Ledvina jako regulan orgn perfze ledviny GFR 16

  • Slides: 67
Download presentation
Ledvina jako regulační orgán, perfúze ledviny, GFR 16. 11. 2005

Ledvina jako regulační orgán, perfúze ledviny, GFR 16. 11. 2005

Hlavní funkce ledvin Homeostatické funkce - udržováním l l l Koncentrací nízkomolekulárních látek Objemu

Hlavní funkce ledvin Homeostatické funkce - udržováním l l l Koncentrací nízkomolekulárních látek Objemu tělesných tekutin Vylučováním některých katabolitů Regulaci acidobazické rovnováhy Dlouhodobá regulace TK

Biochemické funkce – Produkce bioaktivních působků: prostaglandinů, oxidu dusnatého, EGF, IGF, etc. – Glukoneogeneze

Biochemické funkce – Produkce bioaktivních působků: prostaglandinů, oxidu dusnatého, EGF, IGF, etc. – Glukoneogeneze – Metabolizmus, např. peptidových hormonů (inzulinu) – Endokrinní funkce: erytropoetin renin vitamin D 3

Nefron

Nefron

Dva typy nefronů l Kortikální nefrony: – V zevních 2/3 kůry. l Osmolalita 300

Dva typy nefronů l Kortikální nefrony: – V zevních 2/3 kůry. l Osmolalita 300 m. Osm/l. – Účast v reabsorpci solutů. l Juxtamedulární nefony: – Ve vnitřní 1/3 kůry. l Důležité produkci koncentrované moči. – Mají delší LH.

Tři základní ledvinné procesy určující a modifikující složení moče

Tři základní ledvinné procesy určující a modifikující složení moče

Vztah mezi koncentrací látek v plazmě a jejich vylučováním v ledvinách Činnost ledviny je

Vztah mezi koncentrací látek v plazmě a jejich vylučováním v ledvinách Činnost ledviny je možné si představit jako činnost regulačního orgánu, udržujícího (spolu s plícemi a trávicím systémem) složení plazmy na konstantní úrovni. Homeostazované hodnoty složek plazmy ovlivňuje řada faktorů, z hlediska vylučovací činnosti ledvin především tzv. extrarenální zátěž (EZ) různými metabolity

Koncentrace látek v plazmě (PX) je extrarenální zátěží “rušena”, naopak však i sama do

Koncentrace látek v plazmě (PX) je extrarenální zátěží “rušena”, naopak však i sama do jednotlivých složek EZ zasahuje (do produkce, příjmu, přestavby, ukládání látky). PX je renálním vylučováním korigována, k tomu však musí mít možnost do vylučování zpětnovazebně zasahovat to se děje přímým, triviálním způsobem při filtraci nebo nepřímo přes neurální a hormonální zpětné vazby

NA NULU (KREAT. , KYS. MOČOVÁ, FARMAKA. . . ) LÁTKY SE HOMEOSTAZUJÍ NA

NA NULU (KREAT. , KYS. MOČOVÁ, FARMAKA. . . ) LÁTKY SE HOMEOSTAZUJÍ NA VELMI PŘESNOU HODNOTU (Na+, K+, H+ . . . ) NAD URČ. PRAHEM NA JEHO HODNOTU (HPO 42 -, GLUKOZA PŘI HYPERGLYKEMII)

VZTAH MEZI PLAZMAT. KONCENTRACÍ LÁTKY A JEJÍM VYLUČOVÁNÍM LEDVINAMI ABSORPCE, PRODUKCE, MOBILIZACE MINUS MIMOLEDV.

VZTAH MEZI PLAZMAT. KONCENTRACÍ LÁTKY A JEJÍM VYLUČOVÁNÍM LEDVINAMI ABSORPCE, PRODUKCE, MOBILIZACE MINUS MIMOLEDV. VYLUČOVÁNÍ, ODBOURÁVÁNÍ, USKLADŇOVÁNÍ EZ ČASEM 95% SE NEFILTRUJE EZ Px ZDE JEN UDÁVÁ POMĚR EZ GFR Px USTÁLENÝ STAV Px* GFR , KDY EZ = Px * GFR Stoupne-li PX v důsledku zvýšené EZX při nezměněné funkci ledvin (glomerulární filtrační rychlosti, GFR), ustaví se po čase nový ustálený stav, kdy EZ = PX * GFR

