Böbrek fizyolojisi - Renal physiology

Bu resim, Proksimal Kıvrımlı Tübül (PCT), Henle Döngüsü ve Distal Kıvrımlı Tübül (DCT) dahil olmak üzere normal böbrek fizyolojisini göstermektedir . Ayrıca, bazı diüretik türlerinin nerede etki ettiğini ve ne yaptığını gösteren çizimler de içerir.

Böbrek fizyolojisi ( Latince rēnēs , "böbrekler") böbrek fizyolojisinin incelenmesidir . Bu, asit-baz dengesinin korunması da dahil olmak üzere böbreğin tüm fonksiyonlarını kapsar ; düzenlenmesi sıvı dengesi ; düzenlenmesi , sodyum , potasyum , ve diğer elektrolit ; açıklık ait toksinler ; glikoz , amino asitler ve diğer küçük moleküllerin emilimi ; düzenlenmesi kan basıncı ; eritropoietin gibi çeşitli hormonların üretimi ; ve D vitamini aktivasyonu .

Böbrek fizyolojisinin çoğu, böbreğin en küçük fonksiyonel birimi olan nefron düzeyinde incelenir . Her nefron , böbreğe giren kanı filtreleyen bir süzme bileşeni ile başlar . Bu süzüntü daha sonra, tek bir özel hücre tabakası ile kaplanmış ve kılcal damarlarla çevrili boru şeklinde bir yapı olan nefronun uzunluğu boyunca akar . Bu astar hücrelerinin ana işlevleri, su ve küçük moleküllerin filtrattan kana geri emilmesi ve kandan idrara atıkların salgılanmasıdır .

Böbreğin düzgün çalışması, kanı almasını ve yeterince filtrelemesini gerektirir. Bu, mikroskobik düzeyde , her biri bir glomerulus ve bir Bowman kapsülünden oluşan renal cisimcikler adı verilen yüz binlerce filtrasyon ünitesi tarafından gerçekleştirilir . Böbrek fonksiyonunun genel bir değerlendirmesi , genellikle glomerüler filtrasyon hızı (GFR) olarak adlandırılan filtrasyon hızının tahmin edilmesiyle belirlenir .

idrar oluşumu

Böbreğin temel fizyolojik mekanizmalarını gösteren diyagram

Böbreğin işlevlerinin birçoğunu yerine getirme yeteneği , toplamı renal klirens veya renal atılım olarak adlandırılan süzme , yeniden emilim ve salgılama gibi üç temel işleve bağlıdır . Yani:

İdrar atılım hızı = Filtrasyon hızı - Yeniden emilim hızı + Salgı hızı

Katı, ancak sens sözcüğü atılımı ile ilgili üriner sistem olup idrar kendi renal temizlenme geleneksel olarak boşaltım (örneğin, resim terimi denir fraksiyonel sodyum atılımı ).

filtreleme

Kan ile filtre edilir nefron , böbrek fonksiyon birimi. Her nefron , bir Bowman kapsülü içine alınmış bir glomerulustan oluşan bir renal cisimcikte başlar . Hücreler, proteinler ve diğer büyük moleküller, bir ultrafiltrasyon işlemi ile glomerülden filtre edilir ve Bowman'ın boşluğuna girmek için plazmaya benzeyen bir ultrafiltrat (ultrafiltratın ihmal edilebilir plazma proteinlerine sahip olması dışında ) bırakılır. Filtrasyon Starling kuvvetleri tarafından yürütülür .

Ultrafiltrat sırasıyla proksimal kıvrık tübülden , Henle kulpundan , distal kıvrık tübülden ve idrar oluşturmak için bir dizi toplama kanalından geçirilir .

yeniden emilim

Tübüler yeniden emilim , çözünenlerin ve suyun tübüler sıvıdan çıkarıldığı ve kana taşındığı süreçtir . Yeniden emilim ( emilim değil ) olarak adlandırılır çünkü hem bu maddeler zaten bir kez (özellikle bağırsaklarda ) emilirler, hem de vücut onları idrar olma yolunda olan postglomerüler bir sıvı akışından geri alır (yani, bunlar geri kazanılmadıkça kısa süre sonra idrarla kaybolacaktır).

