Tvorba moči

Tvorba konečné moči ledvinami se skládá z několika hlavních procesů:

• ultrafiltrace arteriální krve v renálních glomerulech;
• reabsorpce látek v tubulech, sekrece řady látek do lumen tubulů;
• syntéza nových látek ledvinami, které vstupují jak do lumen tubulu, tak do krve;
• aktivita protiproudého systému, v důsledku čehož se konečná moč koncentruje nebo zředí.

Ultrafiltrace

K ultrafiltraci z krevní plazmy do Bowmanova pouzdra dochází v kapilárách ledvinových glomerulů. SCF je důležitým ukazatelem v procesu tvorby moči. Jeho hodnota v jednom nefronu závisí na dvou faktorech: efektivním tlaku ultrafiltrace a koeficientu ultrafiltrace.

Hnací silou ultrafiltrace je efektivní filtrační tlak, což je rozdíl mezi hydrostatickým tlakem v kapilárách a součtem onkotického tlaku proteinů v kapilárách a tlaku v glomerulární kapsli:

P _efekt = P _hydr - (P _onc + P _caps )

Kde P _effect je efektivní filtrační tlak, P _hydr je hydrostatický tlak v kapilárách, P _onc je onkotický tlak proteinů v kapilárách a P _caps je tlak v glomerulární kapsule.

Hydrostatický tlak na aferentním a eferentním konci kapilár je 45 mm Hg. Zůstává konstantní po celé filtrační délce kapilární smyčky. Působí proti němu onkotický tlak plazmatických proteinů, který se směrem k eferentnímu konci kapiláry zvyšuje z 20 mm Hg na 35 mm Hg, a tlak v Bowmanově pouzdře, který je 10 mm Hg. V důsledku toho je efektivní filtrační tlak 15 mm Hg (45 - [20 + 10]) na aferentním konci kapiláry a 0 (45 - [35 + 10]) na eferentním konci, což po přepočtu na celou délku kapiláry činí přibližně 10 mm Hg.

Jak již bylo uvedeno, stěna glomerulárních kapilár je filtr, který nepropouští buněčné prvky, sloučeniny s vysokou molekulovou hmotností a koloidní částice, zatímco voda a nízkomolekulární látky jím volně procházejí. Stav glomerulárního filtru je charakterizován ultrafiltračním koeficientem. Vazoaktivní hormony (vasopresin, angiotenzin II, prostaglandiny, acetylcholin) mění ultrafiltrační koeficient, což odpovídajícím způsobem ovlivňuje SCF.

Za fyziologických podmínek souhrn všech ledvinových glomerulů produkuje 180 litrů filtrátu za den, tj. 125 ml filtrátu za minutu.

Reabsorpce látek v tubulech a jejich sekrece

K reabsorpci filtrovaných látek dochází převážně v proximální části nefronu, kde se vstřebávají všechny fyziologicky cenné látky, které se do nefronu dostaly, a asi 2/3 filtrovaných iontů sodíku, chloru a vody. Zvláštností reabsorpce v proximálním tubulu je, že všechny látky se vstřebávají s osmoticky ekvivalentním objemem vody a tekutina v tubulu zůstává prakticky izoosmotická s krevní plazmou, zatímco objem primární moči do konce proximálního tubulu se snižuje o více než 80 %.

Práce distálního nefronu formuje složení moči v důsledku reabsorpčních i sekrečních procesů. V tomto segmentu se sodík reabsorbuje bez ekvivalentního objemu vody a vylučují se draselné ionty. Vodíkové a amonné ionty vstupují do lumen nefronu z tubulárních buněk. Transport elektrolytů je řízen antidiuretickým hormonem, aldosteronem, kininy a prostaglandiny.

Protiproudý systém

Aktivita protiproudého systému je reprezentována synchronní prací několika struktur ledviny - sestupných a vzestupných tenkých segmentů Henleovy kličky, kortikálních a medulárních segmentů sběrných kanálků a přímých cév, které pronikají celou tloušťkou ledvinové dřeně.

Základní principy protiproudého systému ledvin:

• ve všech fázích se voda pohybuje pouze pasivně podél osmotického gradientu;
• distální přímý tubul Henleovy kličky je nepropustný pro vodu;
• v přímém tubulu Henleovy kličky dochází k aktivnímu transportu Na ⁺, K ⁺, Cl;
• tenké sestupné rameno Henleovy kličky je nepropustné pro ionty a propustné pro vodu;
• ve vnitřní dřeni ledvin probíhá cyklus močoviny;
• Antidiuretický hormon zajišťuje propustnost sběrných kanálků pro vodu.

