přenos Buněk

přehled Anatomie Ledvin a Renální Transportní Systémy

Protože znalosti z anatomie ledvin a renálních epiteliálních buněk dopravních systémů je předpokladem pro pochopení, jak drogy ovlivňují vylučovací funkci ledvin, je vhodné, aby přezkum těchto aspektů renální fyziologie, než protahování na téma ledvin farmakologie. Další informace o základní biologii ledvin naleznete v článcích renální cirkulace; bariéra glomerulární filtrace: od molekulární biologie po regulační mechanismy; Molekulární základ vylučování draslíku ledvinami.

Pro dané látky, schopnost odpovídat příjem plus rychlost výroby s rychlost eliminace je zásadní pro udržení tělesné tekutiny složení v rámci přísných omezení, a proto je kriticky důležité pro přežití. Úloha ledvin v tomto úkolu je prvořadá. Ledvinové filtry, procesem zvaným glomerulární filtrace, obrovské množství vody a rozpuštěných rozpuštěných látek, reabsorbuje většinu toho, co je filtrováno, přesto zanechává a vylučuje do močového prostoru správné množství každé látky k udržení homeostázy. U zdravých, mladých dospělých, dvě ledviny společně produkují přibližně 120 ml min−1 filtrátu (což je normální glomerulární filtrace (GFR)); je však pouze přibližně 1 ml min−1 v moči se vylučuje. Více než 99% objemu filtrátu je tedy reabsorbováno. Tento proces je energeticky náročný; proto i přes skutečnost, že ledviny tvoří pouze 0,5% tělesné hmotnosti, spotřebovávají 7% celkového příjmu kyslíku v těle.

V glomerulárních kapilárách, plazma voda je vynuceno tím, že hydrostatický tlak prostřednictvím ultrafilter, která se skládá ze tří komponent v sérii – fenestrované endotelové buňky, noncellular bazální membrány, a štěrbinové membrány tvořen speciální epitelové buňky tzv. podocyty, které těsně obklopují glomerulární kapiláry. „Operační“ střední průměr glomerulárního „póru“ je přibližně 4 nm. V důsledku toho se molekuly s účinným průměrem >4 nm stále více zachovávají, jak se zvyšuje efektivní průměr molekuly. Tak, atomy a nízké molekulové hmotnosti molekul projít s filtrované vody do bowmanova prostoru (Obrázek 2); vzhledem k tomu, že ve zdravé ledviny buněčné prvky a vysoká molekulová hmotnost makromolekuly v krvi jsou většinou vyloučeny z močového prostoru filtru. Filtrovaná tekutina se tedy označuje jako ultrafiltrát.

jakmile se vytvoří, ultrafiltrát proudí do proximálního tubulu (PT), který sousedí s Bowmanovým prostorem (Obrázek 2). PT má spletitou cestu v kůře ledvin, až nakonec tvoří přímo část, která vstupuje renální dřeně (Obrázek 1, střední panel). PT je odpovědný za většinu reabsorpce, například, přibližně 65% filtrovaného Na+ se zpětně resorbuje tady, protože PT je vysoce propustná pro vodu, voda je reabsorbována společně s elektrolyty.

dále PT mění morfologii a tvoří sestupnou tenkou končetinu (DTL). DTL se ponoří hluboko do dřeně a udělá vlásenku, aby se stala vzestupnou tenkou končetinou (ATL). V renální dřeni ATL mění morfologii tak, aby se stala silnou vzestupnou končetinou (Tal) (Obrázek 1, střední panel). Spolu, přímá část PT spolu s DTL, ATL, a TAL tvoří strukturu tvaru U zvanou smyčka Henle. Tal má velkou reabsorpční kapacitu a je zodpovědný za zachycení přibližně 25% filtrovaného Na+.

je Nejdůležitější, TAL prochází mezi aferentní a eferentní arterioly, které v ideálním případě pozice TAL poslat chemické signály, aby vas afferens stejné nefronu (obrázky 1 a 2, střední panel). V tomto ohledu plaketa specializovaných epiteliálních buněk v TAL, nazývaná macula densa, monitoruje koncentraci NaCl vystupující ze smyčky Henle. Pokud tato koncentrace překročí limity, macula densa vysílá chemické signály do aferentní arterioly. Tyto signály zužují aferentní arteriol, který snižuje hydrostatický tlak v odpovídajícím glomerulu a snižuje tak zatížení ultrafiltrátu, které musí nefron zpracovat. Tento homeostatický mechanismus se nazývá tubuloglomerulární zpětná vazba (TGF). Kromě TGF reguluje makula densa uvolňování reninu z juxtaglomerulárních buněk, které jsou umístěny ve stěně aferentních arteriol (Obrázek 2). Zvýšení a snížení dodávky NaCl do makuly densa inhibuje a stimuluje uvolňování reninu. Renin působí na angiotensinogen za vzniku angiotensinu I; a angiotensin konvertujícího enzymu (ACE) přeměňuje angiotensin I na angiotensin II. Protože angiotenzin II má dalekosáhlé účinky na kardiovaskulární, autonomní nervový a ledvin, macula densa mechanismus může hluboce ovlivnit homeostázu.

