2016.12.07.
A veseműködés élettana, a kiválasztás funkciója, az emberi test víztereinek élettana (4)
Dr. Nagy Attila
A vizeletürítés mechanizmusa
1
2016.12.07.
Felső húgyutak -vesekelyhek -vesemedence -ureter Alsó húgyutak -húgyhólyag -urethra
2
2016.12.07.
A hólyag telődése (50-200ml) - receptív relaxáció A vizeletürítés reflexmechanizmus Paraszimpatikus (S2-S4) Szimpatikus (Th10-L2) Szupraspinális szabályozás
3
2016.12.07.
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
4
2016.12.07.
A SAVSAV-BÁZIS EGYENSÚLY ÉS A VESE H+ ION ÜRÍTÉSÉNEK SZABÁLYOZÁSA
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 = 0.000000040 mol/l = 40*10-9 mol/l Igy a fiziológiás 7,38-7,42 pH sáv 42-38 nmol/l H+ ionkoncentrációnak felel meg.
5
2016.12.07.
Disszociáció: HA ⇔ H + A +
A tömeghatás törvénye szerint
Ka =
+ [H ][A-]
[HA]
ahol K a az adott sav disszociációs állandója
Az egyenlet logaritmikus formája: +
log Ka =
log
-
[H ][A ] [HA]
+
vagy log Ka = log (H ) + log (A / HA)
tovább alakítva +
-log H = -logKa + log
AHA
Henderson-Hasselbalch egyenlet: pH = pKa + log
[A-] [HA]
6
2016.12.07.
Az optimális puffer jellemzői: 1. pKa közel legyen 7,4-hez 2. nagy mennyiségben legyen jelen.
Puffer rendszerek a vérben 1. Hemoglobin (és más fehérjék) A hisztidin aminosavmaradékok imidasol gyűrűjének pKa értéke 7,4 közelében van.
7
2016.12.07.
A hemoglobin puffer jellemzői - A hemoglobin magas koncentrációban található a vérben. - 38 hisztidin aminosav van benne (ez kétszer annyi, mint az albuminban). - Az imidazol csoport pKa-ja a deoxigenált hemoglobin esetén nagyobb, mint az oxigenált hemoglobinnál - A deoxigenált hemoglobin nagyobb affinitással köt protont mint az oxigenált
2. Foszfát puffer H2PO4- ⇔ H + + HPO 4 = ( pKa = 6.8)
8
2016.12.07.
3. Bikarbonát puffer + H2CO3 ⇔ H + HCO 3-
A Henderson- Hasselbalch egyenlet szerint
pH = pKa + log
HCO3 H CO 2 3
pKa=6.1
A szénsav egyensúlyt tart a széndioxiddal, azért:
pH = pK a + log
[HCO 3 -] [CO 2]
CO2 -koncentráció és a szénsavszint külön-külön, egymástól függetlenül is szabályozható!
9
2016.12.07.
A CO2 parciális nyomás és oldékonysági állandó szorzatával kifejezzük a CO2 koncentrációt:
pH = pKa + log
HCO3-----------0,03 x p CO2
= 7.4
pKa=6.1, HCO3- = 24 mmol/l, pCO2=40 Hgmm
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.
10
2016.12.07.
Több pufferrendszer együttes hatása
pH= pK1+log([bazis1]/[sav1]) = pK2+log([bazis2]/[sav2]) = =pK3+log([bazis3]/[sav3]) = pK4+….. vagyis: bármelyik rendszer mért értékével kifejezhetjük
A vese szerepe a pH szabályozásban A sav-bázis egyensúlyban szereplő tényezők: • • • • • •
Filtrált bikarbonát reabszorpciója Bikarbonát szekréció Új bikarbonát szintézis Ammónia képződés Ammónia szekréciója Protonszekréció és -ürítés (pufferrendszerek)
11
2016.12.07.
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, enélkül mintegy 4320 mmol bikarbonátot veszítenénk el naponta. 2. A vese új bikarbonátot képez az elveszített bikarbonát pótlására. 3. A vese bikarbonát szekréciója.
ad.1. 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.
12
2016.12.07.
ad.2. 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.
A bikarbonát reabszorpció és az új bikarbonát képződés a proximális és disztális tubularis sejtek aktív H+ szekréciója révén valósul meg. Minden egyes szekretált H+ ionhoz egy reabszorbeált bikarbonát ion (esetleg klorid ion) tartozik. CO2 + H2O ⇔ H2CO3 Ezt a reakciót a szénsavanhidráz enzim katalizálja.
13
2016.12.07.
Bikarbonát és proton transzportja a proximális tubulusban Lumen
Sejt
Vér
Bikarbonát és proton transzportja a proximális tubulusban
14
2016.12.07.
Bikarbonát és proton transzportja a disztális nephronban
A típusú interkaláris sejt
B típusú interkaláris sejt
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 karrier-mediált HCO3transzport (passzív), egy bikarbonát ion cseréjét jelenti egy Clionra.
15
2016.12.07.
A disztális tubulusban a “tight junction” miatt magas H+ koncentráció-grádiens tartható fent, 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)
16
2016.12.07.
Ad.1. Foszfát puffer rendszer A
HPO4= H2PO4
-
arány a tubulusfolyadékban
4:1 és a pK= 6.8 A foszfátpuffer adja az un. titrálható aciditást.
17
2016.12.07.
Ad.2. Az ammónia puffer rendszer NH4 ⇔ NH3 + H+ (pK = 9.3) A magas pK érték miatt szinte valamennyi, a testben előforduló ammónia protonált (NH4+) formában található. Az ammóniapuffer adja az un. nem titrálható aciditást.
