Fiziologija bubrega
- 1. Fiziologija bubrega Sistem organa za izlu?ivanje ima ulogu da ? filtrira krv koja neprestano kru?i telom da bi regulisao njen sastav ? i da bi preko mokra?e koju proizvode bubrezi van organizma izbacio vi?ak vode i soli, ? kao i otrovne proizvode i otpadne produkte metabolizma ?ije bi nagomilavanje u organizmu bilo ?tetno. Iako se mokra?a izbacuje van organizma samo u toku mokrenja, neprestano se proizvodi: ? bubrezi filtriraju svu krv koja te?e na?im telom na svakih 4-5 minuta. ? Kako svaki bubreg ima oko 1 250 000 nefrona, pribli?no 2,5 miliona funkcionalnih jedinica filtriraju krv i proizvode mokra?u. U procesu stvaranja mokra?e mo?emo razlikovati ?etiri osnovne faze: 1) bubre?na arterija nakon vi?estrukog grananja dovodi krv u glomerule; 2) u glomerulima nastaje ultrafiltrat plazme koja ulazi u Bowman-ovu ?auru i sastav odvodnih kanali?a; 3) u odvodnim kanali?ima se filtrat menja procesima reapsorpcije i sekrecije; 4) kona?ni urin napu?ta bubreg kroz mokra?ovod, mokra?nu be?iku i mokra?nu cev.
- 2. Sistem cev?ica u svakom nefronu u proseku je duga?ak oko 3cm i ?irok 0,05mm. Kada bi se raspleli svi tubulusi bubrega njihova du?ina bi iznosila oko 30km. Dok glomerulski filtrat te?e kroz tubule, 99% vode i varijabilne koli?ine rastvorenih materija se normalno reapsorbuju, a mala koli?ina nekih materija se ?e?ernira u tubule. Ono ?to na kraju iza?e iz tubula je urin. Nefron ?isti krvnu plazmu od nepo?eljnih materija tako ?to se veliki deo plazme otfiltrira kroz glomerulsku membranu u tubule. Dok otfiltrirana te?nost prolazi kroz kanali?e, nepo?eljne materije se ne apsorbuju, a po?eljne, posebno voda i ve?ina elekrolita se reapsorbuju kroz plazmu koja proti?e pretubularnim kanali?ima. Renalna frakcija je onaj deo ukupnog minutnog volumena srca koji proti?e kroz bubrege. Izra?ava se u procentima i kod ljudi ima vrednost od 0,12 (12%) do 0,30 (30%). Koli?ina izlu?ivanja pojedinih supstanci mokra?om odre?ena je sa tri bubre?na procesa: 1) glomerularnom filtracijom; 2) reapsorpcijom odre?enih supstanci iz bubre?nih kanali?a u krv; 3) sekrecijom supstanci iz krvi u bubre?ne kanali?e. Stvaranje mokra?e zapo?inj e filtracijom velikih koli?ina te?nosti iz glomerularnih kapilara u Bowman-ovu ?auru. Odnosno, te?nost koja nastaje filtracijom u glomerulu se naziva glomerulski filtrat i ona se uliva u mokra?ni prostor izme?u dva sloja Bowman-ove ?aure. Ve?ina supstanci iz krvne plazme, osim proteina, slobodno se filtrira, pa je njihova koncentracija u glomerularnom filtratu Bowman-ove ?aure gotovo jednaka kao i u krvnoj plazmi, tj. glomerularni filtrat je izotoni?an sa krvnom plazmom. Razlikuju se po tome ?to u glomerularnom filtratu nema eritrocita,
