10.3 Průtok krve ledvinami, glomerulární filtrace a jejich řízení
Normální funkce nefronů závisí na průtoku krve ledvinami. Tento průtok je regulován společně s glomerulární filtrací. Každá ledvina je zásobena ledvinnou tepnou (arteria renalis), která přímo odstupuje z břišní aorty. U zdravého dospělého člověka protéká ledvinami 1300 ml krve za minutu, což je 1700 l krve za den a odpovídá to 25 % minutového srdečního výdeje. Tento velký průtok ledvinami umožňuje dostatečnou renální filtraci a tím odstraňování odpadních látek z krve – denně se utvoří 180 l ultrafiltrátu (primární moči) a přibližně 1,5 l definitivní hypertonické moči. Průtok krve ledvinami je však důležitý i pro jejich tubulární funkce.
| Před vstupem do ledvin se ledvinná tepna dělí na větve, zásobující horní, střední a dolní část ledvin. Tyto tepny se v ledvinách dále dělí, až z obloukových arterií (arteriae arcuatae) odstupují arterie mezi-lalůčkové tepny (arteriae interlobulares), které dávají vznik aferentním arteriolám, přivádějícím krev do glomerulů. Po filtraci odchází zbývající krev cestou arteriolae efferentes do peritubulárních kapilárních pletení (a vasa recta), odkud pokračuje do venul a dále do žil. |
Poznámka: Většina krve protéká kůrou ledvin, dřeň je velice málo prokrvená (protéká jí 1 – 2 % objemu krve protékající ledvinou). Větší průtok krve dření by bránil vzniku osmotické stratifikace dřeně (viz nahoře). Snížená perfuze ledvin snižuje průtok krve peritubulární kapilární pletení a pokud trvá delší dobu, může poškodit renální tubulární funkce ischémií (hlavně proximálního tubulu, protože potřebuje víc energie) a způsobit selhání činnosti ledvin.
Řízení průtoku krve ledvinami a glomerulární filtrace
Průtok krve ledvinami je stabilní v rozmezí středního arteriálního tlaku krve od 80 do 180 mmHg (10,5 – 24 kPa) v aortě. Stabilita je zajištěna jednak přímo vazomotorickou reakcí vas afferens a vas efferens (autoregulace průtoku krve ledvinami) a jednak působením sympatiku (aktivace sympatiku – vazokonstrikce a. renalis).
| Střední arteriální tlak (MAP – Mean Arterial Pressure) odráží skutečný stav perfuze tkání. Vychází se z toho, že diastola trvá dvakrát déle než systola. MAP se počítá: MAP = 2/3 diastolického tlaku + 1/3 systolického tlakuStřední arteriální tlak odpovídá průměrné hodnotě tlaku během jedné srdeční periody (systola + diastola). |
Autoregulace je zajišťována změnou průsvitu vas afferens a efferens podle tlaku protékající krve a koncentrace chloridů a sodíku v distálním tubulu. Baro- i chemo-receptory jsou součástí juxta-glomerulárního aparátu
- Při sníženém tlaku v glomerulu tvoří mezangiální buňky (uložené mezi kličkami glomerulárních kapilár) prostaglandiny, které dilatují vas afferens a zvyšují průtok krve ledvinami i glomerulární filtraci.
- Vyšší tlak na stěnu vas afferens vyvolá reflexní vazokonstrikci, jejímž podkladem je myogenní reflex (reflexní kontrakce hladké svaloviny). Důsledkem je snížený přívod krve do glomerulu a snížení glomerulární filtrace (GF).
- Snížená glomerulární filtrace zvyšuje angiotenzin II, který má i velmi silný vazokonstrikční účinek, na nějž je ze všech arteriol nejcitlivější vas efferens. Vazokonstrikce vas efferens zvyšuje glomerulární filtraci, ale snižuje průtok krve ledvinami (objem krve v peritubulární pleteni). Angiotenzin II také zvyšuje sekreci aldosteronu.