Klesne-li funkce ledvin (GFR) při nezměněné EZX, ustaví se po čase nový ustálený stav,

Klesne-li funkce ledvin (GFR) při nezměněné EZX, ustaví se po čase nový ustálený stav, kdy EZ = PX * GFR Px* GFR Px GFR ČASEM USTÁLENÝ STAV, KDY EZ = Px * GFR VYLUČOVÁNÍ JE ZDE MÍROU PRO DUKCE, NIKOLIV GFR

Tyto příklady platí pro kreatinin, inulin, glukózu (nad prahem rezorpce) atd. při nepřítomnosti reabsorpce

Tyto příklady platí pro kreatinin, inulin, glukózu (nad prahem rezorpce) atd. při nepřítomnosti reabsorpce nebo sekrece látky v tubulech Vztah mezi PKREATININ a GFR je podle rovnice EZKREATININ = PKREATININ * GFR hyperbolický a tudíž z diagnostického hlediska je PKREATININ indikátor málo senzitivní

I přímý (tj. nikoliv přes hormony a nervový systém) vliv PX na vylučování látky

I přímý (tj. nikoliv přes hormony a nervový systém) vliv PX na vylučování látky X se však komplikuje tehdy, když do vylučování zasahují tubuly reabsorpcí 1. Případ bez reabsorpce (inulin), obr. 6, 7 vlevo 2. Případ s procentuální resorpcí (močovina), obr. 6, 7 vpravo

ZPĚTNÁ VAZBA POMOCÍ Px JE RŮZNÁ DLE RŮZ. CHOVÁNÍ LÁTKY V TUBULECH: POUZE FILTROVANÁ

ZPĚTNÁ VAZBA POMOCÍ Px JE RŮZNÁ DLE RŮZ. CHOVÁNÍ LÁTKY V TUBULECH: POUZE FILTROVANÁ LÁTKA S PROCENTUÁLNÍ RESORPCÍ (UREA) VYLUČ. MNOŽSTVÍ FILTR. Px*GFR Mf EZ REABSORPCE Px FILTR. RESORPCE. 50% Mf VYLOUČ. MN. Px POHYB PODÉL ČÁRY NENÍ OKAMŽITÝ A ČASEM SE ZASTAVÍ NA EZ = Px* GFR 6

INULIN Px Cx GFR. V * Ux Pro všechny látky v ustáleném stavu platí

INULIN Px Cx GFR. V * Ux Pro všechny látky v ustáleném stavu platí . EZ = V * Ux ale Px závisí na EZ různě

3. Při resorpci s nasycením (prahem) závisí vylučování ledvinami na maximální resorpční rychlosti a

3. Při resorpci s nasycením (prahem) závisí vylučování ledvinami na maximální resorpční rychlosti a na afinitě přenášečů k metabolitu 4. Resorpce s prahem a vysokou afinitou: vše pod resorpčním maximem se resorbuje (glukóza, někt. aminokyseliny); v oblasti ohybu křivky resorpce je vylučování výborným “regulátorem” plazmatické koncentrace, obr. 8

RESORPCE S NASYCENÍM VYSOKÁ AFINITA: VYLOUČ. TM T O K PTH GL AK PODPRAH.

RESORPCE S NASYCENÍM VYSOKÁ AFINITA: VYLOUČ. TM T O K PTH GL AK PODPRAH. PGL RES. H 2 PO 42 - Px ZDE NEREGULUJE NIC, VŠECHNY VÝKYVY EZ Px ZŮSTÁVAJÍ Ů VÝBORNĚ REGULUJE (TAKÉ HYPERGLYKEMIE) 8

5. Resorpce s nízkou afinitou; vylučování je opět regulátorem plazmatické koncentrace, ale méně efektivním

5. Resorpce s nízkou afinitou; vylučování je opět regulátorem plazmatické koncentrace, ale méně efektivním : NÍZKÁ AFINITA: FILTR. VYLUČ. TM RES. AK KYS. MOČOVÁ VŠECHNO RESORBOVÁNO PAK NIC NEREGULUJE PKM REGULUJE, ALE NEPŘÍLIŠ EFEKTIVNĚ 9

Pojem ledvinné clearance: Je zřejmé, že . CX * PX = UX * V,

Pojem ledvinné clearance: Je zřejmé, že . CX * PX = UX * V, zcela očištěný objem plazmy musel nést stejnou “nálož” jako stejný objem plazmy předtím, tj. muselo se ztratit z oběhu CX * PX látky za minutu. To platí bez ohledu na cesty vylučování či reabsorpce Clearance látek, které se chovají v tubulu různě, mají různý vztah ke GFR

VÝPOČET GFR: Ckr GFR . Pkr * GFR = Ukr * V. . .

