učbenik Temelji fiziologije
učbenik Temelji fiziologije učbenik Temelji fiziologije
5.3 MEHANIZMI NASTAJANJA SEČAGlomerulna filtracija (GF)Nastajanje primarnega seča je podobno neto filtraciji tekočine namembrani tkivnih kapilar. Odvisno je od filtracijskega tlaka(enačba 5.1, slika 5.2):FT = (P k - P bp) - Π k = (45 mm Hg – 10 mm Hg) - 25 mm Hg = 10 mm HgFTP kP bpΠ k(enačba 5.1)filtracijski tlak;hidrostatski tlak v glomerulnih kapilarah;hidrostatski tlak v Bowmanovem prostoru;onkotski tlak v glomerulnih kapilarah.V ledvicah se filtrira le tekoči del krvi – plazma. Glomerulnamembrana normalno namreč ni prepustna za celice in večjeplazemske beljakovine. Glede na to, da je normalna vrednosthematokrita okrog 45% (glej poglavje Kri in telesne tekočine) in daje pretok krvi skozi ledvice okoli 1200 ml krvi/min, lahkoizračunamo, da znaša pretok plazme skozi ledvice 660 ml/min. Odtega se v ledvicah filtrira 120 ml/min. To je normalna vrednostglomerularne filtracije. Delež plazme, ki se je filtriral v ledvicah(frakcija filtracije = GF/pretok plazme) pa bi v tem primeru znašal0.18. Pretok skozi glomerule uravnavajo s spreminjanjem svojegapremera tako aferentne kot eferentne arteriole, frakcijo filtracije pasamo eferentne.glomerularnakapilaraaferentnaarteriolaeferentnaarteriolavelika večina tekočine (178,5 litra vode) reabsorbirala iz nefrona vkri. Reabsorbirajo se voda in topljenci kot npr. glukoza, Na + , K + ,Ca 2+ , Cl - , bikarbonat, fosfat. Proces se imenuje tubulusnareabsorpcija. Celo snovi, ki naj bi se popolnoma izločile, sedeloma reabsorbirajo (npr. do 60% filtrirane sečnine). Tisti deltopljencev, ki se ne reabsorbira, se izloči s sečem.Tubulusno izločanjeNekatere snovi (npr. K + , H + , amoniak, sečna kislina, zdravila) pa setudi v tubulusih izločajo v seč, tako da poleg GF in tubulusnereabsorpcije poznamo tudi tubulno sekrecijo. Pri tem nastopata dvamehanizma:‣ tubulusne celice privzamejo snovi iz peritubulusnegaprostora, kamor vstopajo iz peritubulusnih kapilar, in jihizločajo v tubulusni lumen (npr. sečna kislina, zdravila);‣ snovi nastajajo v tubulusnih celicah in se izločajo vtubulusni lumen (npr. ioni H + , amoniak).5.4 FUNKCIJE POSAMEZNIH ODSEKOV NEFRONAProksimalni tubulusOglejmo si pobliže reabsorpcijo v proksimalnem tubulusu. Vglomerulnem filtratu so topljenci v enaki koncentraciji osmotskoaktivnih delcev (osmolarnost) kot v plazmi (290 mosmol/lraztopine). V proksimalnih tubulusih se reabsorbirajo topljenciprek epitelijskih celic bodisi pasivno z difuzijo, bodisi z aktivnimtransportom skozi celično membrano (glej poglavje Celica, celičnisistemi in homeostaza). Voda sledi topljencu pasivno zaradiosmoze, osmolarnost primarnega seča se ne spreminja, ker se seč vproksimalnem tubulusu niti ne koncentrira niti ne razredči.Topljenci z vodo prestopajo iz tubulusov v t.i. peritubulni prostorin se reabsorbirajo v peritubulne kapilare zaradi Starlingovih sil(glej poglavje Mikrocirkulacija). V proksimalnem tubulusu sereabsorbira 70% filtriranega Na + , Cl - , HCO 3 - , vode ter skoraj vesK + , fosfat, aminokisline in glukoza.Bowmanovprostor36bazalnamembranaproksimalnitubulusΠ kP kP p bSlika 5.2 Filtracija tekočine iz glomerulne kapilare v Bowmanovprostor. P k - hidrostatski tlak v glomerulnih kapilarah; P bp -hidrostatski tlak v Bowmanovem prostoru; Π k - onkotski tlak vglomerulnih kapilarah.Tubulusna reabsorpcijaNa dan nastane v Malpighijevih telescih 180 litrov primarnegaseča, izloči pa se navadno samo 1,5 l seča. To pomeni, da se jeMehanizem tubulne reabsorpcije Na + in Cl -Oglejmo si reabsorpcijo glavnih elektrolitov zunajcelične tekočineNa + in Cl - . Ionska črpalka (nosilec, aktivni transport) izčrpava Na +v peritubulni prostor skozi bazolateralno membrano. S tempovzroči koncentracijski gradient za vstopanje Na + v celico skoziluminalno membrano (s prenašalcem - facilitirana difuzija). TokuNa + sledijo Cl - dokler se ne vzpostavi elektrokemijsko ravnotežjeza Cl - in voda zaradi osmoze (slika 5.3). Tako reabsorbirani ioni invoda vstopijo v peritubulno kapilaro zaradi delovanja Starlingovihsil, med katerimi prevlada absorpcija zaradi onkotskega učinkaplazemskih beljakovin. S prehodom vode iz tubulusov v kapilare sev tubulusih zveča koncentracija nekaterih snovi, ki nato prehajajov kapilare zaradi koncentracijskega gradienta (npr. sečnine). Tuditok vode zaradi osmoze nosi s seboj topljence. Tako je tubulnareabsorpcija delno aktiven, delno pasiven proces. Izotonični sečteče naprej v Henlejevo zanko.Henlejeve zankeHenlejeva zanka sega v ledvično sredico. Ima tanek descedentni intanek del ascendentnega kraka ter zadebeljen del ascendentnegakraka, ki prehaja v distalni tubulus (slika 5.1). Henlejevo zankospremljajo vasa recta. Tanki del Henlejeve zanke je prepusten za
celicaproksimalnegatubulaperitubularna kapilaraHO 2HO 2lumen proksimalnega tubulabazalna membranaNa + Na +Na +Na +Na +Slika 5.3 Mehanizem tubulusne reabsorpcije Na + in Cl - .vodo in topljence. Ugotovitev, da od ledvične skorje protinotranjosti sredice osmotski tlak narašča, je pomagala izdelatihipotezo o delovanju Henlejeve zanke. Mehanizem delovanja jezapleten in je razložen v obsežnejših učbenikih fiziologije.Henlejeva zanka deluje kot protitočni pomnoževalec, vasa recta pakot protitočni izmenjalec. Protitočni pomnoževalec napravlja vsmeri proti vrhu (prevoju) Henlejeve zanke čedalje večjokoncentracijo topljencev (pri vrhu zanke znaša osmolarnost sredice1200 mosm/l). Zaradi oblike, ki jo imajo vasa recta (kot lasne igle,v obliki črke U), in razmeroma majhnega pretoka skozi njih, ta neodplavi hiperosmolarnega področja v sredici, ampak celo sodelujepri nastajanju velike koncentracije topljencev v sredici. Seč, kipriteka po Henlejevi zanki iz sredice vstopa v debelejši ascendentnikrak zanke, ki je neprepusten za vodo in za topljence, razen zaNaCl. NaCl se v tem delu zanke z aktivnim transportom Cl - izločav ekstracelularni prostor sredice. V sredico izločeni NaCl prispevak hiperosmolarnosti sredice. Seč, ki priteče iz Henlejeve zanke vdistalni tubulus, je zaradi omenjenega transporta NaCl hipotoničen(npr. 100 mosmol/l). Tudi iz Henlejeve zanke se reabsorbira 18-20% vode in NaCl, torej je do te stopnje reabsorbirano že 88-90%primarnega seča.