Yeniden emilim, maddelerin tübül sıvısından renal interstisyuma (nefronları çevreleyen bağ dokusu) aktif veya pasif olarak ekstraksiyonu ve daha sonra bu maddelerin interstisyumdan kan dolaşımına taşınması ile başlayan iki aşamalı bir süreçtir . Bu taşıma süreçleri Starling kuvvetleri , difüzyon ve aktif taşıma tarafından yürütülür .

dolaylı yeniden emilim

Bazı durumlarda, yeniden emilim dolaylıdır. Örneğin, bikarbonat (HCO ₃ ⁻ ) bir taşıyıcıya sahip değildir, bu nedenle yeniden emilmesi tübül lümeninde ve tübüler epitelde bir dizi reaksiyonu içerir. Bir Na/H değiştirici vasıtasıyla tübül sıvısına bir hidrojen iyonunun (H ⁺ ) aktif salgılanmasıyla başlar :

• lümende
  • H ⁺ , karbonik asit (H ₂ CO ₃ ) oluşturmak için HCO ₃ ⁻ ile birleşir
  • Luminal karbonik anhidraz enzimatik dönüştürür H ₂ CO ₃ H içine ₂ O ve CO ₂
  • CO ₂ serbest hücre içine diffüze
• Epitel hücresinde
  • Sitoplazmik karbonik anhidraz CO dönüştürür ₂ ve H ₂ O (hücrede bol olan) H içine ₂ CO ₃
  • H ₂ CO ₃ , H ⁺ ve HCO _3'e kolayca ayrışır ^-
  • HCO ₃ ^- olduğu kolaylaştırdı hücrenin dışına bazolateral zarı

Hormonların etkisi

Yeniden emilim için bazı önemli düzenleyici hormonlar şunları içerir:

• aktif sodyum geri emilimini uyaran aldosteron (ve sonuç olarak su)
• pasif su emilimini uyaran antidiüretik hormon

Her iki hormon da etkilerini esas olarak toplama kanalları üzerinde gösterir .

Tübüler sekresyon, süzüntünün yeniden emilmesi sırasında aynı anda meydana gelir. Genellikle vücut tarafından üretilen maddeler veya yüksek konsantrasyonda toksik hale gelebilecek hücre metabolizmasının yan ürünleri ve bazı ilaçlar (alınırsa). Bunların hepsi renal tübülün lümenine salgılanır. Tübüler sekresyon, aktif veya pasif veya birlikte taşıma olabilir. Esas olarak renal tübüle salgılanan maddeler; H+, K+, NH3, üre, kreatinin, histamin ve penisilin gibi ilaçlar. Tübüler sekresyon, Proksimal Kıvrımlı Tübülde (PCT) ve Distal Kıvrımlı Tübülde (DCT) meydana gelir; örneğin proksimal kıvrımlı tübülde sodyum-potasyum pompası vasıtasıyla potasyum salgılanır, aktif taşıma ve ko-transport yani antiporter vasıtasıyla hidrojen iyonu salgılanır ve amonyak renal tübüle difüze olur.

Diğer fonksiyonlar

hormon salgısı

Böbrekler , eritropoietin , kalsitriol ve renin dahil olmak üzere çeşitli hormonlar salgılar . Eritropoietin , böbrek dolaşımında hipoksiye (doku düzeyinde düşük oksijen seviyeleri ) yanıt olarak salınır . Kemik iliğinde eritropoezi (kırmızı kan hücrelerinin üretimi) uyarır . D vitamininin aktifleştirilmiş formu olan kalsitriol , kalsiyumun bağırsak emilimini ve fosfatın renal yeniden emilimini destekler . Renin, anjiyotensin ve aldosteron seviyelerini düzenleyen bir enzimdir .

homeostazı korumak

Böbrek, aşağıdaki maddelerin dengesini korumaktan sorumludur:

Vücut pH'ına çok duyarlıdır . Yaşamla uyumlu pH aralığının dışında proteinler denatüre olur ve sindirilir, enzimler fonksiyonlarını kaybeder ve vücut kendini sürdüremez hale gelir. Böbrekler , kan plazmasının pH'ını düzenleyerek asit-baz dengesini korur . Asit ve bazın kazanç ve kayıpları dengelenmelidir. Asitler "uçucu asitler" ve "uçucu olmayan asitler" olarak ikiye ayrılır. Ayrıca bakınız titre edilebilir asit .

