FYZIOLOGIE VYLUČOVANÍ ■\r r r ■\r RIZENI ČINNOSTI LEDVIN Klubko (glomerulus) ločový měchýř esica urinaria Kost stydká (os pubis) Chámovod (ductus deferens) Močová trubice i i [urethra) (penis Močová trubice (urethra) Pochva (vagina) STRUKTURA LEDVIN KURA glomeruly proximální tubulus distální tubulus DŘEN Henleova klička sběrací kanálek ledvinová pánvička NEFRON ledviny mají 2 miliony nefronů každý je sám o sobě schopný vytvářet moč NEFRON Bow ma nov o pouzdro glomerulus sčstupne ramenko vzestupně raménkxT proximal ní tubu! us v as ej f evens (odvodná arteriola) v as aj] ere n s (prívodná arteriola) interlobulární arteríe interlobulární véna distálni tubuhís sběrací kanálek peritubulární kapiláry lie nie ova klička k pánvičce Bernášková, 2000 GLOMERULUS • je tvořen klubíčkem kapilár • je obalen Bowmanovým pouzdrem; mezi dvěma listy Bowmanova pouzdra se filtruje plazma a odtéká do volně navazujícího proximálního tubulu • proximální tubulus je tvořen jednovrstevným epitelem; odehrává se v něm největší část zpětného vstřebávání • Henleova klička je útvaru vlásenky, který navazuje na proximální tubulus; ohýbá se směrem do dřeně a pak se znovu prudce ohýbá o 180°a mění se v vzestupné raménko, plynule přecházející do distálního tubulu • distální tubulus pokračuje směrem k povrchu ledviny a pokračuje jako sběrací kanálek, který se znovu zaboruje do IV v drene v as e ff ere ns v as äffe re n s (prívodná aríeriola) klubíčko kapilár mesangium Bowmanovo pouzdro ústí proximálního t u bul u Bernášková, 2000 PRŮTOK KRVE LEDVINAMI • každá ledvina je zásobena renální arterií, přímo odstupující z aorty; před vstupem do ledvin se renální arterie dělí na 2 až 3 větve, které zásobují hroní, střední a dolní část ledvin • arterie se v ledvinách dále dělí, až z obloukových arterií odstupují arterie interlobulární, které dávají vznik aferentním arteriolám, přivádějícím krev do glomeruli! • z kapilárního klubíčka glomeruli] začínají eferentní arterioly, jež jednak tvoří kapilární síť kolem ledvinných kanálků • krev se sbírá do interlobulárních vén, odvádějících krev do venae arcuatae a z nich do vén interlobárních; ty se pak spojují do několika kmenů a poté do renálních vén, které vystupují z ledvin • za minutu proteče ledvinami 1 300ml krve • za den proteče ledvinami 1 700I krve • denně se utvoří 170 - 1801 ultrafiltrátu (primární moči) • denně se utvoří 1,51 definitivní moči • většina krve (80-90%) protéká kůrou ledvin, dřeň je velice málo prokrvená FUNKCE JEDNOTLIVÝCH ČASTI NEFRONU ^^^^^^^^| GLOMERULUS ^^^^^^^^| • ultrafiltruje se zde plazma filtrační membránou • filtračním tlakem zde vzniká z krevní plazmy glomerulární filtr (primární moč) • glomerulární filtrace závisí na průtoku krve ledvinami (glomerulem), na filtračním tlaku, na onkotickém tlaku plazmy a na velikosti filtrační plochy • za 24 hod. se vytvoří 170-1801 glomerulárního filtrátu • Vzniklý glomerulární filtrát odtéká do tubulů a stává se tubulární tekutinou, která podléhá dalšímu zpracování • některé látky se z těla vylučují jen glomerulární filtrací (např. inulin, kreatinin) a tubuly pouze protékají • jiné látky se vylučují glomerulární filtrací a tubulární sekrecí • pouze tubulární sekrecí (amoniak) • glomerulární filtrací v kombinaci s tubulární resorpcí (močovina, glukóza) • hlavním úkolem proximálního tubulu je zpětná izoosmotická resorpce množství primární moči; zpětně se resorbuje 75-80% GP; kromě vody se zde vstřebávají ionty, fosfáty, glukóza a aminokyseliny 44 • je uložena mezi proximálním a distálním tubulem ve dřeni • sestupné raménko Henleovy kličky je volně prostupné pro vodu a ionty, zatímco tlustá část vzestupného raménka je pro vodu neprostupná a má velice aktivní mechanismus ke vstřebávání Na+ a Ch z tubulu do intersticia • Henleovu kličku provázejí ve dřeni vasa recta, která pomáhají osmotickou stratifikaci udržet; vasa recta mají zvláštní uspořádání: z částí protékající kůrou se postupně oddělují kapiláry a pronikají hlouběji a hlouběji do dřeně • přitéká sem z Henleovy kličky hypotonická tekutina • zpětně se tady resorbuje voda na 1 % původního objemu glomerulárního filtrátu • vstřebávají se zde Na+, Ch, bikarbonáty, fosfáty, K+ a močovina • vstřebávání vody a sodíku je řízeno aldosteronem, vazopresinem a atriálním natriuretickým faktorem, který zvyšuje vylučování sodíku • výsledkem činnosti distálního tubulu je udržování stálého složení ECT • tubulární tekutina se zde upravuje na definitivní moč • kanálek prochází dření směrem dolů, a protože je pro vodu prostupný, vystupuje z něj voda po osmotickém gradientu do vysoce koncentrované dřeně a tím se budoucí moč zahušťuje • velikost prostupnosti vody řídí aldosteron a vazopresin • také se aktivně podílejí na pH moči, což souvisí s udržováním homeostázy organizmu Filtrační systém ledvin PŘEHLED VSTREBÁVANÝCH LÁTEK ^^H VODA ^^H ^^^| HCO3- I ^^HSODÍK ^^H ^H GLUKÓZA ^H DRASLÍK ^^B ^H PROTEINY CHLORIDOVÉ IONTY DEFINITIVNÍ MOČ moč je charakteristicky zapáchající, čirá, zlatožlutá kapalina pH moči je většinou lehce kyselé, ale může se pohybovat od 4,5 do 8,0 OBSAH MOČI SODÍK 100-250 mmol/l DRASLÍK 25-100 mmol/l CHLOR 135 mmol/l VÁPNÍK KREATIN AMYLÁZA KYSELINA VAN IL MANDLOVÁ KYSELINA MOČOVÁ MOČOVINA • při normální diuréze se vyloučí 55-70g pevných látek za 24h. • v moči zdravého člověka nejsou bílkoviny ani glukóza nebo bilirubin DIUREZA = množství moči vytvořené za 24 h. (1,5-2 I) OLIGURIE = snížení množství moči ANURIE = zástava tvorby moči POLYURIE = množství vytvořené moči větší než 2 I za den • diuréza je řízena antidiuretickým hormonem (ADH) • Sekrece ADH může být ovlivněna chladem, alkoholem nebo kofeinem —► snižuje se jeho sekrece —► zvyšuje se diuréza VÝVODNÉ CESTY MOČOVÉ • slouží pouze k odvodu definitivní moči z těla ledvinné kalichy ^h pánvička ^h ^■močovody^H močový měchýř močová trubice MOČENI = MIKCE • je proces vyprazdňování močového měchýře • močový měchýř se postupně naplňuje a až do objemu 200-300 ml se v něm nezvyšuje tlak • maximální kapacita močového měchýře je 750 ml • po překročení objemu (300 ml) itravezikální tlak stoupá a vyvolává pocit nucení na močení • náplň 400 ml vyvolává mikční reflex • centrum mikčního reflexu je v sakrální míše • potlačení nebo přerušení mikčního reflexu je u člověka možný, díky protože svěrač i břišní lis jsou ovladatelné vůlí Muž Močový předst0jná mechVr