‣ Distalni tubulus in zbiralce. Nadaljnja pot seča gre izdistalnega tubulusa skozi zbiralca v ledvični meh. Tudi vdistalnih tubulusih in v zbiralcih se reabsorbira 5 do 9,5%NaCl, odvisno od bilance Na + v telesu (glej sistem reninangiotenzin-aldosteron).Glede izločanja vode v distalnihtubulusih in zbiralcih se lahko odvijata vodna diureza aliantidiureza. To je odvisno od tega, ali so distalni tubulusiin zbiralca prepustni za vodo ali ne. Njihovo prepustnost zavodo uravnava antidiuretski hormon (ADH, vazopresin).‣ Vodna diureza. Vodna diureza pomeni, da se izločahipotoničen seč, organizem pa se tako znebi prebitka vode.To se zgodi, kadar je osmolarnost telesnih tekočinzmanjšana. Posebni receptorji v hipotalamusu v možganih,ki so občutljivi na osmolarnost zunajcelične tekočine(osmoreceptorji) zavrejo izločanje ADH iz možganov.Distalni tubulusi in zbiralca postanejo v odsotnosti ADHneprepustni za vodo in izloča se hipotoničen, razredčen seč,tak kot priteče iz Henlejeve zanke ali še bolj. Kadar seADH ne izloča, se v ledvicah reabsorbira le 88%primarnega seča, maksimalno razredčenje je do 40mosmol/l, ker se lahko v distalnih tubulusih aktivnoreabsorbira Na + .‣ Antidiureza. Antidiureza pomeni varčevanje z vodo, izločase majhen volumen hipertoničnega seča (seča z velikokoncentracijo topljencev in veliko osmolarnostjo). To sezgodi, kadar je osmolarnost telesnih tekočin zvečana.Vzdraženi osmoreceptorji spodbudijo izločanje ADH.ADH zveča prepustnost distalnih tubulusov (v skorji) inzbiralc (v sredici) za vodo. V skorji (distalni tubulusi) jepodročje normalne osmolarnosti okrog 290 mosmol/l.Prestopanje vode iz distalnih tubulusov naredi izhipotoničnega seča, ki je prišel iz Henlejeve zanke,izotoničen seč. Pri pretoku skozi zbiralca pa zaradi ADHzvečana prepustnost zbiralc omogoči prestopanje vode(brez raztopljenih snovi) iz zbiralc v hipertonični intersticijsredice. Preostali seč v zbiralcih se s tem koncentrira in izzbiralc v ledvični meh priteče hipertoničen seč. Pri običajniprehrani in pitju tekočin izločamo seč, ki je boljkoncentriran od plazme (osmolarnost plazme je okoli 290mosmol/l). Antidiureza je vsakodneven pojav, navadno sereabsorbira več kot 99% primarnega seča, ki nastane prifiltraciji v glomerulih. V posebnih okoliščinah (če nezauživamo vode) pa nastopi maksimalna antidiureza, seč jekoncentriran do 1200 mosmol/l, izloča se samo 500 ml sečadnevno.5.5 VZDRŽEVANJE KONCENTRACIJEELEKTROLITOV IN VOLUMNA TELESNIH TEKOČINTa dejavnost ledvic je izredno pomembna za preživetjeorganizma. Uravnavanje volumna telesnih tekočin inelektrolitov z ledvicami sledi načelu, da mora biti vnos vode inelektrolitov v telo enak izločanju iz telesa. Ledvice uravnavajovolumen in sestavo telesnih tekočin s spreminjanjem količine ssečem izločene tekočine in koncentracije topljencev (produktipresnove in elektroliti) v seču. Ledvice lahko izločajo velikvolumen seča z majhno koncentracijo topljencev ali majhenvolumen