Fiziologija urinarnog sistema
Urinarni sistem ima nekoliko osnovnih funkcija koje se ogledaju u održanju ravnoteže
između vode i elektrolita, zatim odražnje acidobazne ravnoteže, endokrina funkcija, aktivacija
vitamina D3 i na kraju tu je i glikogeneza. Sve ovo se obavlja preko bubrega koji veoma
precizno, resorpcijom i ekskrecijom vode i u vodi rastvorvljivih suspstanci balansiraju između
unosa, stvaranja, iskorištavanja i ekskrecije mnoštva organskih i neorganskih jedinjenja.
Kada smo na temi vode, bitno je napomenuti da se voda u organizam može unjeti na
dva načina - prvi je ingesticija (pićem i iz hrane) a drugi putem metabolizma. Još jedan
značajan endogeni izvor vode, iako sekundarni, jeste i oksidacija hranljivih supstanci gdje pri
normalno balansiranoj ishrani (oksidacijom masti) stvara se oko 300ml metaboličke vode.
Urinarni sistem prilikom normalnog rada na dnevnoj bazi izbaci 1500ml vodi u obliku
hipertone mokraće. Međutim izbacivanje vode se ne obavlja samo putem izmokravanja,
gubici vode se dešavaju i digestivnim traktom gdje stolicom izbacimo oko 100 ml vode dnevno
i putem kože i disanja (perspiratio insensibilis) oko 600 ml vode dnevno. Urinarni trakt je
zaslužan još i za izbacivanje uree, mokraćne kiseline i kreatinina iz organizma.
Sastavni dio urinarnog sistema su bubrezi koji su ujedno i endokrini organi koji
proizvode dva hormona – reninin i eritropoetin. Reninin omogućuje bubrezima da učestvuju u
regulaciji krvnog pritiska dok je eritropoetin hormon koji reguliše broj eritrocita u krvi. Bubrezi
takođe vrše aktivaciju vitamina D3 a prilikom dugotrajnog gladovanja i prilikom hroničnre
respiracijske acidoze bubrezi mogu da vrše glikogeneze – stvaranje glikoze iz jedinjenja koja su
neugljenihidrati (najčešće glutamin).
Funkcionalna anatomija bubrega
Bubrezi su parni organi koji se nalaze ispod dijafragme sa obe strane kičme i imaju oblik
zrna graha, sa udubljenim stranama okrenutim kičmi. Kod čoveka su veličine 11x6x2,5 cm i
mase oko 150 g, a n
a uzdužnom preseku kod bubrega raspoznajemo tri sloja:
o
omotač
se nalazi izvana i sastoji se od vezivnog i masnog tkiva;
o
kora
se nalazi ispod omotača, u njoj se nalaze Malpigijeva telašca i početni
delovi bubrežnih kanalića;
o
srž
se nalazi u centru, njezina centralna šupljina naziva se bubrežna karlica i u
nju se ulevaju svi bubrežni kanalići.
Osnovna morfološka i funkcionalna jedinica bubrega je nefron koji se nalazi u
bubrežnoj kori i srži i ima ih oko milion, a sastoji se od dva dijela:
o
Malpigijevo telašce,
o
Bubrežni kanalić
Ako uradimo dublju analizu, vidjećemo da se malpigijevo telašce se sastoji od
Bowmanove čahure i glomerula. Bowmanova čahura nalazi se u korteksu bubrega i nastavlja
se na Henleovu petlju (nalazi se u unutrašnjem sloju medule) koja ima tanki silazni i tanki
uzlazni krak. Glomerul se nalazi unutar Bowmanove čahure i čini ga splet arterijskih kapilara
pod visokim pritiskom koji usko naležu na unutrašnji zid čahure. Između unutrašnjeg i
vanjskog zida Bowmanove čahure nalazi se međuprostor, koji se nastavlja na idući deo
nefrona.
Bubrežni kanalić se krivudavo provlači kroz koru bubrega, silazi u srž, te se vraća u koru
gdje i dalje vijuga. To znači da on ima silazni i uzlazni deo. Nakon silaznog i pre uzlaznog dela
nalazi se tzv. Henlejeva petlja. Završni dio bubrežnog kanalića se zajedno sa kanalićima ostalih
nefrona uleva u sabirni kanalić, odakle se njegova sadržina ulijeva u bubrežnu čašicu, a iz nje u
bubrežnu karlicu.
