Fyziologie a patofyziologie ledvin

Fyziologie a patofyziologie ledvin
Anatomické poznámky
Ledvina je párový orgán, z každé vychází ureter, oba ústí do močového měchýře z něhož
vychází uretra.
- parenchym ledviny - kůra, dřeň
- kalichy - pánvička
- v hilu a. renalis, v. renalis, močovod
- funkční jednotka NEFRON:
glomerulus (krev přivádí vas afferens, rozvětvuje se, tvoří klubko a opět se spojuje ve vas
efferens a ta tvoří peritubulární síť), proximální tubulus, sestupné raménko Henleovy kličky,
vzestupné raménko Henl. kličky, distální tubulus, sběrací kanálek
Funkce ledvin
- udržování konstantního objemu ECT (soli)
-
-//-
dlouhodobá regulace krevního tlaku
osmolality ECT (voda)
- regulace acidobazické rovnováhy (vylučování H+ a HCO3- acidifikace moči)
- eliminace konečných produktů látkové přeměny (močovina, kyselina močová, léky, toxiny)
- produkce hormonů (erytropoetin, kalcitriol, prostaglandiny)
- metabolické funkce (odbourávání bílkovin a peptidů, glukoneogeneze, tvorba argininu)
Průtok krve ledvinami
Charakteristika průtoku krve ledvinami:
- 20 – 25 % minutového srdečního výdeje MVS (1 l/min)
- a-v diference nízká (funkční průtok)
- nerovnoměrná distribuce (průtok dření 10 % x kůrou 90 %)
- autoregulace průtoku (80 – 180 mmHg stř. art. tlaku)
Příčiny poklesu nebo nárůstu průtoku krve ledvinami:
Q = dP / (Raf + Ref)
- změny středního arteriálního tlaku
- změny odporu v. afferens, v. efferens
- kombinace obou příčin
Snížení průtoku krve ledvinami
 Q =  dP / (Raf + Ref) nebo  Q = dP / (Raf + Ref)
- pokles stř. art. tlaku pod 75 mmHg (systémové příčiny – krvácení,
snížení objemu ECT, srdeční selhání, šokové stavy – „centralizace oběhu“)
- porucha krevního zásobení obou ledvin (břišní aorta)
- porucha krevního zásobení jednostranná (a. renalis)
- zvýšení odporu v. afferens (adrenalin, noradrenalin, inhibitory cyklooxygenázy),
v. efferens (angiotenzin II)
- patologické procesy v glomerulu – Rgl
Důsledky snížení průtoku krve ledvinami - ischémie
Zvýšení průtoku krve ledvinami
 Q =  dP / (Raf + Ref) nebo  Q = dP / (Raf + Ref)
- arteriální hypertenze -stř. art. tlak nad 180-200 mmHg
- vazodilatace převážně v. afferens
- vztah arteriální hypertenze vs. ledviny (oboustranné, následkem esenciální hypertenze jsou
poškozeny ledviny, ty dále hypertenzi prohlubují)
Následky, postupně se rozvíjí:
- zvýšení perfúzního tlakového gradientu - zvýšení GFR - zvýšený přestup látek přes
glomerulární membránu- poškození, sklerotizace glomerulu - progrese- úbytek fungujících
nefronů a snižování GFR
Glomerulární filtrace
GFR = N x SNGFR (single nephron glomerular filtration rate)
GFR = N x Kf x (dP - dp)
N…..počet fungujících nefronů
Kf….filtrační koeficient (Kf = k x S)
dP….transkapilární tlak v glomerulech
hydraulický
dp… transkapilární tlak onkotický
Clearance - měření GFR:
Cin …… clearance inulinu
120 ml/min (2 ml/s)
Clearance – objem plazmy, který se za časovou jednotku očistí od dané látky.
Používá se látka, jejíž koncentrace v glomerulárním filtrátu je stejná jako v plazmě, je snadno
stanovitelná, není toxická, není nijak zpracovávána tubuly (secernována nebo resorbována),
není metabolizována – polysacharid INULIN. Nevýhodou je, že musí být podána v infuzi aby
byla stálá plasmatická koncentrace.