- Při průchodu tekutiny bohaté na chloridy nebo sodík distálním tubulem se zvýší produkce adenosinu, který způsobí vazokonstrikci vas afferens a tím sníží glomerulární filtraci (tubulo-glomerulární zpětná vazba). Je to mechanismus, který zabraňuje ztrátě tekutin při poruše resorpce chloru a sodíku v tubulech (například při selhání koncentrační funkce ledvin). Současně se tento mechanismus podílí na rozvoji hypertenze u pacientů s vysokým příjmem soli, protože ve fungujících ledvinách zvýší produkci reninu, která aktivací sekrece aldosteronu zvýší resorpci sodíku a vody.
| Juxtaglomerulární aparát Morfologicky je (na rozdíl od schématu) distální tubulus přetočený a přiléhá ke glomerulu mezi vas afferens a vas efferens . V místě, v němž naléhá, se přeměnily buňky cév i buňky distálního tubulu a vytvořily juxtaglomerulární aparát. Obsahuje baroreceptory monitorující tlak protékající krve a chemoreceptory sledující koncentraci chloru a sodíku. Jeho funkcí je regulovat průtok krve podle úrovně prokrvení ledvin a koncentrace chlóru a sodíku v distálním tubulu (tubuloglomerulární zpětná vazba). |
Autoregulaci pomáhá také aktivace sympatiku při snížení cirkulujícího objemu. Způsobí vazokonstrikci ledvinné tepny, čímž se sice dále sníží prokrvení ledvin, ale zvýší se obligátní resorpce v proximálním tubulu a aktivuje se osa RAAS, která zvýší retenci sodíku a vody v distálním tubulu. Tento mechanismus funguje jen při zachované funkci tubulů.
| Průtok krve ledvinami | Glomerulární filtrace | ||
| Aktivace sympatiku Zvýšení Cl- nebo Na+ v dist. tubulu Zvýšený tlak krve Nesteroidní antiflogistika (NSAIDs) | ↓ | ↓ | |
| Blok sympatiku Blokáda vápenatých kanálů (blokuje myogenní reflex) | ↑ | ↑ | |
| Angiotenzin II | ↓ | ↑ | |
| Blok tvorby angiotenzinu II (ACE inhibitory) | ↑ | ↓ |
Normální glomerulární filtrace je u mladých dospělých kolem 120 – 160ml/min. U žen je o něco nižší, u starších lidí se snižuje na přibližně 90 ml/min. Glomerulární filtrace je jedním z hlavních ukazatelů funkce ledvin. Dá se vypočítat z koncentrace kreatininu v plazmě.
Glomerulární filtrace závisí na filtračním tlaku na filtrační membráně glomerulu. Filtrační tlak je ovlivňován různými faktory: kromě tlaku ve vas afferens a tlaku ve vas efferens, které jsou součástí autoregulace průtoku krve a glomerulární filtrace, závisí také na tlaku v Bowmanově pouzdře (kam se přenáší tlak z tubulů i vzdálenějších dutých prostorů, např. močovodů atd.). Glomerulární filtrace závisí také na kvalitě (prostupnosti) a velikosti filtrační plochy (počtu funkčních glomerulů) a na onkotickém tlaku plazmy.
| Poznámka: Zvýšený tlak ve vas efferenssice zvyšuje glomerulární filtraci, ale současně snižuje zásobování nefronů kyslíkem. Pokud tato situace trvá déle, může to postupně způsobit zánik některých nefronů až chronické selhávání ledvin. Příčinou může být zvýšení žilního tlaku, do kterého nakonec odtok z vas efferens ústí, způsobený například selháváním pravého srdce, ascitem nebo nadbytkem tuku v abdominální dutině, a podobně. |
10.4 Funkce tubulů a jejich řízení
Tubulární funkce jsou funkce, které zpracovávají primární moč (glomerulární filtrát). Hlavní funkcí je tubulární resorpce, která se podílí na zahušťování (koncentraci) moči, a sekrece, zodpovídající za vylučování zplodin metabolismu a cizorodých látek.
- Voda se v proximálním tubulu vstřebává pasivně s ionty (obligatorní resorpce: 70 – 80 %), v distálním tubulu aktivně v závislosti na stavu extracelulární tekutiny (fakultativní resorpce: 0,5 – 20 % původního glomerulárního filtrátu). V distálním tubulu a sběracím kanálku je vstřebávání řízeno antidiuretickým hormonem (ADH), který do jejich stěny zabuduje akvaporiny – póry, jimiž voda prostupuje po osmotickém gradientu do dřeně.