žláza Průřez močovou trubicí Prostatická část močové trubice- Membranózní část močové trubice Kavernózní těleso Houbovitá část močové trubice Houbovité těleso (corpus cavernosum) Žalud (glans penis) *& :■' I Ejakulační kanálky ráz Cowperova žláza Vyústění Cowperových žláz Žena Močový Svěrač v krčku měchýř močového měchýře y& Otvor ■*■$. mocove Vyústění mu kožních žláz Svěrač močové trubice Močová trubice Pochva (vagína) ■'■■ trubice vylučovací funkce • do moči se ledvinami vylučují látky, kterých je v těle nadbytek (např. voda, sodík, draslík, fosfáty a vápenaté ionty) vylučují se i zplodiny metabolzimu, jako se kys. močová, močovina a kreatin endokrinní funkce • v místě kde vas afferens a vas efferens naléhá na distální tubulus, se přeměnily svalové buňky v cévách na buňky juxtaglomerularni, schopné sekretovat renin; přiléhající buňky distálního tubulu se změnily na buňky macula densa: tomuto uspořádání se říká juxtaglomerularni aparát • renin je sekretován jako odpověď na snížené prokrvení ledvin, na stimulaci vegetativním systémem nebo na sníženou koncentraci sodíku a chloru v distálním tubulu • renin je součástí systému renin - angiotenzin - aldosteron, který udržuje složení krevní plazmy a účastní se na regulaci krevního tlaku • erytropoetin vzniká z 90-95% v ledvinách a reguluje tvorbu červených krvinek bazálni membrána d is tá iní tuhulus aferentní_ arterial a juxtaglomerular^ bunky plame rulami epitel macula dens a ■s v as efferem mesangmm "(řídké vazivo) AKTIVACE VITAMINU D • přirozený vitamín D i syntetický podstupují v ledvinách závěrečnou přeměnu na aktivní metabolit kalciterol • funkcí vitamínu D je podporovat vstřebávání vápníku a fosfátu ve střevě a v ledvinách a podílet se na řízení metabolizmu vápníku v kostech řízeni objemu krve a krevního tlaku • při zvýšení objemu krve se zvýší srdeční výdej, tím se zvýší arteriální i filtrační tlak v ledvinách; to vede ke zvýšení objemu moči (tlaková diuréza) a snížení cirkulujícího objemu, a proto i snížení arteriálního tlaku • zvýšený krevní tlak způsobuje výdej atriálního natriuretického faktoru ze srdečních síní, což zvyšuje vylučování sodíku a s ním i vody • při zvýšeném tlaku se také snižuje sekrece antidiuretického hormonu a reninu Účinek ledvin na regulaci krevního tlaku Nadledvina Nízký krevní tlak Ledvina ^ Renin ™ Angiotenzín Ä Aldosteron Zadržování solí v ledvinových tubulech Močový měchýř Zúžení tepének a zvýšení krevního tlaku udržovaní acidobazicke rovnováhy • do glomerulárního filtrátu je kontinuálně filtrováno velké množství bikarbonátových iontů a do tubulů jsou aktivně sekretovány vodíkové ionty • změna velikosti výdeje bikarbonátů i vodíkových iontů je úměrná už velice malým změnám v extraceulární koncentraci těchto iontů • při acidóze se vylučuje větší množství H+ než bikarbonátů, a tím se snižuje acidita ECT, při alkalóze je tomu naopak • úprava acidobazicke rovnováhy ledvinami nastupuje na rozdíl od krevního nárazníkového systému (několik sekund) a dýchacího systému (několik minut) až za několik dní RIZENI činnosti ledvin řízeni průtoku krve ledvinami průtok krve ledvinami je stabilní v rozmezí tlaku krve od 80 do 180 mm Hg