- 3. a proteina ima manje od 0,3g/l, pa se ovakav ultrailtrat naziva jo? i primarna mokra?a. Na popre?nom preseku gra?e glomerularne membrane, tj. membrane glomerulskih kapilara, mogu se uo?iti tri sloja: 1) endotel kapilara; 2) bazalna membrana; 3) sloj epitelnih ?elija koje obla?u spolja?nju povr?inu glomerulskih kapilara. Kapilarne endotelne ?elije su perforirane hiljadama rupica koje se nazivaju fenestre. Drugi sloj je propustljiva bazalna membrana, dok tre?i sloj ove membrane ne ?ini kontinuirani sloj. On je izgra?en od prstiju epitelnih ?elija, koji ome?avaju proreze nazvane ?pukotinaste pore＾. Kroz ove slojeve filtriraju se te?nost i rastvorene supstance, izuzimaju?i proteine i ?elije krvi. Glomerulska kapilarna membrana je permeabilna u odnosu na membrane kapilara ina?e. Kroz glomerularnu membranu se filtrira nekoliko stotina puta vi?e vode i rastvorenih supstanci nego kroz obi?ne kapilarne membrane. Kada filtrirana te?nost prote?e kroz kanali?e, sastav joj se menja zbog reapsorpcije vode i odre?enih supstanci u krv, ali i zbog sekrecije odre?enih supstanci iz peritubularnih kapilara u kanali?e. Sastav mokra?e odre?uju: 1) ultrastrukture glomerularnih kapilara; 2) popre?ni presek kroz glomerularnu membranu. Veli?inu glomerularne filtracije odre?uju: 1) hidrostati?ke i koloidno-osmotske sile koje deluju na glomerularnu membranu (neto-filtracijski pritisak); 2) filtracijski koeficijent glomerularnih kapilara. Neto-filtracijski pritisak uzrokuju: 1) hidrostati?ki pritisak unutar glomerularnih kapilara; 2) hidrostati?ki pritisak u Bowman-ovoj ?auri; 3) koloidno-osmotski pritisak plazmatskih proteina u glomerularnim kapilarima; 4) koloidno-osmotski pritisak proteina u Bowman-ovoj ?auri. Na koloidno-osmotski pritisak u glomerularnim kapilarima uti?u:
- 4. 1) koloidno-osmotski pritisak arterijske plazme; 2) udeo plazme koji se filtrira kroz glomerularne kapilare (filtracijska frakcija). Sa povi?enjem, odnosno sni?enjem glomerularnog hidrostati?kog pritiska pove?ava se, odnosno smanjuje minutna glomerularna filtracija. Veliki bubre?ni protok krvi obezbe?uje dovoljno plazme za odr?avanje velike minutne glomerularne filtracije koja je potrebna za nadzor nad volumenom telesnih te?nosti, nad koncentracijom njihovih sastojaka. Prilikom promena bubre?nog arterijskog pritiska postoji autoregulacija bubre?nog protoka krvi i minutne glomerularne filtracije. Proksimalni kanali?i reapsorbuju
- 5. oko 65% filtriranog natrijuma, hlorida, hidrogenkarbonata i kalijuma, i prakti?no svu glukozu, aminokiseline (glukoza ostaje samo u tragovima, i to 0,01-0,02%), kao i vitamine. Za apsorpciju glukoze, aminokiselina i vitamina je neophodna energija, jer se vra?aju u krv aktivnim transportom, procesom pinocitoze. a u prvoj polovini proksimalnog kanali?a reapsorbuje se natrijum u kotransportu sa glukozom, aminokiselinama i drugim rastvorenim supstancama. U drugoj polovini natrijum se reapsorbuje zajedno sa hloridnim jonima. Proksimalni kanali?i ?e?erniraju u tubularni lumen organske kiseline i baze, poput ?u?nih soli, oksalata, urata i kateholamina, kao i vodonikove jone. Silazni krak tankog segmenta Henle-ove petlje je veoma propustan za vodu, a umereno propustan za ve?inu rastvorenih supstanci, uklju?uju?i ureu i natrijum. Pribli?no 20% filtrirane vode reapsorbuje se u tankom silaznom kraku. Tanki i debeli deo uzlaznog kraka skoro su nepropusni za vodu, ?to je va?no za stvaranje