Proto se používá též hodnot ENDOGENNÍHO KREATININU.
Poruchy GFR
dělíme na kvantitativní a kvalitativní
I/ kvantitativní – snížení nebo zvýšení GFR
Snížení GFR nastává při snížení průtoku krve glomerulem (viz výše) nebo v důsledku
poškození glomerulů (zánět, autoimunní procesy, komplikace hypertenze).
Zvýšení nastává při vysokém průtoku krve ledvinou (hypertenze), nebo jako počáteční
kompenzační mechanismus při postupném úbytku nefronů (diabetes). Oboje pak ale ústí
v postupný zánik glomerulů a snižování GFR.
II/ kvalitativní – změny permeability glomerulární membrány
Propustnost membrány:
vysoká – voda, ionty, nízkomol. látky (glukóza)
střední – proteiny s větší mol. hmotností
Závisí na: velikosti - (procházejí částice do 60 kDa)
tvaru náboji - membrána negativně nabita, proto negativně nabité částice odpuzuje a
procházejí hůře, pozitivně nabité částice procházejí snáze
Poškozená membrána ztrácí svoji elektronegativitu a stává se lépe propustnou pro negativně
nabité proteiny – PROTEINURIE (albuminy). Prostupná i pro erytrocyty - HEMATURIE
Glomerulární proteinurie
- přítomnost proteinů v moči (norma 150 mg/den)
- funkční – zvýšení hydrostatického tlaku v glomerulu
(ortostatická, pochodová, při horečce, u hypertoniků)
- selektivní – poškozena glomerulární membrána, porucha glykokalyxu,
lamina densa zachována (albumin + nízkomolekulární globuliny)
- neselektivní – větší strukturální poškození (albumin + globuliny
různé molekul hmotnosti),
V důsledku velké ztráty proteinů močí vzniká v plazmě hypoproteinémie a tvoří se periferní
edémy, tento stav se nazývá NEFROTICKÝ SYNDROM
Glomerulární hematurie
- přítomnost erytrocytů v moči (mikro nebo makroskopická)
Tubulární resorpce a sekrece
Tvorba a složení glomerulárního filtrátu x moči za 24 hod
glomerulární tekutina
180 l
1 000 g NaCl
500 g NaHCO3
250 g glukózy
100 g AMK
moč
0,5-2 l
celkové soluty v g
K+, H+, organické
kyseliny a zásady
Glomerulární filtrát (ultrafiltrát plazmy) obsahuje řadu látek, které se z velké části zpětně
reabsorbují v tubulech, na druhé straně jsou látky, kterých je v moči větší množství než se
přefiltrovalo.