aortálního tlaku stabilita je zajištěna: • vazomotorická reakce vas afferens a vas efferens a • působením sympatiku - autoregulace průtoku krve ledvinmai • Na průtok krve ledvinami má vliv také juxtaglomerular™ aparát systémem renin-angiotenzin; způsobuje vazodilataci vas afferens a vazokonstrikci vas efferens, což vede ke zvýšení filtračního tlaku ŘÍZENÍ PRŮTOKU KRVE LEDVINAMI • tubulární procesy řídí hormony, které zasahují do vstřebávání iontů a vody ANTIDIURETICKY HORMON (ADH) - VAZOPRESIN • působí na distální tubulus a sběrací kanálek • podnětem pro jeho vyplavení z neurohypofýzy je vzestup osmolality krevní plazmy, který signalizuje nedostatek ECT v organizmu • po navázání na receptory se velice zvýší zpětná resorpce vody, a tím se sníží množství vylučované moči ^^^^^^H ALDOSTERON ^^^^^^^| • vylučuje se z kůry nadledvin • reguluje objem ECT prostřednictvím zpětné resorpce Na+ a vylučování K+ METABOLISMUS -LÁTKOVÁ PŘEMĚNA zahrnuje všechny chemické děje probíhající v organizmu ANABOLICKE KATABOLICKÉ AMFIBOLICKÉ ^^^^^^H ANABOLICKE ^^^^^^B • vedou ke vzniku nových sloučenin • živá hmota se syntetizuje de novo a obnovuje, vytvářejí se látky potřebné k řízení (hormony, mediatory, enzymy) • je k tomu třeba energie, která vzniká při katabolických dějích ^^^^^^H KATABOLICKÉ ^^^^^^H • rozkladné • k nim patří např. oxidatívni procesy, uvolňující se ze sloučenin volnou energií • představují „křižovatku", na níž se katabolické a anabolické děje scházejí • např. cyklus kyseliny citrónové - Krebsův cyklus je metabolizmus, ve kterém z chemické reakce energie živin vzniká energie biologická, využitelná v organizmu živiny procházejí třemi obecnými fázemi chemického zpracování: ^B ve streve ^H v cytoplazmě buněk v mitochondriích ^^^^^^^1 ve střevě ^^^^^^^| • hydrolytické reakce přemění složité živiny na jednoduché vstřebatelné složky: jednoduché cukry, aminokyseliny, glycerol a mastné kyseliny v cytoplazmě buněk tkání • z glukózy vzniká pyruvat a z mastných kyselin a aminokyselin kyselina acetoctová • nejsnáze a nejrychleji probíhají chemické reakce vycházející z přeměny glukózy, navíc už při těchto reakcích vzniká volná energie v cytoplazmě buněk tkání • pyruvat a kys. acetocotva jsou dále odbourávány na společný meziprodukt - acetylkoenzym A (Acetyl-CoA), ten pak vstupuje do cyklu kys. citrónové a dýchacího řetězce • dochází v něm k úplné oxidaci za vzniku energie, která je využita k syntéze ATP a konečných produktů (H20 a C02) ATP - ADENOZINTRIFOSFAT • tvoří se v mitochondriální matrix za přítomnosti enzymů a kyslíku (dýchací řetězec) • je to sloučenina obsahující vazby s vysokým obsahem využitelné energie, které se snadno štěpí a energii uvolňují adenozin - P03 - P03 - P03" ~ vysoce energetické (makroergní) fosfátové vazby • každá z vazeb váže za standardních podmínek 7300 kalorií (30,6 kJ) • jestliže je jedna fosfátová vazba rozštěpena, přemění se ATP na ADP a uvolní se 7300 kalorií, které mohou být využity např. ke svalové kontrakci • ADP může být dále štěpeno na AMP za dalšího uvolnění energie • ATP je bezprostředním zdrojem energie, ale množství ATP ve svalu vystačí pouze na pár vteřin • z toho vyplývá, že molekuly