Ledvinový nefron

Nefron se skládá z nepřetržité trubice vysoce specializovaných heterogenních buněk, které plní různé funkce. Každá ledvina obsahuje 800 000 až 1 300 000 nefronů. Celková délka všech nefronů v obou ledvinách je asi 110 km. Většina nefronů (85 %) se nachází v kůře (kortikální nefrony), menší část (15 %) se nachází na hranici kůry a dřeně v tzv. juxtamedulární zóně (juxtamedulární nefrony). Mezi nefrony existují významné strukturální a funkční rozdíly: u kortikálních nefronů je Henleova klička krátká. Končí na hranici vnější a vnitřní zóny dřeně, zatímco Henleova klička juxtamedulárních nefronů zasahuje hluboko do vnitřní vrstvy dřeně.

Každý nefron se skládá z několika strukturních prvků. Podle moderní nomenklatury, která byla standardizována v roce 1988, složení nefronu zahrnuje:

• ledvinový glomerulus;
• proximální tubul (spletitá a přímá část);
• sestupný tenký segment;
• vzestupný tenký segment;
• distální přímý tubul (dříve silná vzestupná Henleova klička);
• distální spletený tubul;
• spojovací kanál;
• kortikální sběrný kanálek;
• sběrný kanál vnější zóny míchy;
• sběrný kanál vnitřní zóny prodloužené míchy.

Prostor mezi všemi strukturami nefronu, a to jak v kůře, tak v dřeni, je vyplněn hustou pojivovou tkáňovou bází, kterou představují intersticiální buňky umístěné v mezibuněčné matrici.

Renální glomerulus

Ledvinový glomerulus je počáteční částí nefronu. Je to „síťovité klubko“ 7–20 kapilárních kliček uzavřených v Bowmanově pouzdře. Glomerulární kapiláry se tvoří z aferentní glomerulární arterioly a poté se spojují na výstupu z glomerulu do eferentní glomerulární arterioly. Mezi kapilárními kličkami jsou anastomózy. Centrální část glomerulu je obsazena mesangiálními buňkami obklopenými mesangiální matricí, které fixují kapilární kličky glomerulu k cévnímu pólu glomerulu – jeho rukojeti – místu, kde vstupuje aferentní arteriola a vystupuje eferentní arteriola. Přímo naproti v glomerulu se nachází močový pól – místo, kde začíná proximální tubul.

Renální kapiláry se podílejí na tvorbě glomerulárního filtru, který je určen pro proces ultrafiltrace krve - první fáze tvorby moči, která spočívá v oddělení tekuté části krve protékající jimi od látek v ní rozpuštěných. Zároveň by se do ultrafiltrátu neměly dostat krevní elementy a bílkoviny.

Struktura glomerulárního filtru

Glomerulární filtr se skládá ze tří vrstev - epitelu (podocytů), bazální membrány a endotelových buněk. Každá z těchto vrstev je důležitá v procesu filtrace.

Podocyty

Jsou reprezentovány velkými, vysoce diferencovanými buňkami s „tělem“, z něhož ze strany glomerulární kapsle vybíhají velké a malé výběžky (nožičky podocytů). Tyto výběžky jsou vzájemně úzce propleteny, zvenčí obalují povrch glomerulárních kapilár a jsou ponořeny do vnější destičky bazální membrány. Mezi malými výběžky podocytů se nacházejí štěrbinové membrány, které jsou jednou z variant filtračních pórů. Zabraňují pronikání bílkovin do moči díky malému průměru pórů (5-12 nm) a elektrochemickému faktoru: štěrbinové membrány jsou zvenčí pokryty negativně nabitým glykokalyxem (slanoproteinové sloučeniny), který zabraňuje pronikání bílkovin z krve do moči.

Podocyty tedy fungují jako strukturální opora pro bazální membránu a navíc vytvářejí aniontovou bariéru během biologické ultrafiltrace. Předpokládá se, že podocyty mají fagocytární a kontraktilní aktivitu.

Bazální membrána glomerulárních kapilár

Bazální membrána je třívrstvá: dvě tenčí vrstvy se nacházejí na vnější a vnitřní straně membrány a vnitřní vrstva, hustší, je reprezentována hlavně kolagenem typu IV, lamininem, a také kyselinou sialovou a glykosaminoglykany, zejména heparansulfátem, které slouží jako bariéra pro filtraci negativně nabitých makromolekul proteinů krevní plazmy přes bazální membránu.

Bazální membrána obsahuje póry, jejichž maximální velikost obvykle nepřesahuje velikost molekuly albuminu. Jemně dispergované proteiny s molekulovou hmotností nižší než albumin jimi mohou procházet, ale větší proteiny nikoli.

Druhou bariérou pro průchod plazmatických proteinů do moči je tedy bazální membrána glomerulárních kapilár v důsledku malé velikosti pórů a negativního náboje bazální membrány.

