Gjennomgang Av Renal Anatomi og Nyre Transportsystemer
fordi kunnskap om renal anatomi Og nyre epitelceller transportsystemer er forutsetning for å forstå hvordan narkotika påvirker renal excretory funksjon, er det verdt å vurdere disse aspektene av renal fysiologi før rømming temaet renal farmakologi. For ytterligere informasjon om grunnleggende nyrebiologi, se artikler Nyresirkulasjon; Glomerulær Filtreringsbarriere: Fra Molekylærbiologi Til Reguleringsmekanismer; Det Molekylære Grunnlaget For Renal Kaliumutskillelse.
for et gitt stoff er evnen til å matche inntak pluss produksjonshastighet med eliminasjonshastighet avgjørende for å opprettholde kroppsvæskesammensetningen innenfor strenge grenser, og er derfor kritisk viktig for overlevelse. Nyrens rolle i denne oppgaven er avgjørende. Nyrene filtrerer, ved en prosess som kalles glomerulær filtrering, store mengder vann og oppløste oppløsninger, reabsorberer det meste av det som filtreres, men etterlater seg og utskiller i urinrommet akkurat den rette mengden av hvert stoff for å opprettholde homeostase. Hos friske, unge voksne produserer de to nyrene sammen ca. 120 ml min-1 filtrat (som er den normale glomerulære filtrasjonshastigheten (GFR)); imidlertid utskilles bare ca. 1 ml min-1 urin. Dermed blir mer enn 99% av filtratvolumet reabsorbert. Denne prosessen er energiintensiv; følgelig, til tross for at nyrene utgjør bare 0,5% kroppsvekt, forbruker de 7% av det totale oksygeninntaket i kroppen.
Blod som skal behandles av filtreringsenhetene i nyrene, leveres til hver nyre via en hovednyrearterie som grener inn i segmentale arterier som videre grener inn i interlobararterier. Ved grensen av renal medulla (indre del av nyre) og cortex (ytre del av nyre), interlobar arterier kurve for å danne bueformede arterier, som i sin tur spire vinkelrette grener kalt interlobular arterier. Interlobulære arterier går inn i nyrebarken og leverer blod til afferente arterioler. Nefronen er nyrens urindannende struktur (en human nyre inneholder omtrent en million nefroner), og består av et nyrekropp (som inneholder glomerulus) forbundet med en utvidet rørformet struktur(Figur 1, midtpanel). En enkelt afferent arteriole går inn i hver glomerulus og grener for å danne glomerulære kapillærer (Figur 2). Disse grenene rekombinerer deretter for å danne efferent arteriole, som bærer blod ut av glomerulus (Figur 2). Efferente arterioler forgrener seg deretter til peritubulære kapillærer som omgir rørformede strukturer i nyrebarken eller faller ned i medulla for å danne vasa recta, som leverer blod til medulære kapillærer.
Figur 1. Illustrasjon oppsummerer de viktigste strukturene i nephron og hvor og hvordan diuretika påvirke nephron funksjon.
Figur 2. Nyrekroppen inneholder et bunt av kapillærer kalt glomerulus. Glomerulus mottar blod via en afferent arteriole og blod forlater glomerulus via efferent arteriole. Ultrafiltrat blir tvunget gjennom glomerulære kapillærene i glomerulus Inn I Bowmans rom og går inn i proksimale tubuli for endelig behandling for å produsere urin.
i glomerulære kapillærer blir plasmavann tvunget av hydrostatisk trykk gjennom et ultrafilter som består av tre komponenter i serie-fenestrerte endotelceller, en ikke-cellulær basalmembran og spaltemembraner dannet av spesielle epitelceller kalt podocytter som tett omgir de glomerulære kapillærene. Den ‘operative’ gjennomsnittlige diameteren av den glomerulære ‘pore’ er omtrent 4 nm. Følgelig beholdes molekyler med en effektiv diameter > 4 nm i økende grad ettersom molekylets effektive diameter øker. Således passerer atomer og molekyler med lav molekylvekt med filtrert vann inn I Bowmans rom (Figur 2); mens i en sunn nyrecellulære elementer og makromolekyler med høy molekylvekt i blod for det meste utelukkes fra urinrommet av filteret. Dermed blir det filtrerte fluidet referert til som et ultrafiltrat.