ATP musí být v metabolizmu neustále vytvářeny CP-KREATINFOSFÁT • je další molekulou obsahující makroergní vazbu • při rozštěpení na kreatin a fosfátový iont se uvolní větší množství energie než při rozštěpení vazby ATP (10 300 kalorií) • ve svalu je kreatinfosfátu poměrně velké množství (asi 5x víc než ATP), proto kreatin fosfát slouží jako zásoba energie GLUKÓZA GLYKOGEN MASTNÉ KYS. AMINO. KYS. V V V PREMENA ŽIVIN V \ V • při nadbytku ATP se glykogen buď neštěpí, nebo se štěpí pomaleji a ATP se přechodně ukládá ve formě CP • CP působí jako nárazník: při nadbytku ATP se ukládá a za nedostatku se uvolňuje • dalšími zásobami energie pro buňku jsou glykogen a glukóza, mastné kyseliny z tuků jsou méně pohotovými zdroji a jako poslední, nejpomaleji využitelná rezerva slouží aminokyseliny z bílkovin • v době mezi jídly, po ukončení absorpce živin střevem, se dostávají živiny (cukry, mastné kyseliny a aminokyseliny) do krve ze zásobních zdrojů r + ľ traviči system rtu k ó glykogenolýza i i Qliikáza ; g gtyMßmogene-e *) gíuk^jčôgeneze tuková ___baňka • při anaerobních podmínkách tvorba ATP probíhá pouze omezenou dobu • přeměňují se pouze cukry • glukóza se metabolizuje na pyruvát a dále se přeměňuje na kyselinu mléčnou (laktát) • Tento mechanismus vzniku ATP je rychlejší, ale energeticky nevýhodnější: ze stejného množství substrátu vzniká menší množství využitelné energie • Kyselinu mléčnou částečně využívá jako zdroj energie srdce, ale její hromadění v organizmu posunuje pH tělesných tekutin na kyselou stranu a způsobuje svalovou únavu a bolest JEDNOTKY ENERGIE 1 kJ = 0,239 kcal 1 kcal = 4,19 kJ ZPŮSOBY VYJADRENÍ MNOŽSTVÍ ENERGIE, KTEROU TĚLU POSKYTUJÍ RŮZNÉ ŽIVINY ^^^^^^^B SPÁLENÉ TEPLO ^^^^^^^^H • je množství tepla vzniklé při úplné oxidaci živin • měří se přímou kalorimetrií (zjišťuje se množství tepla, jež se uvolní při spálení 1g živiny) • při trávení se nespalují bílkoviny úplně, dusík se vylučuje v podobě močoviny Spálené teplo živin kcal kJ CUKRY 4,1 17 TUKY 8,1 -9,3 38 BÍLKOVINY 5,65 23 ENERGETICKÝ EKVIVALENT • je množství tepla, které se uvolní, když se k oxidaci jednotlivých živin spotřebuje 1 litr kyslíku Energetický ekvivalent živin kcal kJ CUKRY 5,02 21,1 TUKY 4,69 19 BÍLKOVINY 4,40 18 V F RESPIRAČNÍ KVOCIENT - RQ = poměr mezi vydýchaným oxidem uhličitým a spotřebovaným kyslíkem 200 VÝDAJ ENERGIE (kJ/mln) 150 100 50 RQ = RQ sacharidů = 1 1 g = 4,1 kcaľ j ;i füii a"HÍ^^ Sliill^i GLUKÓZA TT—rrrrrrr 20 40 60 80 100 INTENZITA ZAŤAŽENIA (% V02max) (Hamar & Lipková, 2001) ORGANIZMUS VYUŽÍVÁ ZÍSKANOU ENERGII na: BAZÁLNÍ METABOLISMUS TRÁVENÍ A VSTŘEBÁVÁNÍ SVALOVOU PRÁCI TERMOREGULACI ^^^H BAZÁLNI METABOLISMUS ^^^H • je to množství energie potřebné k udržení základních, pro život nezbytných funkcí (srdeční akce, dýchání, činnost mozku atd.) • za bazálních podmínek, tz. v klidu, nalačno a v přiměřeně teplém prostředí • jeho hodnota je přibližně 300kJ/hod. • bazálni metabolizmus je závislý na pohlaví a věku • dá se za určitých podmínek měřit přímou kalorimetrií • měření nepřímou kalorimetrií: zjišťuje se množství spotřebovaného kyslíku za časovou jednotku, protože více než 95% energie v těle je uvolňováno aerobně