Bu stabil dengeyi sürdürmek için ana homeostatik kontrol noktası renal atılımdır. Böbrek, aldosteron , antidiüretik hormon (ADH veya vazopressin), atriyal natriüretik peptit (ANP) ve diğer hormonların etkisiyle sodyumu atmaya veya tutmaya yönlendirilir . Sodyumun fraksiyonel atılımının anormal aralıkları, akut tübüler nekroz veya glomerüler disfonksiyon anlamına gelebilir .

Asit baz

İki organ sistemi, böbrekler ve akciğerler, pH'ın nispeten sabit bir değer etrafında korunması olan asit-baz homeostazını korur . Akciğerler, karbon dioksit (CO ₂ ) konsantrasyonunu düzenleyerek asit-baz dengesine katkıda bulunur . Böbreklerin asit-baz dengesinin korunmasında çok önemli iki rolü vardır: idrardan bikarbonatı yeniden emmek ve yeniden oluşturmak ve hidrojen iyonlarını ve sabit asitleri (asitlerin anyonlarını) idrarla atmak .

ozmolalite

Böbrekler vücudun su ve tuz seviyesini korumaya yardımcı olur. Plazma ozmolalitesindeki herhangi bir önemli artış , arka hipofiz bezi ile doğrudan iletişim kuran hipotalamus tarafından tespit edilir . Ozmolalitedeki bir artış, bezin antidiüretik hormon (ADH) salgılamasına neden olur, bu da böbrek tarafından suyun yeniden emilmesine ve idrar konsantrasyonunda bir artışa neden olur. İki faktör, plazma ozmolalitesini normal seviyelerine döndürmek için birlikte çalışır.

ADH, aquaporinleri membrana yer değiştiren toplama kanalındaki ana hücrelere bağlanır, suyun normalde geçirgen olmayan membranı terk etmesine ve vasa recta tarafından vücuda yeniden emilmesine izin verir, böylece vücudun plazma hacmini arttırır.

Hiperozmotik bir medulla oluşturan ve böylece vücut plazma hacmini artıran iki sistem vardır: Üre geri dönüşümü ve 'tek etki'.

Üre genellikle böbreklerden atık ürün olarak atılır. Ancak plazma kan hacmi düşük olduğunda ve ADH salındığında açılan aquaporinler de üre geçirgendir. Bu, ürenin toplama kanalını medullaya bırakmasına izin vererek, suyu "çeken" bir hiperozmotik çözüm yaratır. Üre daha sonra nefrona yeniden girebilir ve ADH'nin hala mevcut olup olmamasına bağlı olarak atılabilir veya tekrar geri dönüştürülebilir.

'Tek etki' , Henle kulpunun yükselen kalın kolunun suya karşı geçirgen olmadığı, ancak sodyum klorüre karşı geçirgen olduğu gerçeğini açıklar . Bu , medullanın giderek daha konsantre hale geldiği, ancak aynı zamanda toplama kanalının aquaporinlerinin ADH tarafından açılması durumunda suyun takip etmesi için bir ozmotik gradyan oluşturan bir karşı akım değişim sistemine izin verir .

Tansiyon

Böbrek doğrudan kanı algılayamasa da, kan basıncının uzun süreli düzenlenmesi ağırlıklı olarak böbreğe bağlıdır. Bu öncelikle , boyutu plazma sodyum konsantrasyonuna bağlı olan hücre dışı sıvı bölmesinin bakımı yoluyla gerçekleşir . Renin , renin-anjiyotensin sistemini oluşturan bir dizi önemli kimyasal habercinin ilkidir . Renindeki değişiklikler nihayetinde bu sistemin çıktısını, özellikle hormonları anjiyotensin II ve aldosteron değiştirir . Her hormon birden fazla mekanizma ile hareket eder, ancak her ikisi de böbreğin sodyum klorür emilimini arttırır , böylece hücre dışı sıvı bölmesini genişletir ve kan basıncını yükseltir. Renin seviyeleri yükseldiğinde, anjiyotensin II ve aldosteron konsantrasyonları artar, bu da artan sodyum klorür geri emilimine, hücre dışı sıvı bölmesinin genişlemesine ve kan basıncında bir artışa yol açar. Tersine, renin seviyeleri düşük olduğunda, anjiyotensin II ve aldosteron seviyeleri düşer, hücre dışı sıvı bölmesini kasar ve kan basıncını düşürür.