VÝPOČET GFR: Ckr GFR . Pkr * GFR = Ukr * V. . . Ukr * V 13 Ukr * V GFR = P kr

Clearance látek, které se téměř výhradně secernují stěnou tubulu (a nefiltrují v glomerulu), slouží

Clearance látek, které se téměř výhradně secernují stěnou tubulu (a nefiltrují v glomerulu), slouží jako ukazatel perfuze ledviny, např. PAH : PAH RPF * PPAH. V * UPAH. RPF * PPAH = V * UPAH 14

Osmolální clearance a clearance volné vody: Osmolální clearance je analogem pojmu clearance běžných metabolitů

Osmolální clearance a clearance volné vody: Osmolální clearance je analogem pojmu clearance běžných metabolitů a stejně tak se i vypočítává; clearance volné vody představuje rozdíl mezi množstvím moče a osmolální clearancí. Mezi oběma je tedy úzký vztah, obr. 15

OSMOLÁLNÍ A VODNÍ CLEARANCE OSMOLÁLNÍ CLEARANCE : . COSM * POSM = V *

OSMOLÁLNÍ A VODNÍ CLEARANCE OSMOLÁLNÍ CLEARANCE : . COSM * POSM = V * UOSM COSM = POSM JE - LI POSM = UOSM PAK 15 . COSM = V

JE - LI. COSM < V JE - LI. COSM > V PAK POSM

JE - LI. COSM < V JE - LI. COSM > V PAK POSM > UOSM POSM < UOSM (moč hypoosmolální, tělo ztrácí vodu) 1 > UOSM POSM 0 < 1 - UOSM POSM (moč hyperosmolální, tělo zadržuje vodu) . . .

UOSM 0 < V ( 1 - ) POSM. . . 0 < V

UOSM 0 < V ( 1 - ) POSM. . . 0 < V V * UOSM POSM clearance volné vody. 0 < V - COSM clearance volné vody, ztráta vody menší než solutů . V > COSM . 0 > V - COSM. V < COSM

Pokles osmotické clearance je – na rozdíl např. od produkce moče - senzitivním příznakem

Pokles osmotické clearance je – na rozdíl např. od produkce moče - senzitivním příznakem renálního selhání:

Téměř všechny funkce ledvin – jsou závislé na dostatečně velkém průtoku krve ledvinami

Téměř všechny funkce ledvin – jsou závislé na dostatečně velkém průtoku krve ledvinami

Průtok krve ledvinou: peritubulární kapiláry a vasa recta

Průtok krve ledvinou: peritubulární kapiláry a vasa recta

 Průtok krve ledvinou a filtrace Autoregulace ledviny Jako u všech orgánů platí i

Průtok krve ledvinou a filtrace Autoregulace ledviny Jako u všech orgánů platí i pro perfuzi ledviny Ohmova formule: P Průtok krve ledvinou = RBF = -------, R kde P = Pa - Pe a R = Ra + Re R však musí být proměnlivé (tzv. autoregulace ledviny), neboť jak renální perfuze, tak GFR jsou v širokém rozmezí systémových tlaků (90 -190 mm Hg středního arteriálního tlaku čili 11 -25 k. Pa) konstantní. Další termín: renální tok plazmy (RPF)

PRŮBĚH HYDROSTATICKÉHO TLAKU V OBĚHU LEDVIN A - „NORMÁLNÍ“ PROFIL B - KONSTRIKCE AFERENTNÍ

PRŮBĚH HYDROSTATICKÉHO TLAKU V OBĚHU LEDVIN A - „NORMÁLNÍ“ PROFIL B - KONSTRIKCE AFERENTNÍ ARTERIOLY, POKLES PGC C - KONSTRIKCE EFERENTNÍ ARTERIOLY, VZESTUP PGC P - „NORMÁLNÍ“ PERFUZNÍ TLAK LEDVINNÉHO OBĚHU 18

Horní formuli můžeme tedy přepsat jako P RBF = ------, Ra + Re tj.

