anatomi og fysiologi II

vaskulatur af nyrerne

nyrearterien giver blodstrømmen til nyrerne. Nyrearterien opdeles først i segmentarterier efterfulgt af yderligere forgrening for at danne flere interlobararterier, der passerer gennem nyresøjlerne for at nå barken. De interlobære arterier forgrener sig igen til bueformede arterier, kortikale udstråler arterier og derefter til afferente arterioler. De afferente arterioler tjener omkring 1,3 millioner nefroner i hver nyre.

figur 4. Blodgennemstrømning i nyrerne

det er vigtigt, at blodstrømmen gennem nyrerne er i en passende hastighed for at muliggøre filtrering. Denne hastighed bestemmer, hvor meget opløst stof der tilbageholdes eller kasseres, hvor meget vand der tilbageholdes eller kasseres, og i sidste ende blodets osmolaritet og kroppens blodtryk.

vaskulære omgivende individuelle nefroner

nefroner er de “funktionelle enheder” af nyrerne. Fordi nefroner funktion er at rense blodet og afbalancere bestanddelene i cirkulationen, kræver de naturligvis en tæt forbindelse til blodforsyningen. Filtreringsapparatet i nephronen, Buemandens kapsel, fjerner et stort volumen filtrat fra blodet. Det gør det ved at omgive et højt tryk fenestreret kapillær seng, der er omkring 200 liter i diameter kaldet glomerulus. Glomerulus har usædvanligt højt tryk i forhold til andre kapillære senge. Det er den eneste kapillær seng, der både har en efferent arteriole (i stedet for den forventede efferent venule). Dette høje tryk hjælper med at drive den fortsatte bevægelse af væske fra blodet, over filtreringsmembranen og ind i Buemans kapsel. Glomerulus og Buemans kapsel danner tilsammen nyrecorpusklen.

efter at have passeret gennem nyrekorpusklen danner kapillærerne en anden arteriole, den efferente arteriole. Disse efferente arterioler vil fodre de næste kapillære netværk omkring de mere distale dele af nephron tubule, de peritubulære kapillærer og vasa recta, inden de vender tilbage til det venøse system. Peritubulære kapillærer og vasa recta har et mere standard anatomisk arrangement med afferente arterioler og efferente venuler. På grund af dette har de også et mere typisk blodtryk, hvilket er væsentligt lavere end trykket i glomeruli.

Når filtratet bevæger sig gennem nefronrørene, genvinder disse kapillære netværk de fleste opløste stoffer og vand og returnerer dem til cirkulationen. Da en kapillær seng (glomerulus) dræner ind i et Kar, der igen danner en anden kapillær seng, er definitionen af et portalsystem opfyldt. Dette er det eneste portalsystem, hvor der findes en arteriole mellem den første og anden kapillærseng. (Portalsystemer forbinder også hypothalamus med den forreste hypofyse og blodkarene i fordøjelsesorganerne til leveren.)

figur 3. De to kapillære senge er tydeligt vist i denne figur. Den efferente arteriole er forbindelsesbeholderen mellem glomerulus og peritubulære kapillærer og vasa recta.

regulering af filtratdannelse

filtreringshastigheden er direkte korreleret med mængden af filtrat, der til enhver tid produceres af nyrekroppen. For at øge filtreringen skal blodgennemstrømningen til glomerulus øges, da dette gør det muligt at producere yderligere filtrat. For at reducere filtreringshastigheden reduceres blodgennemstrømningen til glomerulus, da dette følgelig vil reducere trykket i glomerulus og derved begrænse filtratdannelsen. Blodstrømmen til glomerulus reguleres af flere mekanismer.

sympatiske nerver

nyrerne er innerveret af de sympatiske neuroner i det autonome nervesystem via cøliaki og splanchnic nerver. Reduktion af sympatisk stimulering resulterer i vasodilatation og øget blodgennemstrømning gennem nyrerne under hviletilstand. Derfor resulterer en reduktion i sympatisk stimulering i øget urinproduktion. Omvendt ville en stigning i sympatisk stimulering reducere filtrat dannelse og i sidste ende urinproduktion.

når frekvensen af sympatisk stimulering øges, indsnævres den arteriolære glatte muskel (vasokonstriktion), hvilket resulterer i formindsket glomerulær strømning, så mindre filtrering forekommer. Under stressbetingelser øges sympatisk nervøsitet, hvilket resulterer i direkte vasokonstriktion af afferente arterioler (norepinephrin-effekt) såvel som stimulering af binyremedulla. Binyremedulla producerer igen en generaliseret vasokonstriktion gennem frigivelse af adrenalin. Dette inkluderer vasokonstriktion af de afferente arterioler, hvilket yderligere reducerer volumenet af blod, der strømmer gennem nyrerne. Denne proces omdirigerer blod til andre organer med mere umiddelbare behov.

