Njurfysiologi och Anatomi i klinisk vardag stödord till bilder. Kort sammanfattning av Boa Grönros Söderholm, bitr överläkare, njurmedicin DSAB, Nefron = en funktionell enhet, en miljon nefron per njure = en glomerulus, Bowman kapsel, tubulisystemet (proximala tubulus, Henles slynga, distala tubulus, samlingsrör) Grundprincipier av njurfunktionen: separering av stora mängder extracellular vätska= ultrafiltration i glomeruli transport av vatten, elektrolyter och andra lösta substanser i tubulussystemet (sekretion, reabsorption) Kärlförsörjning A.renalis, interlobaris, arcuata, interlobularis, afferent arteriol, glomeruluskapillärern, efferent arteriol, som delar upp sig till peritubulärt kapillärnät; juxtamedullära nefron med gren till vasa recta, som försörjer märgen= endast 10% av RBF. Glomerulus med Bowman kapsel, vas afferens och efferens (och juxtaglomerulär apparat= makula densa, vas aff, vas eff, extraglomerulära mesangiala celler) Glomerulusfilter med kapillärendothel, basalmembran, epithel med podocyter; Innehåller negativt laddade strukturer Slit membran mellan fotutskotten Negativt laddade ytor Kliniska tillstånd: Nefrotiskt syndrom 1 Min Ch Dise: Fotprocessfusion FSGS olika former : Mutation i båda alleler i NPHS1gen kodande för Nephrin ger FINSK nefros ( barn föds med proteinuri på 20-30g/dygn) Mutation i NPHS2 gen ger defekt PODOCIN-> interaktion m Nephrin fungerar ej. Autosom Dom fam FSGS defekt TRPC6-kanal.
Permeabilitet i njurfiltret: Radius < 1,5-1,8 fritt filtrerbart Radius > 4,4, (60000-80000 Da) ej filtrerbart 1,8-4,4 laddningsberoende Negativt laddade substanser (tex proteiner) har lägre permeabilitet Exempel på ämnen: molekylvikt i Dalton radius i nm Vatten 18 0,1 Urea 60 0,16 Glukose 160 0,36 Myoglobin 17000 1,95 Albumin 69000 3,55 Glomerulär filtrationshastighet GFR: Renala blodflödet = 25% av hjärtminutvolymen (ca 1,2 l/min) Plasmaflödet 650 ml/min 25% av det totala plasmaflödet (= 125 ml/min) blir till primärurin 1 dygn = 1440 min = 180 liter primärurin Blodtrycket och antal glomeruli avgörande för GFR GFR = Pnet x Kf P net = P cap- Pbow- Pkol Pnet: nettotrycket Pcap: trycket i glomeruluskapillärerna (50-48 mmhg) Pbow: trycket i bowmans kapsel (15 mmhg) Pkol: kolloidosmotiska trycket i kapillärerna (20-35 mmhg) 10= 50-15-25 (mmhg) Kf = Filtrationskoefficient: Mått på filtrationsmembranets yta och permeabilitet Filtrationsmembranets yta bestäms av dels antal glomeruli men också av mesangiecellsaktivitet. Mesangie cellerna kan relaxera och skapar därmed en större filtrationsyta. Primärurin: 180L vatten 1,47 kg NaCl 250g glukos 60g KCl 9 g protein Hittills har vi fokuserat på glomeruli och själva filtrationen där primärurinen bildas. Nu går vi vidare till Tubuli där det stora arbetet med att ta hand om och modifiera urinen. 15 kg protein i blodet, endast 9 gram/dygn läcker ut i urinrummet. Dessa 9 gram återtas helt till blodet av tubuli. (Blodet som passerar njurarna innehåller 70-80g protein per liter.) NaCl filtreras fritt: 140 mmol/lx180l/d=25200 mmol/d NaCl molvikt:58,4g/mol- >25,2x58,4=1470g/d NaCl i primärurinen GFR hålls konstant vid blodtryck mellan 80-180mmHg För att tubulus systemet skall fungera krävs konstanta förhållanden, Detta sker genom att justera tonus i afferenta (prostaglandiner dilaterar) respektive efferenta (angiotensin