V závislosti na stavu vodní bilance těla mohou ledviny vylučovat hypotonickou, velmi zředěnou nebo osmoticky koncentrovanou moč. Na tomto procesu se podílejí všechny úseky tubulů a cév dřeně ledvin, které fungují jako protiproudý rotační multiplikační systém. Podstata činnosti tohoto systému je následující. Ultrafiltrát, který vstoupil do proximálního tubulu, se kvantitativně redukuje na 3/4-2/3 svého původního objemu v důsledku reabsorpce vody a látek v něm rozpuštěných v tomto úseku. Tekutina zbývající v tubulu se osmolaritou neliší od krevní plazmy, i když má jiné chemické složení. Poté tekutina z proximálního tubulu přechází do tenkého sestupného segmentu Henleovy kličky a dále se pohybuje k vrcholu ledvinové papily, kde se Henleova klička ohýbá o 180° a obsah prochází vzestupným tenkým segmentem do distálního přímého tubulu, umístěného rovnoběžně se sestupným tenkým segmentem.

Tenký sestupný segment kličky je propustný pro vodu, ale relativně nepropustný pro soli. V důsledku toho voda přechází z lumen segmentu do okolní intersticiální tkáně podél osmotického gradientu, v důsledku čehož se osmotická koncentrace v lumen tubulu postupně zvyšuje.

Poté, co tekutina vstoupí do distálního přímého tubulu Henleovy kličky, který je naopak pro vodu nepropustný a ze kterého dochází k aktivnímu transportu osmoticky aktivního chloru a sodíku do okolního intersticia, ztrácí obsah tohoto úseku osmotickou koncentraci a stává se hypoosmolálním, což určilo jeho název - "ředící úsek nefronu". V okolním intersticiu dochází k opačnému procesu - akumulaci osmotického gradientu v důsledku Na ⁺, K ⁺ a Cl. V důsledku toho bude příčný osmotický gradient mezi obsahem distálního přímého tubulu Henleovy kličky a okolním intersticiem 200 mOsm/l.

Ve vnitřní zóně dřeně je další zvýšení osmotické koncentrace zajištěno cirkulací močoviny, která pasivně vstupuje epitelem tubulů. Akumulace močoviny v dřeni závisí na rozdílné propustnosti kortikálních sběrných kanálků a sběrných kanálků dřeně pro močovinu. Kortikální sběrné kanálky, distální přímý kanálek a distální stočený kanálek jsou pro močovinu nepropustné. Sběrné kanálky dřeně jsou pro močovinu vysoce propustné.

Jak se filtrovaná tekutina pohybuje z Henleovy kličky distálními spletitými tubuly a kortikálními sběrnými kanálky, koncentrace močoviny v tubulech se zvyšuje v důsledku reabsorpce vody bez močoviny. Poté, co tekutina vstoupí do sběrných kanálků vnitřní dřeně, kde je propustnost pro močovinu vysoká, přesune se do intersticia a poté je transportována zpět do tubulů umístěných ve vnitřní dřeni. Zvýšení osmolality v dřeni je způsobeno močovinou.

V důsledku uvedených procesů se osmotická koncentrace zvyšuje od kůry (300 mOsm/l) k ledvinové papile a dosahuje 1200 mOsm/l jak v lumen počáteční části tenkého vzestupného větve Henleovy kličky, tak v okolní intersticiální tkáni. Kortikomedulární osmotický gradient vytvořený protiproudým multiplikačním systémem je tedy 900 mOsm/l.

Dalším příspěvkem k tvorbě a udržování longitudinálního osmotického gradientu jsou vasa recta, které sledují průběh Henleovy kličky. Intersticiální osmotický gradient je udržován efektivním odstraňováním vody přes vzestupné vasa recta, které mají větší průměr než sestupné vasa recta a jsou téměř dvakrát početnější. Unikátní vlastností vasa recta je jejich propustnost pro makromolekuly, což má za následek velké množství albuminu v dřeni. Proteiny vytvářejí intersticiální osmotický tlak, který zvyšuje reabsorpci vody.

Ke konečné koncentraci moči dochází ve sběrných kanálcích, které mění svou propustnost pro vodu v závislosti na koncentraci vylučovaného ADH. Při vysokých koncentracích ADH se zvyšuje propustnost membrány buněk sběrných kanálků pro vodu. Osmotické síly způsobují pohyb vody z buňky (přes bazální membránu) do hyperosmotického intersticia, což zajišťuje vyrovnání osmotických koncentrací a vznik vysoké osmotické koncentrace konečné moči. Při absenci produkce ADH je sběrný kanálek pro vodu prakticky nepropustný a osmotická koncentrace konečné moči zůstává rovna koncentraci intersticia v ledvinové kůře, tj. vylučuje se izoosmotická nebo hypoosmolární moč.

Maximální úroveň ředění moči tedy závisí na schopnosti ledvin snižovat osmolalitu tubulární tekutiny v důsledku aktivního transportu draslíkových, sodných a chloridových iontů ve vzestupném větvi Henleovy kličky a aktivního transportu elektrolytů v distálním stočeném tubulu. V důsledku toho je osmolalita tubulární tekutiny na začátku sběrného kanálku nižší než osmolalita krevní plazmy a dosahuje 100 mOsm/l. Při absenci ADH a dodatečném transportu chloridu sodného z tubulů ve sběrném kanálku se osmolalita v této části nefronu může snížit na 50 mOsm/l. Tvorba koncentrované moči závisí na přítomnosti vysoké osmolality intersticiální míchy a produkci ADH.