Nefroni se dijele na dva tipa – kortikalni nefroni (oko 85%) a odlikuju se po tome što
imaju kratke Henleove petlje i dopiru samo do spoljašnjeg dijela medule bubrega, dok je drugi
tip nefrona jukstaglomerularni nefron čije se Malpigijevo tijelo nalazi u korteksu u blizini
medule i ima dugu Henleovu petlju koja dopiree duboko u medulu bubrega. U ovom drugom
tipu nefrona zastupljen je tzv. protivstrujni mehanizam kojim se koncentriše mokraća.
Bitno je napomenuti da je svaki bubreg vaskularizovan arterijom koja se odvaja
direktno od abdomenalne arterije i zove se renalna arterija. Svaka renalna arterija se dalje
grana u manje arterije kako bi dale mnogo aferentnih arteriola. Aferentne arteriole
sačinjavaju klupko kapilara koji na kraju sačinjavaju glomerul. Endotel ovih kapilara je
fenestrovan što omogućuje filtraciju plazme i tom prilikom zadržava plazma proteine i ćelije
krvi. Za odvod krvi iz glomerula zaslužna je eferentna arteriola i zbog toga što je glomerul
sačinjen od funkcijskih arteriolo-arteriolski kapilaria, hidrostatski pritisak je mnogo veći nego
u sistemskim kapilarima. Eferentna arteriola se na izlazu grana u peritubularne kapilare koji su
suštinski sistemski kapilari koji odvode vodu i elektrolite koji se resorbuju iz bubrežnih
kanalića.
Posebnu strukturu u svakom nefronu sačinjavaju jukstaglomerulski aparat koji je
kombinacija specijalizovanih tubulskih i vaskularnih ćelija, a nalaze se na mjestu prolaska
distalnog tubula između aferentne i eferentne arteriole. Jukstaglomerulski aparat sačinjen je
od
jukstaglomerulske ćelije,
ćelije makule denze i
mezangijalne ćelije.
Jukstaglomerulske ćelije su mioepitelne ćelije i smještene su u srednjem sloju
aferentne arteriole i anervisane su simpatičkim nervnim vlaknima. Zaslužne su za sintetisanje,
čuvanje i oslobađanje proteolitičkog enzima renina u krvotok. Još samo da napomenemo da
su ove ćelije i baroreceptori, tj. reaguju na promjene pritiska u aferentnoj arterioli.
Ćelije makule denze su modifikovane epitelne ćelije distalnog tubula i one su po
funkciji hemoreceptori i reaguju na smanjenu koncentraciju Na+ u tubulskoj tečnosti i utiču na
je oko 60 mmHg i njegov zadatak je da izbaci vodu i rastvorene supstance iz kapilara u
Bovmanovu kapsulu. Kloidno-osmotski pritisak u krvi (πk) potiče, u najvećoj mjeri, od proteina
plazme koji vežu vodu za sebe i on iznosi 28 mmHg i njegov zadatak je da zadrži vodu u
kapilarima. Hidrostatski pritisak u Bovmanovoj kapsuli (Pb) iznosi oko 15 mmHg i teži da vrati
vodu nazad u kapilare. Prema rečenom dobija se formula koja izgleda:
EFP=Pk-(Pb+πk)
, tj.
60 mmHg - (15 mmHg + 28 mmHg) = 17 mmHg
Filtracijski pritisak koji smo dobili, tj.
17 mmHg
je pritisak koji omogućuju jačinu
glomerulske filtracije od 125 ml/min što dalje znači da se dnevno isfiltrira oko 180 L plazme.
Autoregulacija glomerulske filtracije
Glomerulska filtracija je vrlo specifična i ukoliko dođe do povećanja EFP-a, povećaće se
i jačina glomerulske filtracije što na koncu dovodi do većeg gubitka vode iz organizma i
obrnuto. Baš iz ovog razloga izuzetno je bitno održanje konstantnog EFP-a koji se postiže uz
pomoć dva autoregulacijska mehanizma:
1.
Miogenim mehanizmom
kojim se regulišu promjene koje nastaju uslijed promjena
arterijskog pritiska. Ovaj mehanizam
zasniva se na činjenici da krvne žile na povećanje
napetosti zida ili istezanje reagiraju kontrakcijom. Istezanje zida omogućuje veći ulazak
jona Ca iz ekstra celularne tečnosti u stanice što uzrokuje jaču kontrakciju. Kada se
povisi arterijski pritisak ta kontrakcija sprečava prekomjerno istezanje žila a
istovremeno povećanjem vaskularnog otpora onemogućuje preveliko povećanje
bubrežnog protoka krvi i GF.