glikoz oluşumu

İnsanlarda böbrek , laktat , gliserol ve glutaminden glikoz üretebilir . Böbrek, açlık çeken insanlarda toplam glukoneogenezin yaklaşık yarısından sorumludur. Böbrekte glikoz üretiminin düzenlenmesi, insülin , katekolaminler ve diğer hormonların etkisiyle sağlanır . Renal glukoneogenez , renal kortekste gerçekleşir . Böbrek medulla nedeniyle gerekli yokluğunda glikoz üretemeyen enzimler .

Böbrek fonksiyonunun ölçümü

Böbrek fonksiyonunu tahmin etmenin basit bir yolu pH , kan üre nitrojeni , kreatinin ve bazik elektrolitleri ( sodyum , potasyum , klorür ve bikarbonat dahil ) ölçmektir . Bu değerlerin kontrolünde en önemli organ böbrek olduğundan, bu değerlerdeki herhangi bir bozukluk böbrek yetmezliğini düşündürebilir.

Böbrek fonksiyonunu tahmin etmede yer alan birkaç resmi test ve oran daha vardır:

Ölçüm	Hesaplama	Detaylar
böbrek plazma akışı	${\displaystyle {\text{RPF}}={\frac {\text{etkili RPF}}{\text{çıkarma oranı}}}}$	Birim zamanda böbreğe verilen kan plazması hacmi . PAH klirensi , bir tahmin sağlamak için kullanılan bir renal analiz yöntemidir. Yaklaşık 625 ml/dk.
böbrek kan akımı	${\displaystyle {\text{RBF}}={\frac {\text{RPF}}{1-{\text{HCT}}}}}$(HCT hematokrittir )	Birim zamanda böbreğe verilen kan hacmi . İnsanlarda, böbrekler birlikte, 70 kg'lık yetişkin bir erkekte 1 L/dk'ya tekabül eden kalp debisinin yaklaşık %20'sini alırlar.
glomerüler filtrasyon hızı	${\displaystyle {\text{GFR}}={\frac {U_{[{\text{kreatinin}}]}\times {\dot {V}}}{P_{[{\text{kreatinin}}]} }}}$( kreatinin klirensi kullanılarak tahmin )	Birim zamanda böbrek glomerüler kılcal damarlarından Bowman kapsülüne süzülen sıvı hacmi . İnülin kullanılarak tahmin edilmiştir . Genellikle bir kreatinin klirens testi yapılır, ancak bitki polisakkarit inülin veya radyoetiketli EDTA gibi diğer belirteçler de kullanılabilir.
süzme fraksiyonu	${\displaystyle {\text{FF}}={\frac {\text{GFR}}{\text{RPF}}}}$	Renal plazmanın filtre edilen kısmını ölçer.
anyon açığı	AG = [Na + ] - ([Cl - ] + [HCO 3 - ])	Katyonlar eksi anyonlar . K + (genellikle), Ca 2+ , H 2 PO 4 − hariçtir . Aids ayırıcı tanı ait metabolik asidoz
Açıklık (su hariç)	${\displaystyle C={\frac {U\times {\dot {V}}}}{P}}}$burada U = konsantrasyon, V = idrar hacmi / süresi, = idrar atılımı ve P = plazma konsantrasyonu${\ Displaystyle U\time V}$	Kaldırma oranı
serbest su temizleme	${\displaystyle C={\dot {V}}-C_{osm}}$ veya ${\displaystyle {\dot {V}}-{\frac {U_{osm}}{P_{osm}}}{\dot {V}}=C_{{\ce {H2O}}}}$	Hacminin kan plazması olan temizlenmiş bir çözünmüş madde içermeyen su , birim zaman başına.
Net asit atılımı	${\displaystyle {\ce {NEA}}={\dot {V}}(U_{{\ce {NH4}}}+U_{{\ce {TA}}}-U_{{\ce {HCO3}} })}$	Asit net olarak atılır idrar birim zaman başına

Referanslar