Horní formuli můžeme tedy přepsat jako P RBF = ------, Ra + Re tj. RBF nebo RPF poklesne při zvýšení Ra, Re nebo obou. RBF je regulován ve dvojím konfliktním zájmu: - při mírném poklesu systémového tlaku autoregulačně - při výrazném poklesu je ledvina “odstavena” prerenální azotémie, případně s morfologickými důsledky (akutní tubulární nekróza), obr. 19 B a C

Autoregulaci ledviny nelze co do mechanizmu zaměňovat s regulací cirkulujícího volumu, i když v

Autoregulaci ledviny nelze co do mechanizmu zaměňovat s regulací cirkulujícího volumu, i když v obou hraje roli RAS (v autoregulaci to ještě není zcela jasné) Homeostazování volumu obstarává endokrinní RAS proti poruchám typu ztráty nebo přebytku vody, soli atd.

Autoregulace ledviny zajišťuje homeostázu prokrvení ledviny a GFR navzdory kolísání systémového tlaku (např. při

Autoregulace ledviny zajišťuje homeostázu prokrvení ledviny a GFR navzdory kolísání systémového tlaku (např. při změnách polohy těla) a je vytvářena - tzv. myogenním (Baylissovým) reflexem (rozpínané cévy se i in vitro kontrahují – asi vstup kalcia do svalových buněk) - tubuloglomerulární zpětnou vazbou (TGF), která je asi tvořena lokálním (parakrinním) RAS (obr. 21)

AUTOREGULACE LEDVINY RPF GFR EGM MD GC RENIN Re 21 Ra

AUTOREGULACE LEDVINY RPF GFR EGM MD GC RENIN Re 21 Ra

Renin je tvořen hlavně v juxtaglomerulárním aparátu, pod vlivem - baroreceptorů v aferentních arteriolách

Renin je tvořen hlavně v juxtaglomerulárním aparátu, pod vlivem - baroreceptorů v aferentních arteriolách (reagují na snížený perfuzní tlak, srv. Goldblattova svorka, renovaskulární hypertenze) - macula densa, reagující na elektrolytové složení v distálním tubulu - veget. nervstva: sympatikus zvyšuje, parasympatikus snižuje produkci reninu Působení RAS je však v dalším jak parakrinní, tak endokrinní

Glomerulární filtrace – proces ultrafiltrace plazmy do Bowmanova pouzdra Dvě kapilární sítě nefronu jsou

Glomerulární filtrace – proces ultrafiltrace plazmy do Bowmanova pouzdra Dvě kapilární sítě nefronu jsou řazeny za sebou

Glomerulární filtrace GF – je proces ultrafiltrace plazmy do Bowmanova pouzdra (analogický tvorbě tkáňového

Glomerulární filtrace GF – je proces ultrafiltrace plazmy do Bowmanova pouzdra (analogický tvorbě tkáňového moku v arteriální části mikrocirkulace) Ø Tlaky v kapiláře glomerulu se chovají zcela jinak než v systémové cirkulaci. Zdá se, že bod dosažení rovnováhy mezi hydrostatickými a onkotickými složkami leží fyziologicky uvnitř kapiláry, ovšem může se i fyziologicky podél délky kapiláry snadno pohybovat (obr. 22)

 GC Pc i PGC c Pi GC PBS Pozn. k obr. : faktor

GC Pc i PGC c Pi GC PBS Pozn. k obr. : faktor vypuzující tekutinu z kapiláry je (Pc+ i), faktor nasávající je ( c+Pi). 22

Pro GFR se běžně používá Starlingovy rovnice, ale ta má řadu vad: Ø její

Pro GFR se běžně používá Starlingovy rovnice, ale ta má řadu vad: Ø její některé faktory nejsou na sobě nezávislé Ø předpokládá konstantní tlaky podél kapiláry, dále, že máme velikost filtrační plochy pod kontrolou atd. Ø nevyjadřuje jednoznačným způsobem vliv perfuze (RBF nebo RPF) Hydrostatický tlak v kapiláře je dán poměrně složitou souhrou aferentního a eferentního tlaku a odporu (obr. 23, 24)