seča z veliko koncentracijo topljencev. Za izločanjeproduktov presnove (npr. kreatinina, sečnine, sečne kisline,fosfatov, sulfatov, H + ) je potreben vsaj minimalni obveznivolumen seča (t.i. obligatorni volumen), ki znaša vsaj 500ml/dan. V primeru, da je izločanje seča onemogočeno, sepričnejo te snovi kopičiti v telesu.Volumen telesnih tekočin in koncentracija elektrolitov seuravnavata z mehanizmi, ki spreminjajo količino in sestavo sečaizločenega skozi ledvice:‣ z antidiuretičnim hormonom (ADH) ,‣ z aktivacijo sistema renin – angiotenzin – aldosteron,‣ s spreminjanjem filtracijskega deleža v ledvicah.Uravnavanje izločanja ADHPovečanje osmolarnosti zunajcelične tekočine (npr. zaradiuživanja slane hrane ob nezadostnem vnosu vode) povzročipovečano izločanje ADH iz hipotalamusa v možganih v kri.ADH v ledvicah poveča prepustnost distalnih tubulusov inzbiralc za vodo, kar olajša reabsorpcijo vode in zmanjšavolumen seča. Nasprotno bo zmanjšanje osmolarnostizunajcelične tekočine povzročilo zavrtje izločanja ADH, brezkaterega so distalni tubulusi in zbiralca skoraj povsemneprepustni za vodo, ki se v teh razmerah izloči s sečem.Volumoreceptorji so posebna vrsta mehanoreceptorjev v krvnihobtočilih, ki se vzdražijo ob povečani polnitvi in nategu stenedela obtočil, v katerem se nahajajo (torej ob povečanem37
- Page 1: mara bresjanacmarjan rupnikTemeljif
- Page 4 and 5: 10 ŽIVČEVJE _____________________
- Page 6 and 7: Celična membrana in promet snovi s
- Page 8 and 9: Oba procesa sodelujeta pri obnavlja
- Page 10 and 11: vhodni signalVprašanjauravnavanako
- Page 13 and 14: 2 KRI IN TELESNE TEKOČINEMarjan Ru
- Page 15 and 16: specifičnega imunskega odziva. Nor
- Page 17: 9. Za Rh negativno osebo veljaa) na
- Page 20 and 21: sinoatrialnivozeldesni preddvoratri
- Page 22 and 23: vzvratni tok krvi v levi prekat. Ne
- Page 24 and 25: o ta enak tlaku v velikih arterijah
- Page 26 and 27: 3.4 VENSKI SISTEMVene imajo v krvo
- Page 28 and 29: 8. Pri konstantnem minutnem volumnu
- Page 30 and 31: K retrakcijski sili pljuč prispeva
- Page 32 and 33: neraztegljivosti) intraplevralne te
- Page 34 and 35: parcialni tlak CO 2 (pCO 2 ) v alve
- Page 36 and 37: 2zmanjša samo na 75%. Po navadi kr
- Page 38 and 39: ‣ Znižan arterijski pH spodbuja
- Page 42 and 43: volumnu krvi). Nahajajo se v stenah
- Page 44 and 45: 11. Velika večina vode, ki se filt
- Page 46 and 47: koncentracije nehlapnih 1 kislin v
- Page 49 and 50: Dnevni vnos hranil mora zato pokrit
- Page 51 and 52: V dvanajstnik se stekata bazični (
- Page 53 and 54: nastopajo različne motnje, ki pogo
- Page 55 and 56: 8 PRESNOVATomaž Marš, Katarina Za
- Page 57 and 58: takšne koncentracije insulina pa p
- Page 59: 16. Glukoneogeneza jea) sinteza glu
- Page 62 and 63: maksimalno vrednost pri T 1 (0°C),
- Page 64 and 65: 9. Termonevtralno območje okolja z
- Page 66 and 67: 2Ca 2+1 AP34ionski kanalček56eksci
- Page 68 and 69: ganglija do periferne tarče, na te
- Page 70 and 71: organu, in tri polkrožne kanale (l
- Page 73 and 74: višjih centrov, kot so tisti v mo