TX ……………………………………. reabsorbované
či secernované množství látky x
množství látky x
V……………množství látky x vyloučené do moči
……..filtrované
GFR x PX
UX x
TX
=
GFR x PX
- UX x
TUBULARNÍ REABSORPCE
TX
>
0
V
TUBULARNÍ SEKRECE
TX
<
0
Filtrační frakce (FF) část plazmy proteklé glomerulem, která se objeví jako glomerulární
filtrát
Frakční exkrece (FE) jaký díl filtrovaného množství látky je vyloučen, je-li látka resorbována
je FE < 1, naopak je-li secernována je FE > 1
Anurie – denní diuréza menší než 150 ml
Polyurie- denní diuréza nad 2 500 ml
Transportní děje v průběhu nefronu
Tubulární epitel: luminální membrána (tubulární tekutina)
bazolaterální membrána (krev)
Základní typy transportu:
- pasivní (voda, ionty)
- osmotický gradient (voda, močovina)
- primárně aktivní transport (– ATP-áza pro určitý iont)
- sekundárně aktivní (kotransport- glukóza)
Hnací silou pro transportní procesy je Na+ - K +-ATPáza na bazolaterální straně membrány
Děje v jednotlivých úsecích nefronu:
1) proximální tubulus
- vysoký epitel s kartáčovým lemem (zvětšení povrchu), filtrováno 67 % nálože, netěsný
epitel, transport v mezibuněčných prostorech
- reabsorpce iontů Na+, Cl-, HCO3-, K+, Ca2+, glukózy, aminokyselin
- na bazolaterální membráně: Na+ - K +-ATPáza,
kotransport KCl
primárně aktivní transport vápníku- ATPáza
voda
- luminální membrána: draslík z buňky do lumen tubulu
výměna sodíku (do buňky) a H+ (do tubulu)
kotransport sodíku s glukózou a AMK z lumen tubulu do buňky
voda
- sekrece transportními systémy (penicilin, organické kyseliny, oxalát, barbituráty, diuretika,
adrenalin, cholin, histamin)
2) Henleho klička – sestupné raménko
- tenká část, plochý epitel propustný pro vodu, ne pro NaCl – koncentrování moči,
hypertonická
Henleho klička – vzestupné raménko
- tlustý segment „středně těsný epitel“, nepropustný pro vodu, propustný pro NaCl – na jejím
konci moč hypotonická
V ledvinové dřeni dochází k výměně vody tzv. protiproudým mechanizmem. Hypertonicita
dřeně se zvyšuje směrem k papile a současně se zvyšuje propustnost vasa recta (cévy
sestupující do dřeně podél tubulů, vlásenkovitý tvar) pro vodu. Ke koncentraci moči přispívá
také močovina.
3) Distální tubulus
- středně těsný epitel, část distální tubulu se přikládá k cévnímu pólu glomerulu, v místě
kontaktu tvoří modifikovaný epitel tzv. macula densa (sekrece reninu)
- hypotonická tekutina z Henl. kličky je upravována – vstřebání vody z lumen - isoosmotická
tekutina
- další úprava resorpcí sodíku a vody
- resorpce sodíku aktivní pod hormonální kontrolou aldosteronu (reabsorpce sodíku, sekrece
draslíku
- permeabilita stěny pro vodu závisí na uvolňování ADH (antidiuretický hormon) v
hypotalamu
4) Sběrací kanálek
- místo konečné úpravy moči, regulace vodní a elektrolytové bilance
- to, zda bude vyloučena moč hypotonická nebo hypertonická závisí na propustnosti distálního
tubulu a sběracího kanálku pro vodu (ADH)
Regulace acidobazické rovnováhy
Při metabolických dějích v organizmu převažuje tvorba kyselin nad zásadami a organizmus je
tak ohrožován acidózou. Stálost pH je udržována: chemicky (nárazníky – bikarbonát,
hemoglobin), plícemi a ledvinami. Ledviny – vyloučení H+ iontů, moč může mít pH
v rozmezí 4,5 – 7,8 zatímco pH plazmy je v rozmezí 7,36 - 7,44.
V cytoplasmě tubulárních buněk je přítomna karboanhydráza která z oxidu uhličitého a vody
tvoří kyselinu uhličitou a ta se rozkládá na bikarbonátový aniont a vodík (proton, H+). H+ je
secernováno vodíkovou pumpou do lumina tubulu. Maximální sekrece probíhá v proximálním
tubulu, konečná acidifikace moči probíhá ve sběracím kanálku. ionty vylučované do tubulu se
váží na bikarbonát (vzniklá k. uhličitá je rozkládána na oxid uhličitý a vodu), ale také na
fosfáty a amoniak.
Ledviny se podílejí na kompenzaci respiračních poruch: vylučují H+ při respirační
insuficienci spojené s hyperkapnií a tedy respirační acidózou, nebo naopak při stavech
hyperventilace (vysoká nadmořská výška), kdy je CO2 vydýcháno a je respirační alkalóza
zadržují H+ a vylučují bikarbonát.
