Fyziologický ústav Lékařská fakulta Masarykovy univerzity Protiproudový systém Řízení činnosti ledvin doc. MUDr. Markéta Bébarová, Ph.D. Tato prezentace obsahuje pouze stručný výtah nejdůležitějších pojmů a faktů. V žádném případně není sama o sobě dostatečným zdrojem pro studium ke zkoušce z Fyziologie. Transport vody v tubulech Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology výrazná sekrece v porovnání s H2O výrazná reabsorpce v porovnání s H2O GFR 180 l/day UFR 1 l/day UFR 0.5 l/day (1400 mosm/l) up to UFR 23.3 l/day (30 mosm/l) Transport vody v tubulech Proximální tubulus Intenzivní pohyb solutů z tubulu do intesticia - osmotický gradient - reabsorpce vody. Izoosmotická tekutina, značně snížený objem (resorbováno bylo 60-70 % solutů i vody). Transport vody je ulehčován přítomností vodních kanálů (akvaporin 1; není ovlivňován ADH!). Transport vody v tubulech Henleova klička Hypotonická tekutina, značně snížený objem 1) tenké sestupné raménko - pasivní resorpce vody osmózou 2) tlusté vzestupné raménko - nepropustná pro vodu, ale intenzivní resorpce solutů Transport vody v tubulech Distální tubulus Tonicita vytékající tekutiny závisí na aktuální hladině ADH. 1) první úsek – analogie tlustého raménka Henleovy kličky – poměrně nepropustný pro vodu, resorpce solutů (resorpce Na+ zde regulována aldosteronem, tedy proměnlivá) 2) další část – analogie kortikální části sběrného kanálku – voda resorbována v závislosti na hladině ADH (akvaporin 2) Transport vody v tubulech Sběrný kanálek 1) kortikální úsek – voda resorbována v závislosti na hladině ADH (akvaporin 2), izotonicita okolního intersticia 2) medulární úsek – voda resorbována v závislosti na hladině ADH (akvaporin 2), hypertonicita okolního intersticia Tonicita vytékající tekutiny závisí na aktuální hladině ADH. Protiproudový systém ledvin Protiproudový systém ledvin Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology Vznik hyperosmolarity dřeně – role Henleovy kličky 1) Aktivní transport Na+ a kotransport Na+ s K+ a Cl- z tlusté vzestupné části Henleovy kličky – gradient až 200 mOsm/l 2) Neprostupnost vzestupného raménka Henleovy kličky pro H2O diuretika (např. furosemid) Protiproudový systém ledvin 2) Neprostupnost vzestupného raménka Henleovy kličky pro H2O 3) Prostupnost sestupného raménka Henleovy kličky pro H2O Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology Protiproudový systém ledvin Vznik hyperosmolarity dřeně – role Henleovy kličky 1) Aktivní transport Na+ a kotransport Na+ s K+ a Cl- z tlusté vzestupné části Henleovy kličky – gradient až 200 mOsm/l Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology Protiproudový systém ledvin Vznik hyperosmolarity dřeně – role Henleovy kličky 2) Neprostupnost vzestupného raménka Henleovy kličky pro H2O 3) Prostupnost sestupného raménka Henleovy kličky pro H2O 1) Aktivní transport Na+ a kotransport Na+ s K+ a Cl- z tlusté vzestupné části Henleovy kličky – gradient až 200 mOsm/l Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology Protiproudový systém ledvin Vznik hyperosmolarity dřeně – role Henleovy kličky Protiproudový systém ledvin Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition Vznik hyperosmolarity dřeně – role vasa recta Vznik hyperosmolarity dřeně – role vasa recta Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology Protiproudový systém ledvin Vznik hyperosmolarity dřeně – role močoviny Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology Protiproudový systém ledvin pasivně dále pro výstup urey neprostupné facilitovaná difúze (přes UT-A1 – regulováno ADH) Vodní diuréza - vzniká po vypití