- Page 75 and 76: 11.3 FIZIOLOGIJA ŽIVČNOMIŠIČNEG
- Page 77 and 78: cepitvi v mehansko), vrat sestavlja
- Page 79: 8. Ko ekscitacijski postsinaptični
- Page 82 and 83: antagonističen (npr. paratiroidni
- Page 84 and 85: 12.3 SPOLNE ŽLEZETemeljna regulato
- Page 86 and 87: Motnje v delovanju ščitnice so po
- Page 88 and 89: Poglavitni mineralokortikoid je ald
celicaproksimalnegatubulaperitubularna kapilaraHO 2HO 2lumen proksimalnega tubulabazalna membranaNa + Na +Na +Na +Na +Slika 5.3 Mehanizem tubulusne reabsorpcije Na + in Cl - .vodo in topljence. Ugotovitev, da od ledvične skorje protinotranjosti sredice osmotski tlak narašča, je pomagala izdelatihipotezo o delovanju Henlejeve zanke. Mehanizem delovanja jezapleten in je razložen v obsežnejših <strong>učbenik</strong>ih <strong>fiziologije</strong>.Henlejeva zanka deluje kot protitočni pomnoževalec, vasa recta pakot protitočni izmenjalec. Protitočni pomnoževalec napravlja vsmeri proti vrhu (prevoju) Henlejeve zanke čedalje večjokoncentracijo topljencev (pri vrhu zanke znaša osmolarnost sredice1200 mosm/l). Zaradi oblike, ki jo imajo vasa recta (kot lasne igle,v obliki črke U), in razmeroma majhnega pretoka skozi njih, ta neodplavi hiperosmolarnega področja v sredici, ampak celo sodelujepri nastajanju velike koncentracije topljencev v sredici. Seč, kipriteka po Henlejevi zanki iz sredice vstopa v debelejši ascendentnikrak zanke, ki je neprepusten za vodo in za topljence, razen zaNaCl. NaCl se v tem delu zanke z aktivnim transportom Cl - izločav ekstracelularni prostor sredice. V sredico izločeni NaCl prispevak hiperosmolarnosti sredice. Seč, ki priteče iz Henlejeve zanke vdistalni tubulus, je zaradi omenjenega transporta NaCl hipotoničen(npr. 100 mosmol/l). Tudi iz Henlejeve zanke se reabsorbira 18-20% vode in NaCl, torej je do te stopnje reabsorbirano že 88-90%primarnega seča.‣ Distalni tubulus in zbiralce. Nadaljnja pot seča gre izdistalnega tubulusa skozi zbiralca v ledvični meh. Tudi vdistalnih tubulusih in v zbiralcih se reabsorbira 5 do 9,5%NaCl, odvisno od bilance Na + v telesu (glej sistem reninangiotenzin-aldosteron).Glede izločanja vode v distalnihtubulusih in zbiralcih se lahko odvijata vodna diureza aliantidiureza. To je odvisno od tega, ali so distalni tubulusiin zbiralca prepustni za vodo ali ne. Njihovo prepustnost zavodo uravnava antidiuretski hormon (ADH, vazopresin).‣ Vodna diureza. Vodna diureza pomeni, da se izločahipotoničen seč, organizem pa se tako znebi prebitka vode.To se zgodi, kadar je osmolarnost telesnih tekočinzmanjšana. Posebni receptorji v hipotalamusu v možganih,ki so občutljivi na osmolarnost zunajcelične tekočine(osmoreceptorji) zavrejo izločanje ADH iz možganov.Distalni tubulusi in zbiralca postanejo v odsotnosti ADHneprepustni za vodo in izloča se hipotoničen, razredčen seč,tak kot priteče iz Henlejeve zanke ali še bolj. Kadar seADH ne izloča, se v ledvicah reabsorbira le 88%primarnega seča, maksimalno razredčenje je do 40mosmol/l, ker se lahko v distalnih tubulusih aktivnoreabsorbira Na + .