Fizjologia układu wydalniczego
Nerki, skóra, płuca oraz układ pokarmowy, utrzymują równowagę płynów i usuwają zbędne produkty przemiany materii.
Wydalanie produktów przemiany materii u ludzi.
Głównym narządem osmoregulacyjnym i wydalniczym jest nerka.
Funkcje nerek:
• wydalanie z organizmu toksycznych produktów przemiany materii (np. mocznik, kwas moczowy) i substancji szkodliwych (np.leki),
• wydalanie pod kontrolą hormonów wody i elektrolitów, tak aby ich stężenie w płynach ustrojowych utrzymywało się na stałym poziomie, czyli udział nerek w regulacji równowagi
wodno-elektrolitowej, kwasowo-zasadowej, w utrzymaniu stałego ciśnienia osmotycznego i pH środowiska wewnętrznego.
• funkcja wewnątrzwydzielnicza (np.: renina, erytropoetyna, cholekalcyferol, prostaglandyny).
Cholekalcyferol – związek organiczny z grupy witamin D, nazywany czasem witaminą D3. Reguluje gospodarkę wapniowo-fosforową i wpływa na rozwój kośćca.
Prostaglandyny są substancjami hormonalnymi o budowie nienasyconych kwasów tłuszczowych. Ich
synteza zachodzi głównie w rdzeniu nerek. Główna prostaglandyna nerkowa (PGE2) jest związkiem silnie rozszerzającym naczynia tętnicze. Działa także natriuretycznie (zwiększa wydalanie sodu).
U człowieka nerki znajdują się po obu stronach kręgosłupa, za Żołądkiem i pod wątrobą, prawa nieco niżej niż lewa, obie na wysokości ostatniego kręgu piersiowego i drugiego kręgu lędźwiowego.
Do górnej powierzchni nerek przylegają
nadnercza (gruczoły wydzielania
wewnętrznego).
Mocz spływa z kanalików zbiorczych
przez brodawki nerkowe do
miedniczki nerkowej o kształcie
lejkowatej komory, skąd przepływa do
parzystych moczowodów łączących
nerkę z pęcherzem moczowym.
Podczas oddawania moczu wypychany z pęcherza mocz płynie cewka moczową – przewodem uchodzącym na zewnątrz ciała.
Cewka moczowa kobiet jest krótka i transportuje tylko mocz, jej ujście leży nad ujściem pochwy. Długość cewki moczowej mężczyzn utrudnia bakteriom wniknięcie do pęcherza. Cewka mężczyzn oprócz moczu wyprowadza również nasienie.
Mocz przepływa przez następujące narządy:
¯
Nerka( przez miedniczkę nerkową)
Moczowód
Pęcherz moczowy
Cewka moczowa
Nefron – jednostka czynnościowa nerki każda nerka składa się z ponad miliona jednostek
czynnościowych zwanych nefronami.
Nefron składa się z kielichowatej torebki Bowmana połączonej z długim, częściowo skręconym kanalikiem nerkowym.
Wnętrze torebki Bowmana to pęk naczyń włosowatych zwany kłębuszkiem nerkowym.
Budowa kłębuszka nerkowego
Kłębuszek naczyniowy to włosowate naczynia krwionośne tworzące sieć dziwną: tętniczo-tętniczą
Tętniczki wyprowadzające doprowadzają krew do kolejnej sieci – naczyń włosowatych okołokanalikowych, otaczających kanalik nerkowy. Stąd krew płynie do małych żył , które łączą
się w Żyłę nerkową.
W typowym krążeniu naczynia włosowate dostarczają krew do żył. Krążenie w nerce stanowi wyjątek, ponieważ krew płynąca z naczyń włosowatych kłębuszka przechodzi do tętniczek wyprowadzających. Każda z nich odprowadza krew z naczyń kłębuszka.
Krew w nerce przepływa kolejno przez następujące naczynia:
ü Tętnica nerkowa
ü Tętniczki doprowadzające
ü Naczynia włosowate kłębuszka
ü Tętniczki wyprowadzające
ü Naczynia włosowate okołokanalikowe
ü Małe żyły
ü żyła nerkowa
Budowa nefronu
W kanaliku nerkowym rozróżnia się główne rejony:
ü kanalik kręty bliższy ( I rzędu, proksymalny), którym przesącz wydostaje się z torebki Bowmana
ü pętla Henlego, wydłużona i zgięta
ü kanalik kręty dalszy (II rzędu, dystalny), odprowadza przesącz do kanalika zbiorczego.