Endoteliální buňky glomerulárních kapilár ledvin. Tyto buňky mají podobné struktury, které brání pronikání bílkovin do moči - póry a glykokalyx. Velikost pórů endoteliální výstelky je největší (až 100-150 nm). Aniontové skupiny se nacházejí v membráně pórů, což omezuje pronikání bílkovin do moči.

Selektivita filtrace je tedy zajištěna strukturami glomerulárního filtru, které ztěžují průchod molekul proteinů větších než 1,8 nm filtrem a zcela blokují průchod makromolekul větších než 4,5 nm, a negativním nábojem endotelu, podocytů a bazální membrány, což ztěžuje filtraci aniontových makromolekul a usnadňuje filtraci kationtových makromolekul.

Mezangiální matrice

Mezi kličkami glomerulárních kapilár se nachází mesangiální matrix, jejíž hlavními složkami jsou kolagen typu IV a V, laminin a fibronektin. Multifunkčnost těchto buněk byla nyní prokázána. Mesangiální buňky tedy plní několik funkcí: mají kontraktilitu, která zajišťuje jejich schopnost řídit glomerulární průtok krve pod vlivem biogenních aminů a hormonů, mají fagocytární aktivitu, podílejí se na reparaci bazální membrány a mohou produkovat renin.

Renální tubuly

Proximální tubul

Tubuly se nacházejí pouze v kůře a subkortikálních zónách ledviny. Anatomicky se dělí na spletitou část a kratší rovný (sestupný) segment, který pokračuje do sestupné části Henleovy kličky.

Strukturálním rysem tubulárního epitelu je přítomnost tzv. kartáčového lemu v buňkách - dlouhých a krátkých buněčných výrůstků, které zvětšují absorpční povrch více než 40krát, díky čemuž dochází k reabsorpci filtrovaných, ale pro tělo nezbytných látek. V této části nefronu se reabsorbuje více než 60 % filtrovaných elektrolytů (sodík, draslík, chlor, hořčík, fosfor, vápník atd.), více než 90 % hydrogenuhličitanů a vody. Kromě toho se reabsorbují aminokyseliny, glukóza a jemně dispergované proteiny.

Existuje několik mechanismů reabsorpce:

• aktivní transport proti elektrochemickému gradientu, zapojený do reabsorpce sodíku a chloru;
• pasivní transport látek k obnovení osmotické rovnováhy (transport vody);
• pinocytóza (reabsorpce jemně dispergovaných proteinů);
• sodíkově závislý kotransport (reabsorpce glukózy a aminokyselin);
• hormonálně regulovaný transport (reabsorpce fosforu pod vlivem parathormonu) a tak dále.

Henleho smyčka

Anatomicky existují dvě varianty Henleovy kličky: krátké a dlouhé kličky. Krátké kličky nepronikají za vnější zónu míchy; dlouhé Henleovy kličky pronikají do vnitřní zóny míchy. Každá Henleova klička se skládá ze sestupného tenkého segmentu, vzestupného tenkého segmentu a distálního rovného tubulu.

Distální přímý tubul se často nazývá ředicí segment, protože právě zde dochází k ředění (snížení osmotické koncentrace) moči v důsledku nepropustnosti tohoto segmentu smyčky pro vodu.

Vzestupný a sestupný segment těsně sousedí s chámovodem (vasa recta), který prochází prodlouženou míchou, a se sběrnými kanálky. Tato blízkost struktur vytváří vícerozměrnou síť, ve které dochází k protiproudé výměně rozpuštěných látek a vody, což usnadňuje plnění hlavní funkce smyčky – ředění a koncentrování moči.

Distální nefron

Zahrnuje distální stočený tubul a spojovací trubici (spojovací tubul), která spojuje distální stočený tubul s kortikální částí sběrného kanálku. Struktura spojovacího tubulu je reprezentována střídajícími se epiteliálními buňkami distálního stočeného tubulu a sběrných kanálků. Funkčně se od nich liší. V distálním nefronu dochází k reabsorpci iontů a vody, ale v mnohem menším množství než v proximálních tubulech. Téměř všechny procesy transportu elektrolytů v distálním nefronu jsou regulovány hormony (aldosteron, prostaglandiny, antidiuretický hormon).

Sběrné trubice

Poslední část tubulárního systému formálně nepatří k nefronu, protože sběrné kanálky mají odlišný embryonální původ: vznikají z výrůstku močovodu. Podle morfologických a funkčních charakteristik se dělí na kortikální sběrný kanálek, sběrný kanálek vnější zóny dřeně a sběrný kanálek vnitřní zóny dřeně. Dále se rozlišují papilární kanálky, které ústí na vrcholu ledvinové papily do malého ledvinového kalichu. Mezi kortikální a medulární částí sběrného kanálku nebyly zjištěny žádné funkční rozdíly. V těchto částech se tvoří konečná moč.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]