‣ Antidiureza. Antidiureza pomeni varčevanje z vodo, izločase majhen volumen hipertoničnega seča (seča z velikokoncentracijo topljencev in veliko osmolarnostjo). To sezgodi, kadar je osmolarnost telesnih tekočin zvečana.Vzdraženi osmoreceptorji spodbudijo izločanje ADH.ADH zveča prepustnost distalnih tubulusov (v skorji) inzbiralc (v sredici) za vodo. V skorji (distalni tubulusi) jepodročje normalne osmolarnosti okrog 290 mosmol/l.Prestopanje vode iz distalnih tubulusov naredi izhipotoničnega seča, ki je prišel iz Henlejeve zanke,izotoničen seč. Pri pretoku skozi zbiralca pa zaradi ADHzvečana prepustnost zbiralc omogoči prestopanje vode(brez raztopljenih snovi) iz zbiralc v hipertonični intersticijsredice. Preostali seč v zbiralcih se s tem koncentrira in izzbiralc v ledvični meh priteče hipertoničen seč. Pri običajniprehrani in pitju tekočin izločamo seč, ki je boljkoncentriran od plazme (osmolarnost plazme je okoli 290mosmol/l). Antidiureza je vsakodneven pojav, navadno sereabsorbira več kot 99% primarnega seča, ki nastane prifiltraciji v glomerulih. V posebnih okoliščinah (če nezauživamo vode) pa nastopi maksimalna antidiureza, seč jekoncentriran do 1200 mosmol/l, izloča se samo 500 ml sečadnevno.5.5 VZDRŽEVANJE KONCENTRACIJEELEKTROLITOV IN VOLUMNA TELESNIH TEKOČINTa dejavnost ledvic je izredno pomembna za preživetjeorganizma. Uravnavanje volumna telesnih tekočin inelektrolitov z ledvicami sledi načelu, da mora biti vnos vode inelektrolitov v telo enak izločanju iz telesa. Ledvice uravnavajovolumen in sestavo telesnih tekočin s spreminjanjem količine ssečem izločene tekočine in koncentracije topljencev (produktipresnove in elektroliti) v seču. Ledvice lahko izločajo velikvolumen seča z majhno koncentracijo topljencev ali majhenvolumen seča z veliko koncentracijo topljencev. Za izločanjeproduktov presnove (npr. kreatinina, sečnine, sečne kisline,fosfatov, sulfatov, H + ) je potreben vsaj minimalni obveznivolumen seča (t.i. obligatorni volumen), ki znaša vsaj 500ml/dan. V primeru, da je izločanje seča onemogočeno, sepričnejo te snovi kopičiti v telesu.Volumen telesnih tekočin in koncentracija elektrolitov seuravnavata z mehanizmi, ki spreminjajo količino in sestavo sečaizločenega skozi ledvice:‣ z antidiuretičnim hormonom (ADH) ,‣ z aktivacijo sistema renin – angiotenzin – aldosteron,‣ s spreminjanjem filtracijskega deleža v ledvicah.Uravnavanje izločanja ADHPovečanje osmolarnosti zunajcelične tekočine (npr. zaradiuživanja slane hrane ob nezadostnem vnosu vode) povzročipovečano izločanje ADH iz hipotalamusa v možganih v kri.ADH v ledvicah poveča prepustnost distalnih tubulusov inzbiralc za vodo, kar olajša reabsorpcijo vode in zmanjšavolumen seča. Nasprotno bo zmanjšanje osmolarnostizunajcelične tekočine povzročilo zavrtje izločanja ADH, brezkaterega so distalni tubulusi in zbiralca skoraj povsemneprepustni za vodo, ki se v teh razmerah izloči s sečem.Volumoreceptorji so posebna vrsta mehanoreceptorjev v krvnihobtočilih, ki se vzdražijo ob povečani polnitvi in nategu stenedela obtočil, v katerem se nahajajo (torej ob povečanem37