Aparat przykłębuszkowy składa się z następujących elementów:
Komórki aparatu przykłębuszkowego produkują hormon reninę.
ü plamki gęstej (kom. nabłonkowe w kanaliku dystalnym, pozostające w bliskim kontakcie z tętniczką doprowadzającą i odprowadzającą)
ü komórki przykłębuszkowe (ściana t. doprowadzającej i odprowadzającej)
ü komórki mezangium zewnętrznego
Przesącz przechodzi przez następujące struktury:
Torebka Bowmana
Kanalik kręty bliższy
Pętla Henlego
Kanalik kręty dalszy
Kanalik zbiorczy
Nefrony korowe mają stosunkowo małe kłębuszki nerkowe i leżą prawie wyłącznie w korze lub zewnętrznej strefie rdzenia
Nefrony przyrdzeniowe mają duże kłębuszki a ich długie pętle Henlego wnikają głęboko w rdzeń. Odpowiadają one za zdolność nerek do zagęszczania moczu.
Mocz jest produktem filtracji, resorpcji i sekrecji
Filtracja:
Krew przepływa przez naczynia włosowate kłębuszka pod dużym ciśnieniem, wtłaczając ponad 10% osocza przez ściany naczynia do torebki Bowmana. Filtracja przypomina tworzenie płynu tkankowego, kiedy krew przepływa przez sieć naczyń włosowatych w organizmie.
W nerce krew w naczyniach ma wyższe ciśnienie, więc filtrowaniu podlega większa ilość osocza.
Na filtrację wpływa wiele czynników:
• ciśnienie hydrostatyczne krwi w naczyniach włosowatych
kłębuszka
• duża przepuszczalność tych naczyń
• na dużą objętość przesączu kłębuszkowego wpływa duża powierzchnia filtrowania, związana z poskręcaniem naczyń włosowatych kłębuszka.
Bariera filtracyjna (filtr nerkowy), budowa:
1. śródbłonek naczyniowy typu okienkowego, bez przesłony (otwory o śr. 70-90 nm)
2. błona podstawna wspólna (bł. podstawna śródbłonka naczyniowego + bł. podstawna blaszki trzewnej torebki Bowmana). W niej: blaszka gęsta jest warstwą wewnętrzną i stanowi filtr mechaniczny, blaszka rzadka – zewnętrzna pełni funkcję filtra elektrostatycznego.
3. blaszka trzewna torebki Bowmana zbudowana z podocytów, wypustki których tworzą otwory o śr. 45nm.
4. błonka amorficzna (przepona szczelinowa) posiada otwory o wymiarach: 4x14nm.
Błona filtracyjna w nerce
Błona filtracyna jest przepuszczalna dla płynów i małych cząsteczek rozpuszczonych w osoczu:
ü glukozy
ü aminokwasów
ü jonów sodowych
ü jonów potasowych
ü jonów chlorkowych
ü jonów dwuwęglanowych
ü innych soli i mocznika, które wchodzą w skład przesączu
Przez nerki w ciągu minuty przepływa około 1200 ml krwi.
Osocze przechodzące przez kłębuszek traci ponad 10% objętości na rzecz przesączu kłębuszkowego.
Wydajność filtracji kłębuszkowej wynosi około 180 litrów na 24 godziny tj. cztery i pół razy więcej niż objętość płynów całego ciała!