kontraherear) arterioli.tänk på att blodförsörjningen till tubuli är postglomerulär med redan mycket lågt tryck. Beräknat GFR Cockcroft-Gault formeln (kreatininbaserad) (ml/min)(absolut) MDRD och CKD-EPI-formler (kreatininbaserade)(ml/min/1,73 m²) Cystatin C (vid normal- lätt sänkt GFR, liten el stor muskelmassa) Cystatin C anv mest för att mäta njurfunktion hos pat m normal- lätt nedsatt njurfunktion. Störs vid kortisonbehandling. Vid gravt nedsatt njurfunktion <30ml/minär cystatin c inte bättre än Krea som vi är vana vid. Krea bra när vi följer njurfunktion hos en specifik individ med känd njursvikt. Uppmätt GFR Iohexolclearence Cr-EDTA clearence Kreatininclearence (urinsamling) egfr beräknat från både kreatinin o Cystatin C kan öka säkerheten. Se: t ex artikel Läkartidningen nr 7 2009 vol 106 sid: 420-421, 425-427. Se även: http://www.janusinfo.se/behandling/expertradsutlatanden/medicinskanjursjukdomar/beakta-njurfunktionen-vid-val-och-dosering-av-lakemedel-ochberakning-av-egfr/ Sambandet mellan s- krea och GFR som alla bör känna till och som har klinisk betydelse. Korrelera ALLTID patientens s-krea till individens kön, ålder, muskelmassa. Ex Micke 30 år 1400krea Gfr 10. MajBritt 80 år 300 krea Gfr 10. Jämför deras GFR med deras jämnåriga njurfriska. Överblick blodförsörjning 25% av hjärtminutvolymen går till njurarna. Njurbarken får den största delen av det renala blodflödet. Märgen får bara ca 10% av RBF. Detta låga blodflöde är nödvändigt för att det i märgen ska kunna skapas en osmotisk gradient och med det öka koncentrationen av urinen.
Vasa rectas funktion:passiv utväxling av osmotiskt aktiva partiklar från uppåtstigande till nedåtstigande V recta. Partiklarna fångas i inre medulla där de har stor betydelse för urinkoncentrering. Vatten som resorberas från distala delar av samlingsrör går in i v recta uppåtstigande del. Syrgasutbytet sker omvänt från nedåtstigande till uppåtstigande. Mycket lågt po2. Låg Anaerob metabolism. Hypoxi i märgen är ofrånkomligt pga de energikrävande processerna i tubuli. Det låga syrgastrycket i märgen utgör ett ständigt hot mot cellöverlevnaden. Balansen upprätthålls med reglering av vasodilaterande ämnen (prostaglandiner, NO, mm) och vasokonstingerande ( AT II, endotelin mm). Dehydrering ger hypoxi. Pre renal njursvikt: Bibehållen tubulus funktion, kan spara Na och koncentrera urin. ATN( Akut tubulär nekros): Tubuli skadad, kan inte spara Na och urinen kan ej koncentreras. U-formen på Henles slynga, skillnaden i permeabilitet för vatten och Natrium hos de båda skänklarna och aktiv Na reabsorbtion i TAL, tjocka asc Loopskänkeln utgör basen för countercurrentmekanismen och skapande av den osmotiska gradienten i märgen. Urea passerar fritt i den tunna delen av loopen men distalt om denna kan urea inte reabsorberas förrän i saml rören. Detta gör att urea accumuleras vid papillspetsen. Detta sker passivt och urea förmedlar den osmotiska energin som skapats av aktiv resorbtion av NaCl i TAL( Thick acsending limb i Henle). Utan urea kan urinen endast koncentreras till halva max värdet! ( som en bäver 600mosm/L) Transportmekanismer i proximala tubulus: Na/K-pump Karbanhydras och resorption av bikarbonat Resorption av 70% av den ultrafiltrerade vätskan
resorption av socker, aminosyror, urea, urat, katjoner, anjoner, fosfater, sulfater, bikarbonat Syra-bas reglering: Reabsorbtion av HCO3 Ammonium syntes NH4+ Ammonium bildn kan ökas från 50 till 500mmol/dygn När urinen når distala tubuli är u-osm låg( salt har pumpats ut ur uppåtstigande Henle.) Vid lågt GFR= få glomeruli kvar. Loopdiuretika filtreras inte i glomeruli utan utsöndras aktivt till tubuluslumen via proximala tubuluscellerna. Loop diuretika blockerar Na K Cl resorbtionen i TAL. Stor vätskevolym med hög Na konc når distala tubuli o saml rör. Diffusion av Na från lumen till huvudcellen ökar och laddningen på lumensidan blir då mer negativt laddad( Cl kvar i lumen) vilket leder till att Kalium sekretionen till lumen ökar- Kalium förlust! Na,Cl,K cotransporten sker passivt drivet av konc