når det er dannet, strømmer ultrafiltratet inn i det proksimale tubuli (PT), som er sammenhengende Med Bowmans rom (Figur 2). PT tar en innviklet bane i nyrebarken til endelig danner en rett del som kommer inn i nyremargen (Figur 1, midtpanel). 65% av filtrert Na+ reabsorberes her; siden PT er svært gjennomtrengelig for vann, blir vann reabsorbert sammen med elektrolytter.
DERETTER ENDRER PT morfologi og danner den nedadgående tynne lemmen (DTL). DTL dykker dypt inn i medulla og gjør en hårnålssving til å bli den stigende tynne lemmen (ATL). I nyremargen endrer ATL morfologi til å bli den tykke stigende lemmen(Tal) (Figur 1, midtpanel). SAMMEN danner DEN rette DELEN AV PT sammen MED DTL, ATL og TAL en U-formstruktur kalt loop Of Henle. TAL har en stor reabsorptiv kapasitet og er ansvarlig for å fange omtrent 25% av filtrert Na+.
Viktigere, tal passerer mellom afferente og efferente arterioler, som ideelt sett posisjonerer TAL for å sende kjemiske signaler til afferente arteriole av samme nephron (Figur 1 og 2, midtpanel). I denne forbindelse overvåker en plakett av spesialiserte epitelceller I TAL, kalt macula densa, konsentrasjonen Av NaCl som går ut Av Henles sløyfe. Hvis denne konsentrasjonen overskrider grenser, sender makula densa kjemiske signaler til den afferente arteriolen. Disse signalene begrenser den afferente arteriolen, noe som reduserer det hydrostatiske trykket i den tilsvarende glomerulus og dermed reduserer belastningen av ultrafiltrat som nephronen må behandle. Denne homeostatiske mekanismen kalles tubuloglomerulær tilbakemelding (TGF). I TILLEGG til tgf regulerer makula densa reninfrigivelse fra juxtaglomerulære celler som ligger i veggen av afferente arterioler (Figur 2). Økning og reduksjon I nacl-levering til makula densa hemmer og stimulerer henholdsvis frigivelsen av renin. Renin virker på angiotensinogen for å generere angiotensin I; og angiotensinkonverterende enzym (ACE) forvandler angiotensin i til angiotensin II. fordi angiotensin II har omfattende effekter på det kardiovaskulære, autonome nervesystemet og nyrene, kan macula densa-mekanismen påvirke homeostasen dypt.
Bare distalt for macula densa, endrer tubulen igjen morfologi for å danne den distale innviklede tubulen (Dct) (Figur 1, midtpanel). SOM MED TAL transporterer DCT aktivt NaCl, men er ikke gjennomtrengelig for vann. Dette gjør at BÅDE TAL og DCT kan produsere en fortynnet urin. Dcter fra forskjellige nefroner tømmes inn i oppsamlingskanalsystemet via forbindelsesrør(Figur 1, midtpanel). Via et samspill av intrikate mekanismer sørger oppsamlingskanalene for presis modulering av ultrafiltrat sammensetning og volum. Det er her at aldosteron (en adrenal steroid) og vasopressin (også kalt antidiuretisk hormon) regulerer henholdsvis elektrolytt og vannutskillelse.
