leerdoelen
aan het einde van deze rubriek kunt u:
- De zenuwtoevoer naar de nier beschrijven.
- beschrijf hoe het zenuwstelsel, de hormonen en de nieren de glomerulaire filtratie reguleren.
- beschrijf hoe het nefron de waterexcretie reguleert.
vasculatuur van de nier
de nierslagader zorgt voor de bloedtoevoer naar de nier. De nierslagader verdeelt zich eerst in segmentale slagaders, gevolgd door verdere vertakking om veelvoudige interlobale slagaders te vormen die door de nierkolommen overgaan om de cortex te bereiken. De interlobale slagaders, op hun beurt, vertakken in boogvormige slagaders, corticale stralen slagaders, en dan in afferente slagaders. De afferente arteriolen werken ongeveer 1,3 miljoen nefronen in elke nier.
Figuur 4. Bloeddoorstroming in de nier
Het is van vitaal belang dat de bloeddoorstroming door de nier een geschikte snelheid heeft om filtratie mogelijk te maken. Dit percentage bepaalt hoeveel opgeloste stof wordt vastgehouden of weggegooid, hoeveel water wordt vastgehouden of weggegooid, en uiteindelijk, de osmolariteit van bloed en de bloeddruk van het lichaam.
vasculaire omringende individuele nefronen
nefronen zijn de “functionele eenheden” van de nier. Omdat nefrons functie is om het bloed te reinigen en de balans van de bestanddelen van de circulatie, ze uiteraard een nauwe verbinding met de bloedtoevoer. Het filtratieapparaat van het nefron, Bowman ‘ s capsule, verwijdert een groot volume filtraat uit het bloed. Het doet dit door het omringen van een hoge druk fenestrated capillaire bed dat ongeveer 200 µm in diameter genoemd de glomerulus. De glomerulus heeft ongewoon hoge druk ten opzichte van andere capillaire bedden. Het is het enige capillaire bed dat zowel een efferent arteriole heeft (in plaats van de verwachte efferent venule). Deze hoge druk drijft de voortdurende beweging van vloeistof uit het bloed, door het filtratiemembraan, en in Bowman ‘ s capsule. De glomerulus en Bowman ‘ s capsule vormen samen het nierlichaampje.
na het passeren van het nierlichaampje vormen de haarvaten een tweede arteriole, de efferente arteriole. Deze efferente arteriolen zullen de volgende capillaire netwerken rond de meer distale delen van de nefron tubulus, de peritubulaire capillairen en Vasa recta voeden, alvorens terug te keren naar het veneuze systeem. Peritubulaire capillairen en Vasa recta hebben een meer standaard anatomische regeling, met afferente arteriolen en efferente venules. Hierdoor hebben ze ook een meer typische bloeddruk, die aanzienlijk lager is dan de druk in glomeruli.
naarmate het filtraat door de nefronbuisjes beweegt, recupereren deze capillaire netwerken het grootste deel van de opgeloste stoffen en het water en brengen deze terug in de circulatie. Aangezien een capillair bed (de glomerulus) afvoert in een vat dat op zijn beurt een tweede capillair bed vormt, wordt voldaan aan de definitie van een portaalsysteem. Dit is het enige portaalsysteem waarin een arteriole wordt gevonden tussen de eerste en tweede capillaire bedden. (Portaalsystemen koppelen ook de hypothalamus aan de voorste hypofyse, en de bloedvaten van de spijsvertering ingewanden aan de lever.)
Figuur 3. De twee capillaire bedden zijn duidelijk weergegeven in deze figuur. De efferent arteriole is het verbindingsvat tussen de glomerulus en de peritubulaire capillairen en Vasa recta.
regulering van de filtraatvorming
de filtratiesnelheid hangt rechtstreeks samen met de hoeveelheid filtraat die op enig moment door het nierlichaam wordt geproduceerd. Om de filtratie te verhogen, moet de bloedtoevoer naar de glomerulus worden verhoogd, omdat hierdoor extra filtraat kan worden geproduceerd. Om de filtratiesnelheid te verlagen, wordt de bloedtoevoer naar de glomerulus verminderd, omdat hierdoor de druk in de glomerulus wordt verminderd, waardoor de filtraatvorming wordt beperkt. De bloedtoevoer naar de glomerulus wordt geregeld door verschillende mechanismen.