FAKTORY URČUJÍCÍ GFR STARLINGOVY SÍLY v. GC GFR = F * Lp * PUF

FAKTORY URČUJÍCÍ GFR STARLINGOVY SÍLY v. GC GFR = F * Lp * PUF = (PGC - PBS) - ( GC - BS) P PGC = 23 Re. Pa + Ra. Pe Ra + Re

24

24

Na druhé straně je zřejmé, že GFR je určována perfuzí (i když zatím exaktně

Na druhé straně je zřejmé, že GFR je určována perfuzí (i když zatím exaktně nezvládnutelným způsobem). Jedině za fyziologických okolností (bodu rovnováhy je dosaženo v průběhu kapiláry) můžeme předpokládat lineární vztah mezi oběma. Jestli však za patologických situací klesá hydraulická vodivost membrány vůči rychlosti proudu plazmy, bod rovnováhy “mizí za obzor” a GFR nedrží krok s RPF. V limitním případě už přestává být GFR závislá na RPF vůbec (obr. 25)

RENÁLNÍ TOK PLAZMY v. GC GFR Lp HRUBĚ PATOL. . ? PATOL. FYZIOL. 25

RENÁLNÍ TOK PLAZMY v. GC GFR Lp HRUBĚ PATOL. . ? PATOL. FYZIOL. 25 RPF

Je zřejmé, že k jednotnému formálnímu popisu má filtrace v glomerulu ještě daleko. Jednou

Je zřejmé, že k jednotnému formálnímu popisu má filtrace v glomerulu ještě daleko. Jednou z příčin komplikací je asi pružnost cév, která se zatím zanedbává. Souvislost RPG a GFR by se dala zhruba vyjádřit takto: Ra + Re PUF Lp F Ohmův zákon GFR RPF

Typické patofyziologické změny GFR a RPF F GFR 26

Typické patofyziologické změny GFR a RPF F GFR 26

Tubulární resorpce/sekrece Ø Analogií zpětné resorpce tkáňového moku do krve ve venózní části mikrocirkulace

Tubulární resorpce/sekrece Ø Analogií zpětné resorpce tkáňového moku do krve ve venózní části mikrocirkulace Komplexní povaha – aktivní i pasivní děje epitelové buňky ledvinných tubulů (a jejich hormonální řízení) Ø Ø Různé části tubulů různé funkce

Tubulární reabsorpce Reabsorption probíhá téměř l Transportované látky z 90% v proximálním tubulu mechanizmy

Tubulární reabsorpce Reabsorption probíhá téměř l Transportované látky z 90% v proximálním tubulu mechanizmy – Pasivním transportem – Aktivní transport Na+ skrze stěnu nefronu – Aktivním transportem – Kotransportem – Jiné ionty a molekuly l Specializace tubulárních se přenáší pomocí segmentů kotransportu l Distalní tubulus a sběrací kanálek jsou pod vlivem hormonů ADH & – Pasivní transport Aldosteronu vody, urey, lipidových, nepolárních látek l

Reabsorpce v proximálním nefronu

Reabsorpce v proximálním nefronu

Reabsorpce Na+ a vody v proximálním tubulu Insert fig. 17. 14

Reabsorpce Na+ a vody v proximálním tubulu Insert fig. 17. 14

Significance reabsorpce v proximálním tubulu l 65% Na+, Cl- a H 20 reabsorbována v

Significance reabsorpce v proximálním tubulu l 65% Na+, Cl- a H 20 reabsorbována v proximálním tubulu do cévního systému. l 90% K+ reabsorbováno. l Reabsorpce probíhá konstantně bez ohledu na stav hydratace. – Nepodléhá hormonální regulaci.