gradienten som den basolaterala 3Na/2K pumpen åstadkommer(energikrävande). När man ger Furosemide minskas syreförbrukningen i TAL och den medullära syretillgången ökar. Återupptag av Na till blodet är energi o syrekrävande. Furo gör att Na inte tas upp i blodet och därmed sparas en del energi/ syre. Henles slynga: Nedåtstigande del: hög vattenpermeabilitet Tjocka, uppåtstigande del: mycket låg vattenpermeabilitet aktiv resorption av NaCl via Na/2Cl/K-symport (blockeras av loopdiuretika) hypoton tubulusvätska når distala tubuli Distala tubuli: resorption av Na/Cl kopplad till sekretion av K/Cl blockeras av tiaziddiuretika Samlingsrören: Resorption av Na+ kopplad till sekretion av K+ via luminal kanal blockeras av kaliumsparande diuretika Aldosteron ökar antalet luminala Na- kanaler och Na/K-ATPas ADH gör samlingsrören vattenpermeabla. Njurens ph reglering- kortfattat: I normalfallet: njuren utsöndrar tillräckligt med syra för att hålla ph balans med den mängd syra som bildas vid normal metabolism Netto-syrautsöndringen består av 3 huvudkomponenter: - Titrerbara syror( Fosfat, sulfat, ) normalt ca 40% - Ammonium (NH4+) Normalt ca 60% - Bikarbonat ( HCO3 ) ( utsöndr är normalt = 0) När syraproduktionen i kroppen ökar ökar utsöndringen istort sett enbart genom ökning av NH4+ utsöndring. Huvudsakligen sker bikarbonat reabsorbtion och utsöndring av syror i Proximala tubuli. (Har karbanhydras)
I samlingsrörens kortikala segment finns huvudceller och två typer av intercalated cells. Beroende av vilket syrabas status som råder kan kortikala samlingsrören utsöndra antingen H+ eller HCO3 α -intercalated cells: utsöndrar syra β -intercalated cells: utsöndrar bas Båda celltyperna har rikligt med karbanhydras. Huvudceller utför Na reabsorbtion vilket ger en negativt laddad Lumensida vilket underlättar utsöndring av protoner. Faktorer som stimulerar Na reabsorbtion reglerar indirekt graden av protonsekretion. Genom detta samband får mineralkortikoider som ju ökar / stimulerar Na reabsorbtion i samlingsrören -> ökad H utsöndring. LÅG Plasmavolym stimulerar Na reabsorbtion-> ökad H utsöndr. Kaliumbrist stimulerar H utsöndring genom flera faktorer. Blodets ph ger olika HCO3 halt i prox tubuli och peritubulärt serum HCO3 och ph styr H sekretion ADH (antidiuretisk hormon),vasopressin Strävar efter att hålla osmolaliteten(dvs Na-konc) konstant Från hypofysen Vattenbrist och törst Volymförlust (tex blödning) Vid total avsaknad mkt stora urinmängder Diabetes insipidus 1 liter urin/timme Hastig dricka vatten ADH utsöndringen upphör efter ca 20 min. Alkohol hämmar också ADH utsöndringen Snabb effekt. Njuren börjar koncentrera urinen innan törstcentrum ger signal. Vasopressin binder till basolat receptor i saml rör- camp bildas och gör att Aquaporininnehållande vesikler smälter samman med det luminala cellmembranetvattenkanaler öppnas! Litium hämmar bildning av camp. OCH minskar aquaporin-2 kanaler. Njure och hypertoni Autoreglering mellan 80-180 mmhg Minskat perfusionstryck och låg Natriumhalt i tubuli som passerar macula densa stimulerar till frisättning av RENIN från granularceller i kärlväggen på afferenta arteriolen. (Blodtryckshöjande) Ökat saltintag ger ökad blodvolym och ökat blodtryck MEN på detta svara njuren med att öka vatten- och natriumutsöndring vilket återför blodtrycket till normalt. (Blodtryckssänkande!) TRYCK-NATRIURES Healthy kidneys are smarter than an average doctor Vid njursjukdom krävs högre perfusionstryck för att utsöndra Natrium och hålla Na-balans. Minskat perfusionsflöde ger ökad RENIN Låg Na halt i dist tubuli vid makula densa ger ökad renin Ökad sympaticus stimulering via beta adrenoceptorer i MD ger Renin frisättn.