sympathische zenuwen
de nieren worden geïnnerveerd door de sympathische neuronen van het autonome zenuwstelsel via de coeliakie plexus en splanchnische zenuwen. Vermindering van sympathische stimulatie resulteert in vasodilatatie en verhoogde bloedstroom door de nieren tijdens rustomstandigheden. Daarom resulteert een vermindering van sympathische stimulatie in een verhoogde urineproductie. Omgekeerd zou een toename van sympathische stimulatie de filtraatvorming en uiteindelijk de urineproductie verminderen.
wanneer de frequentie van sympathische stimulatie toeneemt, vernauwt het arteriolaire gladde spierweefsel (vasoconstrictie), wat resulteert in een verminderde glomerulaire stroom, waardoor minder filtratie optreedt. Onder stressomstandigheden neemt de sympathische zenuwactiviteit toe, wat resulteert in de directe vasoconstrictie van afferente arteriolen (noradrenaline-effect) en stimulatie van het bijniermerg. Het bijniermerg produceert op zijn beurt een veralgemeende vasoconstrictie door de versie van adrenaline. Dit omvat vasoconstrictie van de afferente arterioles, verder verminderend het volume van bloed dat door de nieren stroomt. Dit proces leidt bloed om naar andere organen met meer directe behoeften.
als de bloeddruk daalt, zullen de sympathische zenuwen ook de afgifte van renine stimuleren. Bijkomende renine verhoogt de productie van de krachtige vasoconstrictor angiotensine II. angiotensine II, zoals hierboven besproken, zal ook de productie van aldosteron stimuleren om het bloedvolume te vergroten door het vasthouden van meer Na+ en water. Slechts een drukverschil van 10 mm Hg over de glomerulus is vereist voor een normale glomerulusfiltratiesnelheid, zodat zeer kleine veranderingen in afferente arteriële druk de glomerulusfiltratiesnelheid significant verhogen of verlagen.
autoregulatie van de bloedstroom naar de nieren
de nieren zijn zeer effectief in het reguleren van de snelheid van de bloedstroom over een breed scala van bloeddruk. Uw bloeddruk zal dalen wanneer u ontspannen bent of slaapt. Het zal toenemen bij het sporten. Toch, ondanks deze veranderingen, zal de filtratiesnelheid door de nier zeer weinig veranderen. Dit is toe te schrijven aan twee interne autoregulatory mechanismen die zonder externe invloed werken: het myogenic mechanisme en het tubuloglomerular terugkoppelingsmechanisme.
Arteriole Myogeen mechanisme
het myogene mechanisme dat de bloedstroom in de nier regelt, hangt af van een kenmerk dat de meeste gladde spiercellen van het lichaam gemeen hebben. Als je een gladde spiercel oprek, trekt hij samen; als je stopt, ontspant hij zich en herstelt hij zijn rustlengte. Dit mechanisme werkt in de afferente arteriole die de glomerulus levert. Wanneer de bloeddruk toeneemt, worden gladde spiercellen in de wand van de arteriole uitgerekt en reageren ze door samen te trekken om de druk te weerstaan, wat resulteert in weinig verandering in de stroom. Wanneer de bloeddruk daalt, ontspannen dezelfde gladde spiercellen zich om de weerstand te verlagen, waardoor een voortdurende gelijkmatige bloedstroom mogelijk is.