Poruchy tubulárních funkcí
Pro posouzení tubulárních funkcí je nutné přesné měření glomerulární filtrace, protože
hodnota tubulárních transportů se posuzuje podle rozdílu množství látky profiltrovaného
glomerulem a vyloučeného v moči.
- Osmolární clearance COSM
objem primární moči nutný k vyloučení všech močových solutů
COSM = UOSM x V / POSM (ml/min)
- ¨ Vodní clearance CH2O (bezsolutová voda)
objem vody prosté solutů, která musí být „přidána“ nebo „odebrána“
aby primární moč byla izoosmotická s plazmou
CH2O = V – COSM
CH2O < 0
hypertonická
CH2O = 0
izotonická
CH2O > 0
hypotonická
- Frakční exkrece látky FE
podíl primární moči, který je vyloučen jako definitivní moč
- Koncentrační schopnost ledvin (adiuretinový test)
Pro koncentraci moče je nezbytná intaktní dřeň (vytváří hypertonické prostředí v intersticiu
ledviny, protiproudý mechanismus) a působení ADH (viz. výše). Koncentrační schopnost
ledvin se posuzuje adiuretinovým testem (podání ADH a sledování schopnosti
zakoncentrování – sběr moči po 1 hodině čtyřikrát za sebou). Schopnost zakoncentrovat závisí
na věku, dospělý kolem 940 mOsm/l (pro srovnání osmolalita plazmy kolem 300mOsm/l).
Poruchy tubulárního transportu
1) získané
2) vrozené
ad1) snížení dřeňově-osmotického gradientu
- anatomická deformace dřeně (při překážce odtoku moči v ureteru městnání nad překážkou,
zvyšování tlaku, úbytek parenchymu ledviny a rozšíření pánvičky a kalichů - hydronefróza)
- změny v intersticiu (při zánětu edém v intersticiu, hojení – jizva, deformace)
- porucha transportu osmoticky aktivních látek (při glykosurii – glukóza v moči u diabetu
mellitu, osmoticky aktivní, strhává vodu). Pro glukózu existuje tzv. transportní maximum –
vstřebá se pouze množství nepřesahující plazmatickou hodnotu 10 mmol/l (normoglykémie je
kolem 5 mmol/l). Přesáhne-li filtrované množství transportní maximum dostává se glukóza do
moči. Tam působí jako osmotická nálož, strhává vodu – osmotická diuréza. Proto diabetici
trpí polyurií (velké množství moči) a polydipsií (žízeň).
-
intenzita průtoku krve dření (snížení průtoku krve dření ve v. recta)
ad2) vrozené poruchy
- renální glykosurie – porucha transportního mechanismu v proximálním tubulu, glukóza
není zpětně resorbována a zůstává v moči, jde o normoglykemickou glykosurii na rozdíl od
glykosurie při diabetu, kdy je vysoká plazmatická koncentrace glukózy.
- idiopatická hyperkalcinurie – zvýšené vylučování vápníku, nebezpečí urolithiázy
- cystinurie – defekt aminokyselinového výměníku, cystin špatně rozpustný, precipituje,
vznik konkrementů
- renální tubulární acidóza – RTA – sklon k acidóze, porucha vylučování vodíkových iontů
nebo reabsorpce bikarbonátu
- nefrogenní diabetes insipidus – distální tubulus a sběrací kanálek nejsou citlivé na
antidiuretický hormon (porucha receptorů, hormonu je dostatek, na rozdíl od diabetu insipidu
při poruchách hypotalamu)
Močové kameny
Urolithiáza je onemocnění kdy dochází k tvorbě krystalických částic v parenchymu ledviny
nebo v močových cestách. Podle lokalizace rozlišujeme:
nefrolitiázu - konkrementy v ledvině
ureterolitiázu – v močovodu
cystolitiázu – v močovém měchýři
uretrolitiázu – v močové trubici
Výskyt tohoto onemocnění se udává u 1 – 10 % obyvatelstva (závisí též na podnebí).
