2016.02.10.
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 Ca2+ és 700 g foszfát van egy emberben
1
2016.02.10.
Kalcium háztartás szabályozása A plazma Ca2+ (2,2 - 2,6 mmol/L) 40 - 50 %-a fehérjéhez kötött, amely nem filtrálódik a glomerulusokban. A fehérjéhez nem kötött Ca2+ szabadon filtrálódik. A filtrált Ca2+ 97-99%-a visszaszívódik a tubulusokban, 2,5 - 7,5 mmol Ca2+ ürül naponta.
Kálcium ürítés a vesében
1. A glomerulusokban filtrált Ca2+ kb 70%-a a proximális tubulusban szívódik vissza. 2. A Henle-kacsban a Ca2+ 20-25%-a reabszorbeálódik, 3. A disztális nephronban a Ca2+ 5-10 %-a kerül vissza.
2
2016.02.10.
Ca2+ és Mg2+ transzport a disztális nefronban
3
2016.02.10.
A Ca2+ -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
2016.02.10.
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 Ca2+ reabszorpcióját a vastag felszálló szárban és a disztális nephronban. - A PTH serkenti a foszfát kiválasztódását
Parathormon - a plazma Ca2+ koncentrációja növekszik és a foszfát koncentráció csökken - Ca2+ felszabadulás a csontból - oszteocitákon PTH receptor - elsődleges Ca2+ hullám - Az aktivált oszteociták aktiválják az oszteoklasztokat - másodlagos Ca2+ hullám - Serkenti a 1-hidroxiláz enzimet a vesében (kalcitriol termelődés) - termelődését a plazma Ca2+ szintje szabja meg - Kalcitriol gátolja a PTH termelődését
5
2016.02.10.
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
2016.02.10.
Kalcitriol (D-Vitamin hormon) - Fokozza a Ca2+ és foszfát visszaszívást a vékonybélben - Fokozza a Ca2+ 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
2016.02.10.
A D-Vitamin hormon termelődése
A kalcitriol termelődése
8
2016.02.10.
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 Ca2+ és foszfát visszaszívódását a vesében - Elősegíti a Ca2+ és a foszfát ürítést - A plazma Ca2+ szintje szabályozza a termelődését - Túltermelődésének, hiányának nincs ismert patológiás hatása
9
2016.02.10.
A szérum kálcium szint szabályozása
10
2016.02.10.
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
2016.02.10.
A foszfát reabszorpció A filtrált foszfát 85-95 %-a a proximális tubulusokban visszaszívódik. Ez a visszaszívódás a Na+ reabszorpciójához csatolt és ennélfogva Tm 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 SAVSAV-BÁZIS EGYENSÚLY ÉS A VESE H+ ION ÜRÍTÉSÉNEK SZABÁLYOZÁSA
12
2016.02.10.
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 + [H ][A-]
Ka = [HA]
ahol K a az adott sav disszociációs állandója
13
2016.02.10.
Az egyenlet logaritmikus formája: + [H ][A ]
log Ka =
log [HA] vagy
+ log Ka = log (H ) + log (A -/HA)
továbbalakítva +
-log H = -logKa + log
AHA
Henderson-Hasselbach egyenlet: pH = pKa + log
[A-] [HA]
14
2016.02.10.
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
2016.02.10.
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. CO2 + H2O ⇔ H2CO3 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
2016.02.10.
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
2016.02.10.
Bikarbonát és proton transzport a proximális tubulusban
Bikarbonát és proton transzport a disztális nephronban
A típusú interkaláris sejt
B típusú interkaláris sejt
18
2016.02.10.
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 HCO3- transzport (passzív), egy bikarbonát ion cseréjét jelenti egy Cl- ionra.
19
2016.02.10.
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
2016.02.10.
Foszfát puffer rendszer A
HPO4
arány a tubulus folyadékban
H2PO44:1 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
2016.02.10.
Az ammónia puffer rendszer NH4 ⇔ NH3 + H+ (pK = 9.3) Nem titrálható aciditás
22
2016.02.10.
A vese maga készíti az ammóniát glutaminból Glutamináz
Glutamin
Glutamát dehidrogenáz
Glutaminsav
NH3
α-Ketoglutársav
NH3
ezért magas koncentrációban lép be a tubulusokba.
23
2016.02.10.
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
24
2016.02.10.
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
25
2016.02.10.
Az ammónia-ammóniumion átalakulás a disztális tubulusban proton szekrécióval és új bikarbonát képződéssel kapcsolt folyamat TUBULÁRIS LUMEN
PERITUBULÁRIS TÉR
A vizeletürítés mechanizmusa
26
2016.02.10.
Felső húgyutak -vesekelyhek -vesemedence -ureter
Alsó húgyutak -húgyhólyag -urethra
27
2016.02.10.
A hólyag telődése (50-200 ml) - receptív relaxáció A vizeletürítés reflexmechanizmus Paraszimpatikus (S2-S4) Szimpatikus (Th10-L2) Szupraspinális szabályozás
28
2016.02.10.
szimpatikus afferens
paraszimpatikus afferens
N. pudendus vegetatív afferens
Nervus pelvicus
szomato-motor
mediális hídi Vizeletürítés központ
laterális hídi Vizeletürítés központ
szimpatikus
Ürítés Detruzor kontrakció szfinkter relaxáció
Retenció Detruzor relaxáció szfinkter kontrakció
29