Tubuloglomerulaire Feedback
het tubuloglomerulaire feedbackmechanisme omvat het juxtaglomerulaire apparaat (Figuur 3) en een paracrinesignaalmechanisme dat gebruik maakt van adenosinetrifosfaat (ATP), adenosine en stikstofmonoxide (NO). Dit mechanisme stimuleert of samentrekking of ontspanning van afferente arteriolaire gladde spiercellen. Bedenk dat de distale ingewikkelde tubulus in intiem contact staat met de afferente en efferente arteriolen van de glomerulus. Gespecialiseerde macula densa-cellen in dit segment van de tubulus reageren op veranderingen in het vloeistofdebiet en de Na+ – concentratie. Naarmate de glomerulaire filtratiesnelheid toeneemt, is er minder tijd voor het opnieuw absorberen van NaCl in de proximale ingewikkelde tubulus, wat resulteert in een hogere osmolariteit in het filtraat. De verhoogde vloeistofbeweging leidt sterker af van enkele niet-beweeglijke trilharen op macula densa-cellen. Deze verhoogde osmolariteit van de vormende urine, en de grotere stroomsnelheid binnen de distale ingewikkelde tubulus, activeert macula densa cellen om te reageren door ATP en adenosine (een metaboliet van ATP) vrij te geven. ATP en adenosine handelen lokaal als paracrine factoren om de myogenic juxtaglomerular cellen van de afferente arteriole te bevorderen om, het vertragen van bloedstroom en het verminderen van de glomerular filtratation tarief. Omgekeerd, wanneer de glomerulaire filtratie snelheid afneemt, minder Na+ is in de vormende urine, en de meeste zullen worden opnieuw geabsorbeerd voordat het bereiken van de macula densa, wat zal resulteren in verminderde ATP en adenosine, waardoor de afferente arteriole te verwijden en verhogen de glomerulaire filtratie snelheid. Stikstofmonoxide heeft het tegenovergestelde effect, het ontspannen van de afferente arteriole op hetzelfde moment ATP en adenosine stimuleren het om samen te trekken. Dus, stikstofmonoxide fine-tunes de effecten van adenosine en ATP op de glomerulaire filtratation tarief.
| Tabel 1. Paracrine Mechanisms Controlling Glomerular Filtration Rate | |||
|---|---|---|---|
| Change in GFR | NaCl Absorption | Role of ATP and adenosine/Role of NO | Effect on GFR |
| Increased GFR | Tubular NaCl increases | ATP and adenosine increase, causing vasoconstriction | Vasoconstriction slows GFR |
| Decreased GFR | Tubular NaCl decreases | ATP and adenosine decrease, causing vasodilation | Vasodilation increases GFR |
| Increased GFR | Tubular NaCl increases | NO increases, causing vasodilation | Vasodilation increases GFR |
| Decreased GFR | Tubular NaCl decreases | NO decreases, causing vasoconstricton | Vasoconstriction decreases GFR |
Lying just outside Bowman’s capsule and the glomerulus is the juxtaglomerular apparatus (Figure 3). Op het kruispunt waar de afferente en efferente arteriolen de capsule van Bowman binnenkomen en verlaten, komt het eerste deel van de distale ingewikkelde tubulus in direct contact met de arteriolen. De wand van de distale kronkelige tubulus op dat punt vormt een deel van de JGA bekend als de macula densa. Deze cluster van cuboïdale epitheliale cellen controleert de vloeistofsamenstelling van vloeistof die door de distale ingewikkelde tubulus stroomt. In reactie op de concentratie van Na+ in de vloeistof die langs hen stroomt, geven deze cellen paracriene signalen vrij. Ze hebben ook een enkele, niet-beweegbare cilium dat reageert op de snelheid van de vloeibare beweging in de tubulus. De signalen van paracrine die in reactie op veranderingen in stroomtarief en na+ concentratie worden vrijgegeven zijn ATP en adenosine.