Epitelceller som forer nephronens tubuli har en apikal membran (i kontakt med rørformet væske) og en basolateral membran (i kontakt med interstitial væske) (Figur 2). Den apikale membranen utviser microvilli (Figur 2) som sammen kalles ‘ børste grensen .’Penselgrensen øker enormt overflatearealet av reabsorpsjon av ultrafiltrat. Prosessen med reabsorpsjon initieres Av Na+, K + – atpase (Også kalt Na+ – pumpen) i den basolaterale membranen som hydrolyserer adenosin 5’-trifosfat (ATP) og bruker denne kjemiske energien Til å transportere Na+ inn I interstitialrommet og Samtidig K+ inn i cellen. Dette skaper en innadvendt elektrokjemisk gradient For Na + over cellemembranen, og mest transport via nyrene er enten direkte eller indirekte drevet av denne gradienten. I denne forbindelse utnyttes energi I Na+ – gradienten av forskjellige mekanismer, for eksempel av apikale transportører som cotransport oppløser i det rørformede lumen mot deres elektrokjemiske gradienter i nyreepitelceller. Disse cotransporters kalles symporters og prosessen kalles symport eller cotransport. Viktige eksempler er symporters som cotransport Na + med glukose, Na + MED H2PO4 -, Na+ med aminosyrer, Na + Med Cl -, Og Na+ med Både K+ Og Cl−. Symporters formidler dermed bevegelse Av Na+ og cotransported opplosninger ut av det rorformede lumen inn i cellen. I tillegg til symporters kan apikale membraner uttrykke mottransportører, kalt antiporters, som bærer Na+ inn i cellen samtidig som de beveger målrettede oppløsninger inn i det rørformede lumen for utskillelse(en prosess kjent som mottransport eller antiport). Et godt eksempel ville Være Na + – H + exchanger (NHE), hvorav det finnes flere isoformer. Endelig Kan den indre na + gradienten utnyttes direkte av apikale epithelial Na + kanaler( ENaCs), som tillater innad diffusjon av luminal Na+ i epitelceller. En gang inne i cellen går reabsorbert Na+ ut av den basolaterale membranen i interstitialrommet. Dette drives også hovedsakelig Av Na + – pumper, men kan også involvere andre typer transportsystemer avhengig av nephron-segmentet; for eksempel i PT deltar DEN basolaterale natriumbikarbonatkotransporteren (NBC).
Na+ – koblede symporters i apikale membraner øker intracellulære konsentrasjoner av deres co-substrater i nyrepitelceller. Hvis disse co-substratene er membranpermeable, diffunderer de bare over den basolaterale membranen inn i interstitialrommet. Hvis ikke, skjer deres bevegelse i interstitialrommet via mediert transport som kan involvere spesifikke symporters, antiporters, uniporters (bærer stoffet uten partner) eller kanaler.Når Na+ og andre oppløsninger akkumuleres i det interstitiale rommet, dannes en osmotisk trykkgradient over epitelcellen, og siden noen epitelceller er permeable for vann, kan vann diffundere over cellen inn i det interstitiale rommet (transcellulær vei). I denne forbindelse beveger vann gjennom bestemte vannkanaler (aquaporiner – hvorav det er mange typer) plassert både i apikale og basolaterale cellemembraner. I tillegg kan vann i noen nephron-segmenter diffundere mellom epitelceller (paracellulær vei). Når vann diffunderer fra det rørformede lumen inn i det interstitiale rommet, øker konsentrasjonen av andre løsemidler som er igjen i rørvæsken. Dette gir da en gradient for disse stoffene å diffundere inn i interstitialrommet. Igjen kan dette skje via både de transcellulære (enkel diffusjon, symporters, antiprotters, uniporters og kanaler) og paracellulære veier; imidlertid kan noen oppløsninger (f. eks. kreatinin) ikke forhandle enten de transcellulære eller paracellulære veiene og beholdes derfor i det tubulære lumen og utskilles i urinen. Til slutt øker akkumuleringen av vann og oppløsninger i det interstitiale rommet interstitialt hydrostatisk trykk, som driver det reabsorberte materialet inn i de peritubulære kapillærene for gjenfangst av kroppen. For en mer detaljert gjennomgang av nyreanatomi og fysiologi, se Reilly and Jackson (2011).