Intensywność filtracji kłębkowej zależy od:
Powierzchni filtrującej
kłębuszków (zaleŜnej od
liczby czynnych
kłębuszków)
Ciśnienia krwi w tętniczkach
doprowadzających krew do
kłębuszka naczyniowego
Wielkość przesączania kłębuszkowego GFR jest równa objętości osocza przesączonego przez kłębuszki w jednostce czasu:
GFR=Kf x EFP
Kf – współczynnik przesączania
EFP – efektywne ciśnienie filtracyjne
Efektywne ciśnienie filtracyjne jest to różnica pomiędzy hydraulicznym ciśnieniem przepływającej krwi PK, ciśnieniem osmotycznym białek osocza ΠB oraz ciśnieniem panującym wewnątrz cewki bliższej Pt
EFP= PK – Pt – ΠB
Wielkość filtracji kłębkowej oblicza się na podstawie oznaczania, tzw: klirensu, tj. po wprowadzeniu do krwi substancji (np. inuliny), z której krew oczyszcza się tylko na drodze filtracji w kłębuszkach nerkowych (nie ulega ona absorbcji ani sekrecji).
Filtracja kłębkowa:
(M): 125ml/min
(K): 110ml/min
czyli na dobę powstaje ok. 180 l przesączu kłębuszkowego (moczu pierwotnego), z czego jedynie 1,5 l wydalonych jest w postaci moczu ostatecznego!!.
W praktyce klinicznej wielkość filtracji kłębkowej GFR ocenia się Używając klirensu endogennej kreatyniny, która jest związkiem obecnym w surowicy.
Klirens nerkowy
C - standardowy (przeliczony na powierzchnię ciała) klirens
endogennej kreatyniny (ml/min/1.73m2 pow.ciała)
P - stężenie kreatyniny w surowicy
U - stężenie kreatyniny w moczu
V - objętość moczu
Resorpcja
Resorpcja (wchłanianie zwrotne) zapobiega zaburzeniu hemostazy związanemu z utratą dużej ilości płynów filtrowanych przez nerki.
Resorpcja pozwala regulować w nerkach skład chemiczny krwi. Produkty przemiany materii, nadmiar soli i inne niezbędne związki pozostają w filtracie i są wydalane z moczem. Substancje potrzebne (glukoza, aminokwasy) wracają do krwi.
Kanaliki resorbują dziennie 178 litrów wody, 1200 g soli i 250 g glukozy.
Resorpcji obowiązkowej (obligatoryjnej) w kanaliku I rzędu ulega: glukoza, 85% wody i chlorku sodowego. Resorpcji ulega 65% przesączu przechodzącego przez kanalik kręty bliższy. Glukoza, aminokwasy, witaminy i inne składniki odżywcze są tam resorbowane całkowicie, a wiele jonów
(sodowe, chlorkowe, dwuwęglanowe i potasowe – częściowo) Niektóre z nich są transportowane aktywnie; inne dyfundują przez ściany kanalika. Resorpcja odbywa się również w pętli Henlego i kanaliku krętym dalszym
Resorpcja nadobowiązkowa - substancje tj. woda i sole mineralne są z powrotem wchłaniane do krwi w ilościach aktualnie potrzebnych organizmowi, a nadmiar jest usuwany.
Ma ona miejsce w kanaliku dystalnym i jest uwarunkowana głównie wpływem hormonów.
Nefron - schemat powstawania moczu, z wpływem najważniejszych substancji i leków
Maksymalne tempo resorpcji danego związku określa się jako maksymalny transport kanalikowy -TM.
Wartość ta oznacza stan wysycenia miejsc wiążących w białkach błonowych transportujących ten związek.
Jeżeli np. dla glukozy transport kanalikowy wynosi 125mg/min, to niemal cała glukoza ulega resorpcji. U osób z cukrzycą jej stężenie we krwi przekracza wartość Tm (320mg/min). Nadmiar glukozy nie może zostać zresorbowany i jest wydalany z moczem Ten stan nosi nazwę glikozurii i jest objawem cukrzycy.
Sekrecja
Sekrecja kanalikowa (wydzielanie kanalikowe) oznacza przechodzenie substancji przez nabłonek kanalika w kierunku przeciwnym do resorpcji. Zachodzi głównie w kanalikach krętych dalszych.
ü transcelularna: związki uwalniane są do moczu z krwi naczyń włosowatych na drodze aktywnego wydzielania: kw. moczowy, leki (np.penicylina), diuretyki, PAH
ü komórkowa: związki powstają w komórkach kanalika i uwalniane są do moczu, np.. amoniak, jony wodorowe
ü Sekrecja moŜe być: aktywna (zw. endogenne:jony wodorowe, kreatynina, hormony steroidowe; zw.
