Biochemické aspekty funkce ledvin Pavla Balínová

Přehled Funkce jednotlivých částí nefronu Ledviny a vnitřní prostředí objem ECT složení ECT Vylučování dusíkatých katabolitů Ledviny a endokrinní systém Ledviny a intermediární metabolismus

Funkce ledvin udržování stálého objemu ECT a ICT, její osmolarity, pH, koncentrace iontů vylučování katabolitů a cizorodých látek Z toho vyplývá: rychlý průtok krve ledvinami →↑ spotřeba O2 ledvinami vysoká spotřeba Glc, dále FA, laktátu, Pyr a glukogenních AA V ledvinách probíhá glomerulární filtrace, tubulární resorpce a sekrece.

Nefron jako funkční jednotka v ledvině Obrázek byl převzat z http://en.wikipedia.org/wiki/Renal_tubule#Renal_tubule

Glomerulární filtrace I Pasivní děj - krevní plazma je filtrována přes molekulární síto: endotel kapilár bazální membrána: kolagen IV, glykoproteiny (fibronektin a laminin), GAG výběžky podocytů neomezeně prochází molekuly do Mr 5000 bez výrazného náboje negativní náboj bariéry odpuzuje negativně nabité částice (albumin)

Glomerulární filtrace II míra glomerulární filtrace u dospělého je 2 ml/s = 120 ml/min = cca 160-180 l/den Primární moč: s výjimkou proteinů je identická s plazmou obsahuje i některé proteiny, které jsou pak resorbovány v tubulech (α2 a β2 mikroglobulin, lysozym) při zánětech ledvin se rozšiřují póry → bílkoviny do moči (proteinurie)

Tubuly – dokonalá analytická laboratoř analyzují primární moč a aktivně upravují její složení zpětnou resorpcí tubulární sekrecí na těchto dějích se podílí mnoho aktivních a pasivních transportérů hormonální regulace (ADH, aldosteron)

Proximální tubulus místo obligatorní (na hormonech nezávislé) resorpce: většiny Na+, Cl-, K+ a HCO3- asi 70% vody veškeré glukózy a aminokyselin Na+ je resorbován aktivně, voda, chloridy a bikarbonát jej pasivně sledují. glukóza a AA jsou resorbovány sekundárně aktivním transportem přes specifické transportéry močovina se do krve vrací pasivně (difúze)

Henleova klička její funkcí je vytvářet hyperosmolární prostředí ve dřeni ledvin, které pak umožní koncentrovat moč ve sběracím kanálku Protiproudový multiplikační systém sestupné raménko propustné pro vodu, naopak se do tubulu dostává močovina → ↑osmolarita vzestupné raménko je nepropustné pro vodu, ale je propustné pro Na+ a Cl- → ↓osmolarita zde se resorbuje dalších 20% filtrované vody

Osmotický gradient v Henleově kličce mosmol/l Osmotický gradient se tvoří tím více, čím hlouběji zasahuje Henlova klička do dřeně ledvin…

Distální tubulus resorpce Na+ a exkrece K +, závislá na aldosteronu zvyšuje zadržování Na+ a tekutin, zvyšuje vylučování K + působí v jádře indukci Na+/ K+ ATPázy na bazolaterální membráně zvyšuje sekreci H+

Sběrací kanálek finálně rozhoduje o objemu a osmolaritě definitivní moči ADH ovlivňuje propustnost sběracího kanálku (aquaporiny) pro vodu: v jeho přítomnosti se moč koncentruje, jak prochází hyperosmolární dření v nepřítomnosti ADH se voda neresorbuje, moč zůstává hypotonická

Transportní procesy v distálním tubulu a sběracím kanálku Obrázek byl převzat z http://www.mfi.ku.dk/ppaulev/chapter25/Chapter%2025.htm

Metabolismus vody – obligátní resorpce ze 180 l glomerulárního filtrátu denně: 60 - 70% (110-130 l) je obligátně resorbováno v proximálním tubulu asi 20% (40 l) v protiproudovém systému Henleovy kličky zbude asi 20 l hypotonické moči, která přijde do distálního tubulu… ...zde začíná prostor pro možnou regulaci

Regulace objemu a osmolarity definitivní moči …do distálního tubulu přichází denně asi 20 - 30 l hypotonického filtrátu aldosteron - resorpce Na+ a vylučování K+ ADH - propustnost sběracího kanálku pro vodu definitivní moč: objem: 0,5 - 2 l/den, osmolarita: 100 - 1400 mosm/l, dle potřeb organismu tak, aby se udržela izovolemie

Poruchy objemu a osmolarity moči Polyurie > 3 l/24 hod, znamená časté a hojné močení vyskytuje se zvl. u úplavice močové (diabetes insipidus), u diabetes mellitus, u chronických zánětů ledvin a močového měchýře Oligurie < 0,5 l/24 hod, je snížená produkce moči (dehydratace, renální selhání, zvětšená prostata) Anurie < 0,1 l/24 hod, může být příznakem tumoru nebo močového kamene/ů → neschopnost se vymočit