tvorba konkrementů: :
- moč je přesycena kamenotvornými látkami, snížený výdej moči, event. překážka v odtoku
- látky krystalizují okolo jádra,
- agregací krystalů vznikají konkrementy
Složení : 80 % anorganické - kalciumoxalátové - 60%
směs kalciumoxalátu a kalciumfosfátu
kalciumfosfátové
20% organické - urátové – 10%
cystinové
xantinové
 faktory predisponující vznik konkrementů
vysoce koncentrovaná moč kamenotvornými látkami
změny pH moči
snížení koncentrace inhibitorů krystalizace
vrozené anomálie ledvin
poruchy odtoku moči
 faktory rizikové
snížený příjem tekutin
metabolické poruchy
dlouhodobá imobilizace
sociální faktory (podnebí, zaměstnání)
 příznaky onemocnění
bolest – často kolikovitá
poruchy mikce
hematurie
teplota
 terapie
zvyšování diurézy
úprava pH moči
chirurgická, litotripse
u koliky spasmolytika, „stažení kamene“
Selhání ledvin
patofyziologický stav, kdy ledviny nejsou schopny vylučovat odpadové produkty dusíkatého
metabolismu a udržovat rovnováhu vody, elektrolytů a acidobazickou rovnováhu ani za
bazálních podmínek
nedostatečnost ledvin - ledviny jsou schopny udržovat normální složení vnitřního prostředí při
běžném životě, ale ne v zátěžových situacích (infekce, operace, nadměrný přívod vody,
elektrolytů a bílkovin)
akutní selhání (ASL)
x
chronická ledvinná nedostatečnost (chronické selhání, CHRI) - důsledek chronického
onemocnění ledvin (glomerulonefritidy, diabetická nefropatie, intersticiální nefritidy, atd.)
dělení ASL:
1) prerenální (selhání srdce jako čerpadla, hypovolémie, pokles odporu v systémové cirkulaci)
2) renální (nefrotoxické látky, akutní glomerulonefritidy, akutní tubulointersticiální nefritidy)
3) postrenální (obstrukce vývodných cest močových)
Metabolické změny v průběhu ASL: hyperkalémie, retence vody a sodíku, metabolická
acidóza, urémie
U CHRI dále: poruchy metabolismu bílkovin, sacharidů i lipidů, porucha kostního
metabolismu, porucha erytropoézy, poruchy hemokoagulace a imunitních procesů, arteriální
hypertenze
dialyzační léčba:
hemodialýza - difúze a ultrafiltrace přes semipermeabilní membránu (syntetická); dočasný
nebo trvalý cévní přístup, dialyzační střediska
peritoneální dialýza - dialyzační membránou je peritoneum pacienta; implantace
permanentního katétru do dutiny břišní; výhody, nevýhody
Poruchy mikce
neurogenní měchýř - poruchy vyprazdňování močového měchýře nervového původu, příčiny
traumatické a netraumatické (vrozené, získané)
inkontinence - neschopnost udržet moč
polakisurie - častá potřeba vyprázdnění močového měchýře (např. u infekcí močových cest)
vezikouretrální reflux (primární, sekundární)
Změny objemu a osmolality tělesných tekutin
Homeostáza
 objem a složení těl. tekutin – konstantní
 příjem potravou a pitím – nekonstantní, variabilní množství solutů a vody
 příjem – GIT
2 l/den
metabolismus
0,5 l/den
 vylučování – GIT
0,1 l/den
plíce
0,5 l/den
kůže
0,6 – 0,8 l/den
ledviny
1-2 l/den
Rozdělení vody v těle (kompartmenty tělesných tekutin)
CTV (celková tělesná voda) 60 %
ECT (extracelulární tekutina) 20 %
ta se dělí na plazmu 5 %