A proximális tubulus sejtek készítik az ammóniát glutaminból
Glutamináz
Glutamát dehidrogenáz
Glutamin
Glutaminsav
NH3
α-Ketoglutársav
NH3
A termelődött ammónia mennyiségét a plazma pH regulálja a glutamináz-aktivitás szabályozásán keresztül.
18
2016.12.07.
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.
Ammónia/ammóniumion transzport a proximális tubulusban Passzív diffúzió a tubuluslumenbe (NH3) Na+/H+ antiporterrel a proton helyett aktív transzporttal (NH4+) Lumen
Sejt
Vér
19
2016.12.07.
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
20
2016.12.07.
Az ammónia-ammóniumion átalakulás a disztális tubulusban protonszekrécióval és új bikarbonát képződéssel kapcsolt folyamat TUBULÁRIS LUMEN
PERITUBULÁRIS TÉR
Sav--bázis zavarok Sav •Bázis többlet (excess (excess)/hiány: )/hiány: Az a savmennyiség, (mmol) mmol) amely ahhoz szükséges, hogy helyreállítsa 1 liter vér pHpH-ját 40 Hgmm pCO2 -n. •Normál érték: 0 •Standard bicarbonát: bicarbonát: a pCO2=40 HgmmHgmm-en mért bicarbonát érték. •EltérésEltérés-típusok: Metabolikus/respiratorikus Metabolikus/ respiratorikus acidózis/alkalózis acidózis/alkalózis
21
2016.12.07.
Metabolikus acidózis •Okok: •Fokozott H+ képződés • izommunka, hipoxia => tejsav felszaporodás • diabetes mellitus => ketontestek felszaporodása •Fokozott H+ bevitel: mérgezés •Csökkent H+ ürítés: vesebetegség •HCO3- vesztés: hasmenés, szénsavanhidráz szénsavanhidráz--bénítók mellékhatása •pH= 6.1 + lg [HCO3-] • 0.03*pCO 0.03*p CO2 Jellemzők: •1. pH ↓↓ (<7,35) •2. Standard bikarbonát ↓ ↓ •3. pCO2 : normális •4. Base excess excess:: negatív
Metabolikus acidózis •Jellemzők: •1. pH ↓ •2. Standard bikarbonát ↓ ↓ •3. pCO2 ↓ •4. Base excess excess:: negatív •A. kompenzáció •Tüdő: Hiperventilláció •B. Gyógyítás •Vese • H+ szekréció ↑ • HCO3- reabszorpció ↑ + eredeti betegség gyógyítása
22
2016.12.07.
Metabolikus alkalózis •Oka: sav vesztés, hányás, bikarbonát infúzió •pH= 6.1 + lg [HCO3-] 0.03**pCO2 0.03 Jellemzők: •1. pH ↑ ↑ (>7,45) •2. Standard bicarbonát ↑ •3. pCO2 normális •4. Base excess: excess: pozitív
Metabolikus alkalózis • • • • •
Jellemzők: 1. pH ↑ 2. Standard bicarbonát ↑ 3. pCO2 ↑ 4. Base excess excess:: pozitív
A. Kompenzáció: • Tüdő:: hipoventilláció Tüdő • • • • • •
B. gyógyítás: Vese: H+ szekréció ↓ HCO3- reabszorpció ↓ HCO3- szekréció + eredeti betegség gyógyítása
23
2016.12.07.
Respiratorikus acidózis • Oka: Gázcsere rendellenességek (pl. tüdő betegségek) • Fokozott CO2 termelődés aerob metabolizmus révén.
Légúti elzáródás
Agyi eredet: Sztroke,, trauma, Sztroke gyógyszeres
Idegsérülések. Gerincvelő; Perifériás ideg Tüdőbetegségek. Kr. obstruktív betegségek Súlyos asztma; légmell
Mellkasi deformitás: elhízás Izomrelaxáns Myasthenia gravis
•pH= 6.1 + lg [HCO3-] • 0.03*p 0.03*pCO CO2 •Jellemzők: •1. pH ↓ ↓ (< 7.35) •2. Standard bikarbonát: normális •3. pCO2 ↑ (>45 mmHg) •4. Base excess: 0
24
2016.12.07.
Respiratorikus acidózis A. Kompenzáció: • Vese • H+ szekréció ↑ • HCO3- reabszorpció ↑ • • • • •
Jellemzők: 1. pH ↓ 2. Standard bikarbonát ↑ 3. pCO2 ↑ 4. Base excess: pozitív
• • •
B. Gyógyítás: Tüdő:: hiperventilláció Tüdő + eredeti betegség gyógyítása
Respiratorikus alkalózis •Okok: • Hiperventilláció (hisztéria, kp. IRIR-i zavar, idegesség, asztma) •pH= 6.1 + lg [HCO3-] • 0.03*pCO 0.03*pCO2 •Jellemzők: •1. pH ↑ ↑ (>7.45) •2. Standard bikarbonát: normális •3. pCO2 ↓ (<34 mmHg) •4. Base excess: 0
25
2016.12.07.
Respiratorikus alkalózis A. Kompenzáció: • Vese • H+ szekréció ↓ • HCO3- reabszorpció ↓ • HCO3- szekréció • • • • •
Jellemzők: 1. pH ↑ 2. Standard bikarbonát: ↓ 3. pCO2 ↓ 4. Base excess: negatív
• • •
B. Gyógyítás: Tüdő: hipoventilláció + eredeti betegség gyógyítása
26