většího množství hypotonické tekutiny - samo požití  malý ↓ sekrece ADH - resorpce vody  ↓ osmolarity plazmy – osmoreceptory hypotalamu  významný ↓ sekrece ADH  ↓ resorpce vody v tubulu  ↑ diurézy Otrava vodou Vodní diuréza - stav, kdy je v čase přijato větší množství vody než lze vyloučit (maximální diuréza cca 16 ml/min) -  otok buněk až příznaky otravy vodou - může vzniknout i iatrogenně Osmotická diuréza - vzniká při přítomnosti většího množství neresorbovaných solutů v renálních tubulech - neresorbované soluty (např. glukóza u diabetes mellitus) v proximálním tubulu  osmotický efekt – voda zadržována v tubulu - transepiteliální gradient pro Na+ klesá (Na+ v tubulu ve větším množství vody)  zástava jeho resorpce v Na+ proximálním tubulu  Na+ zadržováno v tubulu ~ další osmotická nálož  další zadržování vody v tubulu Osmotická diuréza - více izotonické tekutiny s větším celkovým obsahem Na+ do Henleovy kličky  pokles resorpce solutů v ascendentním raménku po dosažení hraničního koncentračního gradientu pro resorpci Na+  snížení hypertonicity dřeně - více tekutiny teče i dalšími částmi tubulu + pokles hypertonicity dřeně  snížení resorpce vody i ve sběrném kanálku  zvýšená diuréza, moč se zvýšeným obsahem solutů Řízení činnosti ledvin Řízení průtoku krve ledvinami Řízení průtoku krve ledvinami 1) Myogenní autoregulace 2) Nervová regulace 3) Humorální regulace Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition - dominuje - udržováním stabilního průtoku při různých systémových tlacích zajišťuje stabilní činnost ledvin Řízení průtoku krve ledvinami 1) Myogenní autoregulace 2) Nervová regulace - podřízena potřebám systémového oběhu - sympatikus - noradrenalin lehká zátěž (emoční i fyzická) + vzpřímená polohy těla   sympatického tonu   tonu v. aff. i eff.   průtoku ledvinami, ale bez snížení GFR ( FF) sympatický tonus významně  během anestezie, vlivem bolesti, vážného krvácení, ischemie mozku apod. (GFR už pak může ) Řízení průtoku krve ledvinami u zdravých osob – minoritní význam 3) Humorální regulace - podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin - noradrenalin, adrenalin (z dřeně nadledvin) Řízení průtoku krve ledvinami  konstrikce aff. a eff. arterioly   průtok krve ledvinami a GFR v souladu se  aktivitou sympatiku (význam tedy malý s výjimkou vážných stavů, např. závažného krvácení) 3) Humorální regulace - podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin - noradrenalin, adrenalin Řízení průtoku krve ledvinami - endotelin  konstrikce aff. a eff. arterioly   průtok krve ledvinami a GFR  konstrikce aff. a eff. arterioly   průtok krve ledvinami a GFR uvolňován lokálně z poškozeného endotelu (fyziologicky význam při hemostáze; patologicky je jeho hladina zvýšena např. při preeklampsii, akutním selhání ledvin, chronické urémii) 3) Humorální regulace - podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin - NO (z endotelu) Řízení průtoku krve ledvinami - prostanglandiny (PGE2, PGI2), bradykinin kontinuální bazální produkce  vazodilatace v ledvině  stabilní úroveň průtoku krve ledvinami a GFR  vazodilatace fyziologicky minoritní význam omezují vliv vazokonstrikčních působků, což zabraňuje velkému  průtoku krve ledvinou a GFR nesteroidní antiflogistika během stresu (chirurgický výkon,  objemu tekutin) může  významný  GFR 3) Humorální regulace - podílí se na řízení systémového tlaku a řízení tělesných tekutin - Renin-angiotensinový systém Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition Řízení průtoku krve ledvinami Renin-angiotensinový systém vazokonstrikce (více eff. a.) žízeň, ADH  Na+ v plazmě  TK  aktivita