ü egzogenne: leki, PAH,) i bierna (amoniak, kw.salicylowy).
Główne miejsca filtracji, resorpcji i sekrecji
Zagęszczanie moczu przy przechodzeniu przez kanaliki nerkowe Nerki mogą produkować bardzo zagęszczony mocz – czterokrotnie bardziej stężony niż krew. Osmolarność krwi człowieka wynosi ok.300 mOsm/l. Nerki mogą wytwarzać mocz o osmolarności ok. 1400 mOsm/l.
Kanaliki bliższe
Osmolarność przesączu wypływającego z torebki Bowmana do kanalika bliższego jest taka sama jak krwi.
Kanalik bliższy resorbuje wodę i sole mineralne. Jony sodowe są transportowane aktywnie przez ściany kanalików, a chlorkowe przechodzą biernie. Za jonami przechodzącymi do płynów tkankowych podąża woda na zasadzie osmozy
Jest przystosowana do zagęszczania chlorku sodu w rdzeniu nerki. Dzięki temu u dołu pętli w rdzeniu znajduje się wysoce hipertoniczny płyn tkankowy, co umożliwia nerce produkowanie zagęszczonego moczu.
W pętli Henlego występuje mechanizm zagęszczania moczu zwany wzmacniaczem przeciwprądowym, oparty na przeciwstawnym przepływie moczu przez kanaliki nerkowe tworzące pętlę nefronu.
Zagęszczanie moczu następuje w wyniku osmozy wody z ramienia zstępującego do przestrzeni okołokanalikowej.
Woda nie może natomiast przejść do ramienia wstępującego, które jest dla niej nieprzepuszczalne.
Komórki drugiego ramienia aktywnie transportują jony sodowe do przestrzeni okołokanalikowej, powoduje to zwiększenie osmozy wody z ramienia zstępującego.
Od zakrętu pętli jej ściany stają się bardziej przepuszczalne dla jonów soli a mniej dla wody. Kiedy stężony filtrat zaczyna się przemieszczać do góry ramieniem wstępującym (cienkim odcinkiem) jony soli dyfundują do płynu tkankowego.
Powoduje to wzrost stężenia soli w płynie tkankowym rdzenia otaczającym pętlę Henlego. Dalej wzdłuż ramienia wstępującego (w grubym odcinku) jony sodu są aktywnie transportowane na zewnątrz kanalików.
Ponieważ woda wychodzi z ramienia zstępującego pętli Henlego, przesącz w końcowym odcinku tego ramienia jest bardzo stężony.
Sole są usuwane z ramienia wstępującego, więc zanim filtrat dojdzie do kanalika dalszego, jego osmolarność może być taka sama jak krwi lub nawet niższa.
Kanalik dalszy
Przesącz przechodzący przez kanalik dalszy może być jeszcze bardziej rozcieńczony. Kanalik ten jest bowiem stosunkowo nieprzepuszczalny dla wody ale aktywnie transportuje sole do płynu tkankowego.
Z kanalików nerkowych filtrat przechodzi do większych kanalików zbiorczych, które opróżniają się do miedniczki nerkowej.
W kanalikach zbiorczych hipertoniczny płyn tkankowy wyciąga wodę z przesączu na zasadzie osmozy.
Kanaliki zbiorcze w strefie wewnętrznej rdzenia są przepuszczalne dla mocznika, dzięki czemu stężony mocznik w filtracie dyfunduje na zewnątrz do płynu tkankowego.
Zwiększa on ciśnienie osmotyczne płynu tkankowego w strefie wewnętrznej rdzenia wspomagając zagęszczanie moczu.
Kanaliki zbiorcze przechodząc przez strefę bardzo wysokiego stężenia soli w płynie tkankowym. Kiedy przesącz przepływa przez kanaliki zbiorcze, woda przechodzi na zasadzie osmozy do płynu tkankowego skąd zabierają ją naczynia włosowate.
Aby powstał zagęszczony mocz, odpowiednia ilość wody musi opuścić kanaliki zbiorcze. Hipertoniczny mocz sprzyj...
baksztag