Reabsorpce v Henleově kličce

Reabsorpce v Henleově kličce

Descendentní část Henleyovy kličky l l l Nepropustná pro pasivní difúzi Na. Cl. Permeabilní

Descendentní část Henleyovy kličky l l l Nepropustná pro pasivní difúzi Na. Cl. Permeabilní pro H 20. Hypertonické intersticium způsobuje pohyb H 20 ven mechanizmem osmózy. H 20 vstupuje do kapilár. Objem tekutiny v tubulu se snižuje, což vede ke zvýšení [Na+] ve vzestupné části LH. Insert fig. 17. 16

Reabsorpce v Henleově kličce

Reabsorpce v Henleově kličce

Ascendentní část Henleyovy kličky l l l Na+ difunduje přes apikální membránu sekundárně aktivním

Ascendentní část Henleyovy kličky l l l Na+ difunduje přes apikální membránu sekundárně aktivním transportem s K+ a Cl-. Na+ aktivně transportováno přes bazolaterální membránu Na+/ K+ ATP-ázovou pumpou. Cl- pasivně následuje Na+ po electrickém gradientu. K+ pasivně prostupuje zpět do filtrátu. Vzestupná část je nepropustná pro H 20. Insert fig. 17. 15

Distální tubulus

Distální tubulus

Sběrací kanálky Dřeňová oblast je nepermeabilní pro [Na. Cl], které jsou vysoké v okolí.

Sběrací kanálky Dřeňová oblast je nepermeabilní pro [Na. Cl], které jsou vysoké v okolí. – Stěny sběracích kanálků jsou propustné pro H 20. l H 20 opouští sběrací kanálek osmózou. – Stupeň osmózy je podmíněn množstvím akvaporinů v buněčné membráně. l Permeabilita pro H 20 závisí na přítomnosti ADH. – Když se ADH váže na membránové receptory sběracích kanálků, působí přes c. AMP. l Stimuluje fúzi vezikul s plazmatickou membránou. – Inkorporují vodní kanály do plazmatické membrány. l

Sekrece látek z peritubulárních kapilár do intersticiální tekutiny. – Pak jsou transportovány do lumen

Sekrece látek z peritubulárních kapilár do intersticiální tekutiny. – Pak jsou transportovány do lumen tubulů a do moči. l Umožňuje ledvinám rychle odstraňovat potenciální toxiny. l

Tubulární sekrece

Tubulární sekrece

K+ Sekrece l 90% filtrovaného K+ je reabsorbováno v proximálních částech nefronu. l Sekrece

K+ Sekrece l 90% filtrovaného K+ je reabsorbováno v proximálních částech nefronu. l Sekrece K+ probíhá ve sběracích kanálcích. – Množství secernovaného K+ závisí na: Množství Na+ dodaného do oblasti. l Množství vylučovaného aldosteronu. l

K+ sekrece - pokračování l l Finální [K+] je řízena ve sběracích kanálcích pomocí

K+ sekrece - pokračování l l Finální [K+] je řízena ve sběracích kanálcích pomocí aldosteronu. – Pokud chybí aldosteron, není K+exkretován do moči. Vysoké [K+] nebo nízké [Na+] stimulují sekreci aldosteronu. Insert fig. 17. 24 Figure 17. 25

Hormonální mechanizmy l ADH l – Sekretovaný neurohypofýzou – Zvyšuje permeabilitu pro vodu v

Hormonální mechanizmy l ADH l – Sekretovaný neurohypofýzou – Zvyšuje permeabilitu pro vodu v distálním tubulu a sběracím kanálku Aldosteron – Produkován v kůře nadledvin – Zvyšuje reabsorpci Na+ a Cl- ve sběracím kanálku Renin – Produkovaný v ledvině, spouští produkci angiotenzinu II l Atriální natriuretický hormon – Produkovaný v srdci při zvýšení krevního tlaku l l Inhibuje produkci ADH Snižuje schopnost ledvin koncentrovat moč

Působení ADH

Působení ADH

Působení aldosteronu v distálním tubulu

Působení aldosteronu v distálním tubulu

Diuretika l Zvyšují objem vylučované moči. – Zvyšují proporci glomerulárníhofiltrátu, který je vylučován jako

Diuretika l Zvyšují objem vylučované moči. – Zvyšují proporci glomerulárníhofiltrátu, který je vylučován jako moč. l Kličková diuretika: – Inhibují Na. Cl transport ze vzestupné části LH. l Thiazidová diuretika: – Inhibují Na. Cl reabsorpci v 1. segmentu DCT. l Osmotická diuretika: – Zvyšují osmotický tlak filtrátu.

Místa působení diuretik Insert fig. 17. 29

Místa působení diuretik Insert fig. 17. 29