sympatiku ( rec.) Řízení průtoku krve ledvinami pokles průtoku ledvinou, ale  GFR (obvykle ale během  TK či depleci tekutin, takže spíše prevence  GFR +  tubulární reabsorpce Na+ a vody díky  Pc v peritubulárních kapilárách) Řízení průtoku krve ledvinami Tubuloglomerulární zpětná vazba Ganong´s Review of Medical Physiology, 23rd edition Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology 3) Humorální regulace Řízení činnosti ledvin Řízení glomerulární filtrace Řízení tubulární resorpce GFR = Kf  čistý filtrační tlak GFR = Kf  (PG + πB – PB – πG) Řízení glomerulární filtrace Řízení tubulární resorpce Glomerulotubulární rovnováha - zajišťuje rovnováhu mezi glomerulární filtrací a tubulární resorpcí 1) Lokální regulace 2) Nervová regulace 3) Humorální regulace 1) Lokální regulace Řízení tubulární resorpce Fyzikální síly působící v peritubulárních kapilárách a intersticiu 1) Lokální regulace TRR = Kf  čistá resorpční síla - ↑ Kf  ↑ TRR a naopakKf - fyziologicky poměrně stabilní Řízení tubulární resorpce Fyzikální síly působící v peritubulárních kapilárách a intersticiu 1) Lokální regulace TRR = Kf  čistá resorpční síla - TK (↑ TK  ↑ Pc  ↓ TRR)Pc - odpor aff. a eff. arterioly - π v plazměπc - filtrační frakce Řízení tubulární resorpce Fyzikální síly působící v peritubulárních kapilárách a intersticiu 1) Lokální regulace Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology Řízení tubulární resorpce Fyzikální síly působící v peritubulárních kapilárách a intersticiu – změny v intersticiu (Pif a πif) 1) Lokální regulace Guyton  Hall. Textbook of Medical Physiology ↑ Pif ↓ πif ↑ resorpce  ↓ Pif a ↑πif  ↓ backleak Řízení tubulární resorpce Tlaková natriuréza a tlaková diuréza 1) Lokální regulace - vzestup vylučování soli a vody při zvýšení TK fyziologicky v běžném rozsahu změn TK je vliv na diurézu minimalizován autoregulací průtoku ledvinami/GFR vs. narušení autoregulace (onemocnění ledvin) - mechanismy: ↑ GFR ↓ TRR ↓ tvorba angiotenzinu II ↑ TK  mírné ↑ Pc  ↑ Pif  ↑ backleak  ↓ TRR Řízení tubulární resorpce 2) Nervová regulace Sympatikus - i při malém zvýšení aktivity (přes α-rec. v epiteliích):  konstrikce aff. i eff. arterioly  ↓ průtoku ledvinami  ↓ Pc  ↑ TRR přímo přes ↑ resorpce Na+ v proximálním tubulu, vzestupném raménku Henleovy kličky a snad i v distálnějších částech tubulu - při výrazném zvýšení aktivity nepřímo:  ↑ resorpce soli a vody Řízení tubulární resorpce 3) Hormonální regulace - význam – umožňuje regulovat resorpci jednotlivých solutů samostatně (jiné mechanismy nespecificky ovlivňují celkovou resorpci!) Aldosteron Angiotenzin II Natriuretické peptidy (zejména ANP) Antidiuretický hormon Parathormon Urodilatin (renální NP) Řízení tubulární resorpce Aldosteron Angiotenzin II 3) Hormonální regulace Řízení tubulární resorpce Natriuretické peptidy (zejména ANP) protažení buněk srdečních síní  ↑ sekrece ANP:  ↓ sekrece reninu  ↓ angiotenzinu II  ↓ TRR (městnavé srdeční selhání)  ↓ resorpce soli a vody přímo (hlavně ve sběracích kanálcích) 3) Hormonální regulace Řízení tubulární resorpce Antidiuretický hormon (ADH) - řízení vylučování vody ↑ osmolality plazmy (osmoreceptory)  ↑ sekrece ADH – V2 receptory  splynutí váčků s vodními kanály (akvaporiny 2) s luminální membránou epitelií  ↑ resorpce vody po osmotickém gradientu 3) Hormonální regulace Řízení tubulární resorpce Parathormon - řízení vylučování Ca2+ ↓ kalcémie  ↑ sekrece parathormonu:  ↑ tubulární resorpce Ca2+ (hlavně v distálním tubulu, asi i v Henleově kličce)  ↓ tubulární resorpce fosfátu v proximálním t.  ↑ tubulární resorpce Mg2+ v Henleově kličce 3) Hormonální regulace