Njurar och Renin Angiotensinsystemet Uppgift: Höja blodtrycket Stimuleras av: -lågt bltr i afferenta arteriolen (baroreceptorer) -låg salthalt i macula densa (saltreceptorer) -sympatisk nervaktivitet i njuren (neurogen) Hur registreras förändringar i plasmavolym? 1 Volymsreceptorer i hjärtat ( lågtrycksreceptorer omyeliniserade vagala afferenter ( förmak+ kammare) ökad fyllnad ökad inhibition av VMC sympaticus till bl a njuren ökad Na+ utsöndring ECV och plasmavolym sjunker 2 Arteriella baroreceptorer (högtrycksreceptorer): a) centrala, sinus carotis och aortabågen ( tonisk inhib av VMC) tryck ökad inhib av VMC sympaticus BT sjunker b) njurens afferenta arterioler tryck reninfrisättning ökad Na+ utsöndring ECV och plasmavolym sjunker BT sjunker ECV och Na+ balans VMC= vasomotorcentrum i hjärnan ECV och plasmavolym som regel proportionell till totalt kropps Na+ ECV och plasmavolym kan regleras genom justeringar av totalt kropps Na+. Ffa sker reglering genom : Na+ intag ( salt aptit, långsam mekanism) Na+ utsöndring njuren VIKTIGAST! Vid hypovolemi får man saltsug När GFR sjunker filtreras Na i oförändrad mängd men den tubulära reabsorbtionen är för hög vilket ger högre Na halt i kroppen. Salt restriktion viktigt till uremiker! Vissa nya rön ifrågasätter ovanstående modell. Teori om vattenfri accumulation av Na ( Tietze J Bloodpurif 2008 26: 95-99) Na+ kan accumuleras i huden. Hypertoni skulle kunna vara resultat av oförmåga att lagra Na+ i huden?! Sympaticus effekter i njuren Olika effekt beroende på hur kraftig sympatikus signalen är:
Vid måttlig sympaticus aktivering: Aktivering av RAAS, Renin produceras / frisätts från JGGC. β1- AR Vid större sympaticus aktivering: Även effekt på tubulär Na+ resorbtion (ökar). Una. α 1B AR Vid kraftig sympaticus aktivering: Vasokonstriktion i njuren - RBF α 1A AR JGGC: JuxtaGlom. Granular Cells AR: Adreno Receptor Renal denervering ger minskad sympaticus aktivitet både i njuren och resten av kroppen Patienter med SBT> 160 trots 3 el fler antihypertensiva lkm (Symplicity studien) Radiofrekvens ablation av nerver i adventitian i njurvenerna Blodtryckssänkning sågs redan 10 dagar efter ablationen och effekten höll i sig och tycks öka ytterligare med tiden Ej aktuellt vid nedsatt njurfunktion. Njure och Anemi Erytropoetin bildas av peritubulära fibroblaster i njurbarken EPO bildning stimuleras av hypoxi - exakt hur är inte klarlagt Effekten utövas på EPO receptorer på erytroida precursorceller i benmärg. Hos vuxna produceras <10% av EPO extrarenalt. I fosterstadiet även i lever. Renal anemi- definition 1. Andra orsaker till anemi har uteslutits 2. Nedsatt njurfunktion föreligger ( Anemi ses först vid GFR <25ml/min) 3. Normokrom 4. Normocytär
Njuren och benmineralomsättning:
Sammanfattning: Njurarnas uppgifter Blodtryckskontroll (trycknatriures, sympaticus afferent) - exkretorisk funktion och blodrening (vatten, elektrolyter, metabolismens avfallsprodukter) - salt-vattenbalans (variabel urinosmolalitet och urinvolym) - syra-basbalans (utsöndring/reabsorbtion av väte- och bikarbonatjoner) - hormonproduktion erytopoietin (stim. bild. röda blodkroppar i röda benmärgen) renin (för regleringen av vätske- och elektrolytbalans) aktivt vitamin D