-ammóniumion átalakulás a disztális nephronben proton szekrécióval és új bikarbonát képződéssel kapcsolt folyamat TUBULÁRIS LUMEN
PERITUBULÁRIS TÉR
A vizeletürítés mechanizmusa (Tanulási támpont: 58)
20
Felső húgyutak -vesekelyhek -vesemedence -ureter Alsó húgyutak -húgyhólyag -urethra
21
A hólyag telődése (50-250 ml) - receptív relaxáció A vizeletürítés reflexmechanizmus Paraszimpatikus (S2-S4) Szimpatikus (Th10-L2) Szupraspinális szabályozás
22
szimpatikus afferens
paraszimpatikus afferens
N. pudendus vegetatív afferens szomato-motor
mediális hídi Vizeletürítés központ
Nervus pelvicus
laterális hídi Vizeletürítés központ
szimpatikus
Ürítés Detruzor kontrakció szfinkter relaxáció
Retenció Detruzor relaxáció szfinkter kontrakció
23