koncentrovane mokra?e. Debeli segment Henle-ove petlje reapsorbuje oko 25% filtriranog natrijuma, hlorida i kalijuma, znatne koli?ine kalcijuma, hidrogenkarbonata i magnezijuma. Ovaj segment ?e?ernira vodonikove jone . Reapsorpcijska mo? tankog segmenta uzlaznog kraka mnogo je manja od reapsorpcijske mo?i debelog segmenta. U distalnom kanali?u se vr?i reapsorpcija vode i elektrolita, Po?etni distalni kanali? reapsorbuje natrijum, hloride, kalcijum i magnezijum, a uop?te ne propu?ta vodu i ureu. Zavr?ni distalni kanali? i kortikalnu sabirnu cev izgra?uju dve razli?ite vrste epitelnih ?elija, glavne i umetnute. Glavne reapsorbuju natrijumove jone iz lumena i ?e?erniraju kalijumove jone u lumen. Umetnute reapsorbuju kalijumove i hidrogenkarbonatne jone iz lumena i ?e?erniraju vodonikove jone u lumen. Reapsorpcija vode iz ovog segmenta je pod nadzorom antidiuretskog hormona ili vazopresina (ADH). Ovo predstavlja takozvanu nervno-humoralnu kontrolu. Naime, vazopresin, koji se stvara u hipotalamusu, a skladi?ti u neurohipofizi, osloba?a se na stimulaciju osmoreceptora, i pri njegovoj visokoj vrednosti tubularni segmenti su propusni za vodu i dolazi do inhibicije retencije natrijuma. Kada nema antidiuretskog hormona, oni uop?te ne propu?taju vodu. Na taj na?in se nadzire stupanj razre?ivanja ili koncentrovanja mokra?e. Medularne sabirne cevi aktivno reapsorbuju natrijum i aktivno ?e?erniraju vodonikove jone. Unutra?nja medularna sabirna cev propusna je za ureu koja se reapsorbuje. Reapsorpciju vode iz medularnih sabirnih cevi nadzire ADH.
- 6. Neto-reapsorpcijska sila skup je hidrostati?kih i koloidno-osmotskih sila koje pogoduju reapsorpciji kroz zid peritubularnih kanala ili joj se opiru. Te sile obuhvataju: 1) hidrostati?ki pritisak unutar peritubularnih kapilara koji se opire reasorpciji; 2) hidrostati?ki pritisak u bubre?nom intersticijumu koji pogoduje reasorpciji; 3) koloidno-osmotski pritisak plazmatskih proteina u peritubularnim kapilarima koji pogoduje reasorpciji; 4) koloidno-osmotski pritisak proteina u bubre?nom intersticijumu koji se opire reasorpciji. Sile koje pove?avaju reasorpciju u peritubularne kapilare, pove?avaju i reasorpciju iz bubre?nih kanali?a. Hemodinami?ke promene koje ko?e reasorpciju u peritubularne kapilare, ko?e i tubularnu reasorpciju vode i rastvorenih supstanci. Aldosteron pove?ava reasorpciju natrijuma i sekreciju kalijuma. Naro?ito deluje na glavne epitelne ?elije zavr?nog distalnog kanali?a i sabirne cevi. Angiotenzin II pove?ava reasorpciju natrijuma i vode, on pospe?uje lu?enje aldosterona, su?ava eferentne arteriole. Tako?e, jednako pospe?uje reasorpciju natrijuma u proksimalnim kanali?ima, Henle-ovom petljama i distalnim kanali?ima. ADH pove?ava reasorpciju vode pove?avaju?i propusnost zavr?nog distalnog kanali?a i sabirne cevi, tako da kada nema ADH bubrezi izlu?uju velike koli?ine razre?ene mokra?e. Aktivacija simpati?kog nervnog sastava pove?ava reasorpciju natrijuma. Kad je osmolarnost telesne te?nosti ve?a od normalne vrednosti, zadnji re?anj hipofize lu?i vi?e ADH, i time