- Sodík se vstřebává pasivně i aktivně (pomocí Na+/K+ pumpy tvořené enzymem Na+, K+ dependentní ATPázou). Zpětná resorpce Na+je regulována aldosteronem, pasivně se sodíkem se také vstřebává voda a chloridy (po elektrochemickém gradientu) a současně se vylučuje draslík a vodíkové ionty.
- Draslík se v proximálním tubulu vstřebává a v distálním tubulu a sběracím kanálku vylučuje výměnou za resorbovaný sodík. Výdej K+ v distálním tubulu je řízen aldosteronem.
- Chloridové ionty se většinou vstřebávají kotransportem s ionty Na+, v proximálním tubulu se vstřebávají i pasivně.
- Hydrogen-karbonátové ionty (HCO3-) se vstřebávají pouze aktivně v proximálním tubulu v závislosti na potřebách homeostázy. (Ledviny se s plícemi a krevními pufry podílejí na udržování pH tekutin.)
- H+ ionty se vylučují především v distálním tubulu a sběracím kanálku v rámci kompenzace acidobazické rovnováhy a spolu s draslíkem pod vlivem aldosteronu (dva na sobě nezávislé procesy).
- Vápenaté ionty se zpětně vstřebávají z glomerulárního filtrátu asi z 95 %. K resorpci dochází v proximálním i distálním tubulu a sběracím kanálku pod vlivem parathormonu. Parathormon navíc vylučuje do moči fosfáty.
- Glukóza je prahová látka. Až do koncentrace 9,9 mmol/l glukózy v krvi (kterému se říká ledvinný práh pro glukózu) je proximální tubulus schopen všechnu glukózu aktivně resorbovat symportem se sodíkem. Po přesáhnutí ledvinného prahu se glukóza objevuje v definitivní moči (nastává glykosurie). Glukóza pak jako osmoticky aktivní látka strhává s sebou do moči vodu a způsobuje (osmotickou) polyurii.
- Malé proteiny se každý den filtrují z plazmy do glomerulárního filtrátu v množství asi 30 g. Protože jsou příliš velké na to, aby se zpětně vstřebávaly běžnými transportními mechanismy, dostávají se zpět do krevního oběhu pinocytózou v proximálním tubulu. Membrána kartáčového lemu tubulů je obemkne a dopraví dovnitř buněk, v nichž jsou rozloženy na aminokyseliny a pak jsou facilitovanou difuzí absorbovány do intersticiální tekutiny.
Řízení tubulárních procesů
V proximálním tubulu se zvyšuje resorpce vody a iontů v závislosti na aktivitě sympatiku. Zvýšený sympatikus zvyšuje resorpci. Jedná se o tzv. Obligatorní (obligátní) resorpci: zvyšuje se resorpce všech resorbovatelných složek.
V distálním tubulu řídí tubulární procesy hormony, které ovlivňují vstřebávání a vylučování iontů a vody.
- Antidiuretický hormon (ADH) – vazopresin působí na distální tubulus a sběrací kanálek. Podnětem pro jeho vyplavení z neurohypofýzy je vzestup osmolarity krevní plazmy, který signalizuje nedostatek extracelulární tekutiny v organismu. Navázáním na receptory se do tubulární stěny zabudují akvaporiny, rychle se zvýší zpětná resorpce bezsolutové (volné) vody a močoviny (urey) a tím se sníží množství vylučované moči. Sekrece ADH se zvyšuje také vždy při aktivaci sympatiku, kdy má navíc výrazné vazokonstrikční účinky a může být ovlivněna chladem (zvýšená sekrece), alkoholem (snížená sekrece) nebo kofeinem (snížený účinek).
- Aldosteron (mineralokortikoid z kůry nadledvin) reguluje objem ECT prostřednictvím zpětné resorpce sodíku, s nímž se po osmotickém gradientu vstřebává i voda a současně se vylučují do tubulární tekutiny draselné ionty a proton.
- Parathormon (PTH) zvyšuje zpětné vstřebávání vápníku a vylučování fosfátů.
- Atriální natriuretický faktor zvyšuje exkreci sodíku avody v proximálním i distálním tubulu. Jeho sekrece závisí na funkci srdce. Při selhávání pravého srdce (zvýšený objem krve v pravé síni) se jeho sekrece zvyšuje.