2.
Makula denza jukstaglomerularnog aparata
koji reaguje na promjenu osmolarnosti
filtrata i promjenu veličine protoka kroz završni dio uzlaznog dijela Henleove petlje i
distalnog segmenta. Ukoliko dođe do:
Pad Krvnog pritiska
↓
Dovodi do pada bubrežnog krvnog protoka
↓
To dovodi do pada EFP-a i glomerulske filtracije
↓
Pada brzina protoka tečnosti kroz tubule
↓
Povećava se reasorpcija Na i Cl iz tubula u krv
↓
Smanjenje koncentracije Na i Cl u tubulima odnosno u području makule denze.
U ovom slučaju makula denza šalje dvije vrste signala i to:
jedni idu prema aferentnoj arterioli i dovode do njene vazodilatacije, a to se postiže
teko što se tim signalim potiče lučenje lokalnih vazodilatatora.
drugi idu prema jukstaglomerularnim stanicama i uzrokuju oslobađanje renina.
Renin djeluje na angiotenzinogen i pretvara ga u angiotenzin I koji je slab
vazokonstriktor i pod djelovanjem angiotenzin konvertirajućeg enzima prelazi u angiotenzin II,
koji je snažan vazokonstriktor prije svega eferentne arteriole. Vazodilatacijom aferentne i
vazokonstrikcijom eferentne arteriole, krv se zadržava u glomerularnim kapilarama i time
raste EFP i veličina glomerulske filtracije.
Autoregulacijski mehanizmi u glomerulskoj filtraciji mogu biti prevaziđeni ukoliko se
desi šok (iskrvavljenje ili sl), gdje simpatikus inerviše i aferentne i aferentne arteriole i dovodi
do njihove vazokonstrukcije. Samo u tom slučaju dolazi do smanjenja glomerulske filtracije i
sprečava se gubitak tečnosti, a krv se preraspodjeljuje u druge organizme kojima je u tom
momentu ona potrebnija. Ovakva redukcija filtracije nije i ne može da bude dugotrajna jer bi
se u suprotnom produkti metabolizma nagomilali u krvi, zbog čega se mora izvršiti hitna
nadoknada tečnosti kako bi se očuvala bubrežna funkcija (da ne bi došlo do akutne bubrežne
insuficijencije).
Tubulska sekrecija i reapsorpcija
Kako nam je poznato da se u glomerulima dnevno filtrira oko 180 L tečnosti a izluči
svega 1,5 L definitivne mokraće onda nam je jasno da se najveći deo glomuralskog filtrata i u
njemu rastvorenih supstanci resorbuje tokom svog prolaska kroz tubulski sistem nefrona.
Reapsorpcija se odvija na dva načina - ili kroz epitelne ćelije tubula bubrega (transcelularno) ili
kroz prostor između ovih ćelija tj. paracelularno. Paracelularni transport je moguć
zahvaljujuću činjenici da čvrste veze koje povezuju tubulske epitelne ćelije ne zatvaraju
prostor između njih u potpunosti. Bitna informacija ovde je da se tubulska sekrecija iz
peritubulskih kapilara obavlja samo transcelularno.
Supstance se reapsorbujuju iz tubule u peritubularne kapilare, a ovo se dešava kao
rezultat prenosa natrijuma iz lumena u krv pomoću Na + / K + ATP-aze u bazolaternoj
membrani epitelnih ćelija. Tako, glomerularni filtrat postaje više koncentrisan, što je jedan od
koraka u formiranju urina. Reapsorpcija dozvoljava mnogim korisnim rastvorima (pre svega
glukozama i aminokiselinama), solima i vodi koje su prošle kroz Bowmanovu kapsulu, da se
vrate u cirkulaciju. Ove otopine su izotonično reapsorbovane, jer je osmotski potencijal
tečnosti koji napušta proksimalnu svodnu tubulu isti kao i inicijalni glomerularni filtrat.
Međutim, glukoza, aminokiseline, neorganski fosfati i neke druge otopine se ponovo
absorbuju pomoću sekundarnog aktivnog transporta kroz kanale kotransporta, pogonjene
gradijentom natrijuma.