Jen distální k macula densa, kanálek opět změny morfologie tvoří distální tubulus (DCT) (Obrázek 1, střední panel). Stejně jako u TAL, DCT aktivně transportuje NaCl, ale není propustný pro vodu. To umožňuje jak TAL, tak DCT produkovat zředěnou moč. DCT z různých nefronů se vyprazdňují do systému sběrných kanálů pomocí spojovacích tubulů (Obrázek 1, prostřední panel). Prostřednictvím souhry složitých mechanismů zajišťují sběrné kanály přesnou modulaci ultrafiltrátového složení a objemu. Právě zde aldosteron (adrenální steroid) a vazopresin (také nazývaný antidiuretický hormon) regulují vylučování elektrolytu a vody.

epitelové buňky lemující tubuly nefronu mají apikální membránu (v kontaktu s tubulární tekutinou)a bazolaterální membránu (v kontaktu s intersticiální tekutinou) (Obrázek 2). Apikální membrána vykazuje mikrovilli (Obrázek 2), které se společně nazývají „okraj štětce“.“Okraj štětce enormně zvětšuje povrchovou plochu reabsorpce ultrafiltrátu. Proces reabsorpce je iniciováno Na+, K+–Atpázy (také volal Na+ čerpadlo) v bazolaterální membráně, která hydrolyzuje adenosin 5′-trifosfát (ATP) a používá této chemické energie na transport Na+ do intersticiálního prostoru a současně K+ do buňky. To vytváří dovnitř směřující elektrochemický gradient pro Na+ přes buněčnou membránu a většina transportu ledvinami je přímo nebo nepřímo poháněna tímto gradientem. V tomto ohledu, energie v Na+ gradientu je využita různými mechanismy, například tím, že apikální transportéry, které cotransport rozpuštěných látek v tubulárních lumen proti jejich elektrochemické gradienty do ledvin epitelové buňky. Tyto cotransporty se nazývají symporters a proces se nazývá symport nebo cotransport. Důležité příklady zahrnují symportéry, které kotransport na + s glukózou, Na + S H2PO4 -, Na + s aminokyselinami, Na + s Cl – a Na+ S K + a Cl -. Symportéry tak zprostředkovávají pohyb na+ a kotransportovaných rozpuštěných látek z tubulárního lumenu do buňky. Kromě symporters, apikální membrány může vyjádřit countertransporters, tzv. antiporters, které nesou Na+ do buňky při současně pohybuje cílené rozpuštěných látek do tubulární lumen pro vylučování (proces známý jako countertransport nebo antiport). Ukázkovým příkladem by byl výměník na+–H+ (NHE), jehož existuje více izoform. Konečně, vnitřní gradient na+ může být přímo využit apikálními epiteliálními kanály Na+ (ENAC), které umožňují dovnitř difúzi luminálního Na + do epiteliálních buněk. Jakmile je uvnitř buňky, reabsorbovaný Na + opouští bazolaterální membránu do intersticiálního prostoru. I to je řízený převážně Na+ pumpy, ale může také zahrnovat další typy dopravních systémů v závislosti na segmentu nefronu; například v PT, bazolaterální sodný-hydrogenuhličitan kotransportéru (NBC) účastní.

na + vázané symportory v apikálních membránách zvyšují intracelulární koncentrace jejich ko-substrátů v renálních epiteliálních buňkách. Pokud jsou tyto ko-substráty propustné pro membránu, jednoduše difundují přes bazolaterální membránu do intersticiálního prostoru. Pokud tomu tak není, dochází k jejich pohybu do intersticiálního prostoru prostřednictvím zprostředkovaného transportu, který může zahrnovat specifické symportéry, antiportéry, uniportéry (nese látku bez partnera) nebo kanály.

Jako Na+ a dalších rozpuštěných látek se hromadí v intersticiální prostor, osmotický tlakový gradient, který tvoří přes epitelové buňky, a protože některé epitelové buňky jsou propustné pro vodu, voda může difundovat přes buněčnou do intersticiálního prostoru (transcellular dráhy). V tomto ohledu se voda pohybuje specifickými vodními kanály (aquaporiny-kterých je mnoho typů) umístěných jak v apikální, tak v bazolaterálních buněčných membránách. Navíc v některých segmentech nefronu může voda difundovat mezi epiteliálními buňkami (paracelulární dráha). Jak voda difunduje z tubulárního lumenu do intersticiálního kompartmentu, zvyšuje se koncentrace dalších rozpuštěných látek zbývajících v tubulární tekutině. To pak poskytuje gradient pro difúzi těchto látek do intersticiálního prostoru. Znovu, toto může nastat přes oba transcellular (prostá difuze, symporters, antiporters, uniporters, a programy) a paracellular cesty; nicméně, některé rozpuštěných látek (např. kreatininu) nemůže jednat buď transcellular nebo paracellular drah a proto jsou zachovány v tubulární lumen a vylučován v moči. Konečně, hromadění vody a rozpuštěných látek v intersticiální prostor zvyšuje intersticiální hydrostatický tlak, který pohání reabsorbována materiálu do peritubulárních kapilár pro znovunabytí do těla. Podrobnější přehled anatomie a fyziologie ledvin viz Reilly and Jackson (2011).