Figuur 3. (A) met het juxtaglomerulaire apparaat kunnen gespecialiseerde cellen de samenstelling van de vloeistof in de distale ingewikkelde tubulus controleren en de glomerulaire filtratiesnelheid aanpassen. (b) Deze micrograaf toont de glomerulus en omringende structuren. LM × 1540. (Micrograph verstrekt door de Regents of University of Michigan Medical School © 2012)
een tweede celtype in dit apparaat is de juxtaglomerulaire cel. Dit is een gemodificeerde, gladde spiercelvoering de afferente arteriole die kan samentrekken of ontspannen in reactie op ATP of adenosine vrijgegeven door de macula densa. Dergelijke samentrekking en ontspanning regelen de bloedstroom naar de glomerulus. Als de osmolariteit van het filtraat te hoog is (hyperosmotisch), zullen de juxtaglomerulaire cellen samentrekken, waardoor de glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) afneemt, zodat minder plasma wordt gefilterd, wat leidt tot minder urinevorming en grotere retentie van vocht. Dit zal uiteindelijk verminderen bloed osmolariteit naar de fysiologische norm. Als de osmolariteit van het filtraat te laag is, zullen de juxtaglomerulaire cellen ontspannen, die de glomerular filtratiesnelheid verhogen en het verlies van water aan de urine verbeteren, veroorzakend bloedosmolariteit om te stijgen. Met andere woorden, wanneer de osmolariteit omhoog gaat, nemen filtratie en urinevorming af en wordt water vastgehouden. Wanneer de osmolariteit daalt, nemen filtratie en urinevorming toe en gaat er water verloren via de urine. Het netto resultaat van deze tegengestelde acties is om de snelheid van filtratie relatief constant te houden. Een tweede functie van de macula densa-cellen is het reguleren van de renineafgifte uit de juxtaglomerulaire cellen van de afferente arteriole (Figuur 4). Het actieve renine is een proteã ne die van 304 aminozuren wordt samengesteld die verscheidene aminozuren van angiotensinogeen splijt om angiotensin I. te produceren Angiotensine I is niet biologisch actief totdat het door angiotensineconverterend enzym (ACE) uit de longen in angiotensine II is omgezet. Angiotensine II is een systemische vasoconstrictor die helpt de bloeddruk te reguleren door deze te verhogen. Angiotensine II bevordert ook de versie van het steroid hormoon aldosteron van de bijnierschors. Aldosteron stimuleert Na + reabsorptie door de nieren, wat ook resulteert in waterretentie en verhoogde bloeddruk.
Figuur 4. Het enzym renine zet het pro-enzym angiotensine I om; het uit de longen afgeleide enzym ACE zet angiotensine I om in actieve angiotensine II.
hoofdstuk Review
de nieren worden geïnnerveerd door sympathische zenuwen van het autonome zenuwstelsel. Sympathische nerveuze activiteit vermindert de bloedtoevoer naar de nier, waardoor meer bloed beschikbaar is voor andere gebieden van het lichaam in tijden van stress. Het arteriolaire myogene mechanisme handhaaft een gestage bloedstroom door arteriolaire gladde spieren te laten samentrekken wanneer de bloeddruk stijgt en het te laten ontspannen wanneer de bloeddruk daalt. Tubuloglomerular feedback impliceert paracrine die bij het juxtaglomerular apparaat signaleren om vasoconstrictie of vasodilatatie te veroorzaken om een constante snelheid van bloedstroom te handhaven.Contractiele mesangiale cellen spelen verder een rol bij het reguleren van de snelheid waarmee het bloed wordt gefilterd. Gespecialiseerde cellen in het juxtaglomerulaire apparaat produceren paracriene signalen om de bloedstroom en filtratiesnelheden van de glomerulus te regelen. Andere juxtaglomerulaire apparaatcellen produceren het enzym renine, dat een centrale rol speelt bij de bloeddrukregulatie
zelfcontrole
beantwoord de vraag(en) hieronder om te zien hoe goed u de onderwerpen begrijpt die in de vorige sectie werden behandeld.
kritische Denkvragen
- verklaren wat er gebeurt met Na+ concentratie in het nefron wanneer GFR toeneemt.
- Als u wilt dat de nier meer Na+ uitscheiden in de urine, wat wilt u dan dat de bloedstroom doet?
glossarium
myogeen mechanisme: mechanisme waardoor gladde spieren reageren op stretch door samentrekking; een verhoging van de bloeddruk veroorzaakt vasoconstrictie en een daling van de bloeddruk veroorzaakt vasodilatatie zodat de bloedstroom stroomafwaarts stabiel blijft
tubuloglomerulaire feedback: terugkoppelingsmechanisme waarbij de JGA betrokken is; macula densa-cellen controleren de Na+ – concentratie in het terminale gedeelte van de opgaande lus van Henle en handelen om vasoconstrictie of vasodilatatie van afferente en efferente arteriolen te veroorzaken om GFR
te veranderen