hvis blodtrykket falder, vil de sympatiske nerver også stimulere frigivelsen af renin. Yderligere renin øger produktionen af den kraftige vasokonstriktor angiotensin II. Angiotensin II, som diskuteret ovenfor, vil også stimulere aldosteronproduktion til at forøge blodvolumen gennem tilbageholdelse af mere Na+ og vand. Kun en 10 mm Hg trykforskel over glomerulus er nødvendig for en normal glomerulær filtreringshastighed, så meget små ændringer i afferent arterielt tryk øger eller mindsker glomerulær filtreringshastighed markant.

autoregulering af blodgennemstrømning til nyrer

nyrerne er meget effektive til at regulere blodstrømmen over en bred vifte af blodtryk. Dit blodtryk vil falde, når du er afslappet eller sover. Det vil stige, når du træner. På trods af disse ændringer vil filtreringshastigheden gennem nyren dog ændre sig meget lidt. Dette skyldes to interne autoregulatoriske mekanismer, der fungerer uden indflydelse udefra: den myogene mekanisme og den tubuloglomerulære feedbackmekanisme.

Arteriolemyogen mekanisme

den myogene mekanisme, der regulerer blodgennemstrømningen i nyrerne, afhænger af en egenskab, der deles af de fleste glatte muskelceller i kroppen. Når du strækker en glat muskelcelle, kontraherer den; når du stopper, slapper den af og genopretter sin hvilende længde. Denne mekanisme fungerer i den afferente arteriole, der leverer glomerulus. Når blodtrykket stiger, strækkes glatte muskelceller i arteriolens væg og reagerer ved at trække sig sammen for at modstå trykket, hvilket resulterer i lille ændring i strømmen. Når blodtrykket falder, slapper de samme glatte muskelceller af for at sænke modstanden, hvilket tillader en fortsat jævn strøm af blod.

Tubuloglomerular Feedback

tubuloglomerular feedback mechanism involverer det sidestillede apparat (figur 3) og en parakrin signalmekanisme, der anvender adenosintrifosfat (ATP), adenosin og salpetersyre (NO). Denne mekanisme stimulerer enten sammentrækning eller afslapning af afferente arteriolære glatte muskelceller. Husk, at den distale indviklede tubule er i intim kontakt med glomerulus afferente og efferente arterioler. Specialiserede macula densa-celler i dette segment af tubulen reagerer på ændringer i væskestrømningshastigheden og Na+ – koncentrationen. Efterhånden som den glomerulære filtrateringshastighed stiger, er der mindre tid til, at NaCl reabsorberes i den proksimale indviklede tubule, hvilket resulterer i højere osmolaritet i filtratet. Den øgede væskebevægelse afbøjer stærkere enkelt nonmotil cilia på macula densa-celler. Denne øgede osmolaritet af den dannende urin og den større strømningshastighed inden for den distale indviklede tubule aktiverer macula densa-celler til at reagere ved at frigive ATP og adenosin (en metabolit af ATP). ATP og adenosin virker lokalt som parakrine faktorer for at stimulere de myogene sidestaglomerulære celler i den afferente arteriole til at indsnævre, bremse blodgennemstrømningen og reducere den glomerulære filtrateringshastighed. Omvendt, når den glomerulære filtrateringshastighed falder, er mindre Na+ i den dannende urin, og de fleste vil blive reabsorberet, inden de når macula densa, hvilket vil resultere i nedsat ATP og adenosin, hvilket tillader den afferente arteriole at udvide og øge den glomerulære filtrateringshastighed. ATP og adenosin stimulerer den til at trække sig sammen. Således finjusterer salpetersyre virkningerne af adenosin og ATP på den glomerulære filtrateringshastighed.