intersticiální tekutinu 15 %
ICT (intracelulární tekutina) 40 %
Regulace objemu a osmolality
Základem volumoregulace je bilance sodíku
- rozhodující je výše tubulární reabsorpce sodíku
- autoregulace glomerulární filtrace (zabraňuje vlivu výkyvům TK)
- glomerulotubulární rovnováha (přizpůsobení výši GFR reabsorpcí konstantního % z
filtrovaného množství)
- fyzikální faktory (zvýšený objem ECT - ledviny – snižuje se reabsorpce)
- nervová a humorální regulace:
- sympatikus (konstrikce renálních arteriol)
- ANP (atriální natriuretický faktor, uvolňovaný na základě zvýšení tlaku v pravé síni při
vyšším objemu cirkulující tekutiny, sníží reabsorpci sodíku)
- RAAS (renin-angiotenzin-aldosteronový systém, při snížení TK a snížení průtoku
krve ledvinou aktivuje se juxtaglomerulární aparát, produkce reninu – angiotenzin –
aldosteron a zvýšení reabsorpce sodíku)
Základem osmoregulace je bilance vody
- ledviny, základní mechanismy jako u sodíku (autoregulace GFR, glomerulotubulární
rovnováha, fyzikální faktory)
ADH (antidiuretický hormon)
- regulace permeability sběracích kanálků pro vodu
-
základní regulace přes osmoreceptory – registrace změn osmolarity plazmy v nc.
supraopticus hypothalami, současně pocit žízně - centrum v hypotalamu, stimulem je
hypertonicita ECT, práh žízně velmi nízký (změna o 3 mOsm/l)
Změny v živočišné buňce v prostředí s nízkou a vysokou osmolalitou:
Klasifikace změn objemu a osmolality:
HYPOVOLEMIE
NORMOVOLEMIE
HYPOOSMOLARITA
ISOOSMOLARITA
HYPEROSMOLARITA
FYZIOL. NORMA
290  10 mOsm/l
HYPERVOLEMIE
Změny při hypovolémii, normovolémii a hypovolémii
HYPOVOLÉMIE
HYPOOSMOLARITA
Hypotonická dehydratace
ICT
nCTV
ztráty soli (poruchy ledvin, nadledvin –  aldosteron předávkování
diuretik, projímadel) a hrazení ztrát čistou vodou
(při zvracení, průjmech, práci v horku, sportu)
edém buněk, hypovolemie, hypotenze - šok
ISOOSMOLARITA
Izotonická dehydratace
nICT
CTV
ztráty izoton. tekutiny (GIT, krvácení, popáleniny, poruchy ledvin,
punkce ascitu)
selhávání oběhu - hypotenze, tachykardie – šok
únava, apatie, poruchy vědomí
HYPEROSMOLARITA
Hypertonická dehydratace
ICT
CTV
přísun vody, ztráty hypoton. tekutiny (horečka, hyperventilace,
zvracení, průjem, ledvinné choroby)
dehydratace buněk, žízeň, hypotenze, apatie
NORMOVOLÉMIE
HYPOOSMOLARITA
neuhrazení ztrát solutů při normálním objemu ECT
ISOOSMOLARITA
FYZIOLOGICKÁ NORMA
HYPEROSMOLARITA
retence solutů při normálním objemu
290  10 mOsm/l
HYPERVOLÉMIE
HYPOOSMOLARITA
Hypotonická hyperhydratace
ICT CTV
„OTRAVA VODOU“ (rychlé zavodnění, příjem vody při oligo-anurii,
vysoká hladina ADH)
edém mozku, rozvoj nitrolební hypertenze – zvracení, křeče,
bradykardie, hypotenze
ISOOSMOLARITA
Izotonická hyperhydratace
nICT
CTV
zvýšený příjem izotonické tekutiny (i.v. přívod plných roztoků po
operaci, úrazu, jiná interní onemocnění)
edémy (plic, ascites, fluidotorax)
HYPEROSMOLARITA
Hypertonická hyperhydratace
ICT nCTV
 příjem nebo retence solutů (pití mořské vody, nádory nadledvin aldosteronu, akutní ledvinné selhání)
žízeň, horečka, edémy