omogu?ava reasorpciju velikih koli?ina vode ?to dovodi do smanjenja volumena mokra?e, a da se pritom znatnije ne promeni brzina izlu?ivanja rastvorenih supstanci. Kada je u telu smanjena osmolarnost telesne te?nosti, smanjuje se lu?enje ADH i time se ujedno smanjuje propusnost za vodu u zavr?nim distalnim kanali?ima i u sabirnim cevima, zbog ?ega se izlu?uju velike koli?ine razre?ene mokra?e. Te?nost koja napu?ta Henle-ovu petlju je razre?ena, ali postaje koncentrovana kada se voda reapsorbuje iz zavr?nog distalnog kanali?a i sabirne cevi. Kada je vrednost ADH visoka, osmolarnost mokra?e je pribli?no jednaka osmolarnosti u bubre?nom medularnom intersticijumu. Urea, koja se iz unutra?nje medularne sabirne cevi reapsorbuje u intersticijumovu te?nost, ulazi u Henle-ovu petlju, a zatim se kroz distalni kanali?, kortikalnu i spolja?nju medularnu sabirnu cev vra?a u unutra?nju medularnu sabirnu cev. Recirkulacija uree omogu?ava da se urea zarobi u bubre?noj sr?i, ?ime doprinosi hiperosmolarnosti bubre?ne sr?i.
- 7. Sekundarna mokra?a, kao finalna mokra?a, nastala delovanjem mehanizama za koncentrovanje i razre?ivanje mokra?e, izlu?uje se mehanizmom koji se ogleda u pove?avanju propustljivosti epitelnih ?elija distalnog i sabirnog dela kanali?a za vodu. Pod uticajem vazopresina, kada razre?ena te?nost iz uzlaznog kraka Henle-ove petlje pre?e u distalni i sabirni deo, voda difunduje u pretubularnu te?nost, prema vi?em osmolaritetu. Joni sulfata, fosfata i nitrata reapsorbuju se kao joni urata. Pri reasorpciji fosfata va?nu ulogu ima i hormon paratiroidne ?lezde, kao inhibitor apsorpcije . Kreatinin, urea, urati (soli nokra?ne kiseline) i drugi produkti katabolizma azotnih jedinjenja se uglavnom ne apsorbuju. Povratna sprega bubrezi C telesna te?nost deluje tako da spre?ava trajno skupljanje soli i vode u telu pri njihovom pove?anom unosu. Sve dok je funkcija bubrega normalna, velike promene unosa soli i vode uzrokova?e samo male promene volumena krvi, sr?anog minutnog volumena i arterijskog pritiska. U slu?aju kada je unos te?nosti manji od normalnog, postoji mogu?nost smanjenja volumena krvi i sni?avanja arterijskog pritiska. ?ak i malo sni?enje krvnog pritiska uzrokuje veliko smanjenje izlu?ivanja mokra?e, a to omogu?ava odr?avanje ravnote?e te?nosti uz minimalne promene krvnog pritiska i volumena krvi. Odr?avanje acido-bazne ravnote?e C stalna koncentracija vodonikovih jona omogu?ena je time ?to bubrezi izlu?uju mokra?u pH vrednosti od 4,5 do 8,5. To predstavlja deo puferskog sistema organizma, koji je omogu?en sekrecijom vodonikovih jona koja se odvija du? kanali?a nefrona, sekrecijom amonijaka, sintezom ugljene kiseline, reapsorpcijom natrijuma. Prema tome, vodonikovi joni se neutrali?u bikarbonatnim, fosfatnim i amonija?nim puferskim sistemima. Sposobnost neutralizacije toksi?nih jedinjenja, kao ?to su fenoli, koji se u jetri i bubrezima vezuju sa sumpornom kiselinom pri ?emu grade estre, i kao takvi bivaju izlu?eni. Bubrezi, tako?e, uzimaju?i aminokiseline iz krvne plazme, koriste ih za sintezu specifi?nih proteina.