Lying just outside Bowman’s capsule and the glomerulus is the juxtaglomerular apparatus (Figure 3). På det tidspunkt, hvor de afferente og efferente arterioler kommer ind og forlader Buemans kapsel, kommer den indledende del af den distale indviklede tubule i direkte kontakt med arteriolerne. Væggen af den distale indviklede tubule på det tidspunkt udgør en del af JGA kendt som macula densa. Denne klynge af kuboidale epitelceller overvåger væskesammensætningen af væske, der strømmer gennem den distale indviklede tubule. Som reaktion på koncentrationen af Na+ i væsken, der strømmer forbi dem, frigiver disse celler paracrine signaler. De har også en enkelt, ikke-motil cilium, der reagerer på hastigheden af væskebevægelse i tubulen. De paracrine signaler frigivet som reaktion på ændringer i strømningshastighed og Na+ koncentration er ATP og adenosin.

figur 3. (A) det sidestillede apparat tillader specialiserede celler at overvåge væskens sammensætning i det distale indviklede rør og justere den glomerulære filtreringshastighed. (B) denne mikrograf viser glomerulus og omgivende strukturer. Lm til 1540. (Mikrograf leveret af regenterne fra University of Michigan Medical School, Kris 2012)

en anden celletype i dette apparat er den sidestillede celle. Dette er en modificeret, glat muskelcelle, der forer den afferente arteriole, der kan trække sig sammen eller slappe af som reaktion på ATP eller adenosin frigivet af macula densa. En sådan sammentrækning og afslapning regulerer blodgennemstrømningen til glomerulus. Hvis osmolariteten af filtratet er for høj (hyperosmotisk), vil de sidestaglomerulære celler trække sig sammen, hvilket reducerer den glomerulære filtreringshastighed (GFR), så mindre plasma filtreres, hvilket fører til mindre urindannelse og større tilbageholdelse af væske. Dette vil i sidste ende mindske blodets osmolaritet mod den fysiologiske norm. Hvis osmolariteten af filtratet er for lav, vil de sidestaglomerulære celler slappe af, øge den glomerulære filtreringshastighed og øge tabet af vand til urinen, hvilket får osmolariteten i blodet til at stige. Med andre ord, når osmolariteten går op, falder filtrering og urindannelse, og vand bevares. Når osmolariteten går ned, øges filtrering og urindannelse, og vand går tabt ved hjælp af urinen. Nettoresultatet af disse modsatte handlinger er at holde filtreringshastigheden relativt konstant. En anden funktion af macula densa-cellerne er at regulere reninfrigivelse fra de sidestillede celler i den afferente arteriole (figur 4). Aktivt renin er et protein bestående af 304 aminosyrer, der spalter flere aminosyrer fra angiotensinogen for at producere angiotensin I. Angiotensin I er ikke biologisk aktivt, før det omdannes til angiotensin II af ACE (angiotensin) fra lungerne. Angiotensin II er en systemisk vasokonstriktor, der hjælper med at regulere blodtrykket ved at øge det. Angiotensin II stimulerer også frigivelsen af steroidhormonet aldosteron fra binyrebarken. Aldosteron stimulerer na+ reabsorption af nyrerne, hvilket også resulterer i vandretention og forhøjet blodtryk.

figur 4. Det er en af de mest almindelige årsager til angiotensin I; ACE omdanner angiotensin I til aktiv angiotensin II.

Kapitel anmeldelse

nyrerne er innerveret af sympatiske nerver i det autonome nervesystem. Sympatisk nervøs aktivitet nedsætter blodgennemstrømningen til nyrerne, hvilket gør mere blod tilgængeligt for andre områder af kroppen i tider med stress. Den arteriolære myogene mekanisme opretholder en stabil blodgennemstrømning ved at få arteriolær glat muskel til at trække sig sammen, når blodtrykket stiger og får det til at slappe af, når blodtrykket falder. Tubuloglomerular feedback involverer parakrin signalering ved det sidestillede apparat for at forårsage vasokonstriktion eller vasodilatation for at opretholde en jævn hastighed af blodgennemstrømning.Kontraktile mesangiale celler udfører yderligere en rolle i reguleringen af den hastighed, hvormed blodet filtreres. Specialiserede celler i det sidestillede apparat producerer parakrinsignaler til regulering af blodgennemstrømning og filtreringshastigheder for glomerulus. Andre sidestykke apparatceller producerer renin, som spiller en central rolle i blodtryksregulering

selvkontrol

Besvar nedenstående spørgsmål for at se, hvor godt du forstår emnerne i det foregående afsnit.

ordliste

MyoGen mekanisme: mekanisme, hvormed glat muskel reagerer på strækning ved at trække sig sammen; en stigning i blodtrykket forårsager vasokonstriktion og et fald i blodtrykket forårsager vasodilatation, så blodgennemstrømningen nedstrøms forbliver stabil

tubuloglomerular feedback: feedbackmekanisme, der involverer JGA; macula densa-celler overvåger na+ – koncentrationen i den terminale del af den stigende sløjfe af Henle og virker for at forårsage vasokonstriktion eller vasodilatation af afferente og efferente arterioler for at ændre GFR