Izoionie - stálost iontového složení Na+: aktivní transport je motorem pro udržení stálého objemu ECT K+: resorbován v proximálním tubulu secernován v distálním tubulu (aldosteron) antiport s Na+, soutěží s H+ Ca2+: - resorbován účinkem parathormonu (PTH) a kalcitriolu ● fosfáty: - resorpce je inhibována účinkem PTH a kalcitoninu

Ledviny (a plíce) jsou nejdůležitějšími orgány pro udržování ABR Proximální tubulus reabsorpce HCO3- a sekrece H+ enzym karboanhydráza (CA) Čím větší pCO2, tím větší sekrece H+. Distální tubulus H+ -ATPáza secernuje H+ do lumen aldosteron sekreci H+ zvyšuje H+ v moči reaguje s NH3 reaguje s HPO42- pH moči se pohybuje mezi 4,5 – 8,0 PUFRAČNÍ SYSTÉMY

Pufrační systémy v moči

Vylučování dusíkatých katabolitů Močovina (urea) je syntetizována v játrech pasivně prochází membránami má svou roli v protiproudovém systému Amoniak vzniká z Gln, má pufrační funkci v moči Kreatinin vzniká ve svalech, není ani resorbován ani secernován tubuly, používá se proto k vypočtení GF (kreatininová clearance) Kyselina močová je produktem degradace purinů kreatinin kyselina močová

Ledviny jako endokrinní orgán renin-angiotenzinový systém, systém kalikrein-kinin a prostaglandiny ovlivňují především hemodynamiku (viz fyziologie) renin je !enzym! štěpící angiotenzinogen → angiotenzin I → angiotenzin II v kůře nadledvin stimuluje biosyntézu a uvolňování aldosteronu erytropoetin – peptidový hormon secernovaný při hypoxii (↓ pO2) → stimuluje diferenciaci erytroblastů → ery kalcitriol (vitamin) D3: v kůži ze 7-dehydrocholesterolu vzniká cholekalciferol, v játrech 25-hydroxylace, následně v ledvinách 1-hydroxylace za vzniku aktivního kalcitriolu (1,25 –dihydroxy-cholekalciferol)

Systém renin-angiotenzin-aldosteron Obrázek byl převzat z http://www.mfi.ku.dk/ppaulev/chapter24/Chapter%2024.htm

Úloha ledvin v metabolismu metabolicky aktivní jsou hlavně tubulární epitelie ATP pro aktivní transporty pochází z aerobní oxidace laktátu, glutaminu a FA za hladovění významný orgán glukoneogeneze (Gln, laktát, glycerol, Fru) ledviny vychytávají glutamin z plazmy ↓ glutamináza glutamát + NH3 MOČ ↓ glutamátdehydrogenáza 2-oxoglutarát + NH3 MOČ ↓ citrátový cyklus Pozn. glutamináza je lokalizována ve vnitř. mitoch. membráně a je aktivována kortizolem a katecholaminy.

Renální selhání hyperkalémie vzestup plazmatických koncentrací urey a kreatininu tendence k acidóze změny v objemu ECT u chronické RI též anémie (erytropoetin) a postižení kostí (vit. D)

Vyšetřování moči Fyzikální vyšetření: objem, hustota, barva, zápach, pěna, pH Chemické vyšetření: ionty: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Li+, Cl-, fosfáty dusíkaté metabolity: urea, kreatinin, kyselina močová bílkovina, glukóza, ketolátky, enzymy, hormony Funkční vyšetření ledvin: kreatininová clearance Mikroskopické vyšetření: neorgánové součásti (krystaly solí) a orgánové součásti (buňky) Mikrobiologické vyšetření: ● přítomnost bakterií, plísní nebo kvasinek

Patologické součásti moči ↑ proteiny → proteinurie (záněty ledvin nebo dolních močových cest, těhotenství) fyziologicky se denně vyloučí asi 150 mg proteinů ↑glukóza → glykosurie (diabetes mellitus, emoční stres) ledvinový práh pro Glc je asi 9 – 10 mmol/l ↑ketolátky → ketonurie (hladovění, diabetes, těhotenství, zvýšený metabolismus tuků) Další patologické součásti: bilirubin, krev (ery, Hb),…

Urolitiáza tvorba močových konkrementů (kamenů) kameny jsou součástí neorgánového močového sedimentu nejčastěji složeny z oxalátu Ca nebo fosforečnanu Ca urátové kameny (z kys. močové) - dna, kyselé pH moči krystaly oxalátu krystaly kyseliny močové Obrázky byly převzaty z http://sediment.d2.cz/ - Atlas močového sedimentu On-line

Souhrn udržují stálý objem a složení ECT (izovolumie, izoionie, izohydrie) vylučují dusíkaté katabolity jsou zdrojem i cílovým orgánem několika hormonů ovlivňují hemodynamiku (TK), ABR, intermediární metabolismus, krvetvorbu, kosti,….