2. Krevní oběh v ledvinách

Náplň podkapitoly:

1. Úvod do krevního oběhu v ledvinách
2. Protiproudový multiplikační systém

_

Úvod do krevního oběhu v ledvinách

Krevní průtok ledvinami činí 20-25 % minutového srdečního výdeje, v klidu dosahuje tato hodnota okolo 1,2 l/min. Z toho činí průtok kůrou asi 90 % (5 ml/min na 1 gram tkáně) a směrem k vnitřní kůře se průtok snižuje až na 0,5 ml/min. Kdyby byl průtok krve dření vyšší, docházelo by k vymývání iontů a nebylo by možné dosáhnout osmotické stratifikace dřeně. Vysoké hodnoty průtoku jsou nezbytné k udržení rychlosti glomerulární filtrace (hodnota okolo 120 ml/min) a zároveň zajišťují dodávku kyslíku a živin k pokrytí vysokých energetických nároků tkáně (především kůry). Spotřebovaný O2 (okolo 18 ml/min) je využit především pro aerobní metabolismus kůry ledvin, kde je spotřeba ATP vysoká převážně pro potřeby aktivních transportních procesů. Ledvinná dřeň naproti tomu využívá energii získanou převážně anaerobní cestou.

Cévní architektonika v ledvinách vykazuje portální uspořádání. Krev je vedena postupně dvěma po sobě následujícími kapilárními systémy, než je odvedena do žil. První je tvořen kapilární sítí glomerulů. Ta je zařazena mezi dvě arterioly, a proto zde pozorujeme pro kapiláry nezvykle vysoký krevní tlak (okolo 55 mm Hg) nezbytný pro glomerulární filtraci. Druhý kapilární systém tvoří peritubulární kapilární pleteně kůry a dřeně, v nichž je tlak naopak velice nízký (15 mm Hg), což napomáhá zpětné resorpci.

Funkční morfologie

Arteriae renales

Aa. renales jsou větvemi břišní aorty, odstupují ve většině případů těsně pod začátkem a. mesenterica superior. Pravá renální tepna je delší, prochází za dolní dutou žílou a pravou renální žílou. Levá renální tepna je kratší, často je uložena o něco níže a probíhá za levou renální žílou. A. renalis accessoria je přítomna v 30 % případů. V blízkosti ledvinného hilu se každá z renálních tepen dělí na zadní a přední oddíl, z nichž poté vznikají aa. segmentales zásobující vaskulární segmenty ledvinného parenchymu.

Arteriae segmentales

Aa. segmentales zásobují vaskulární ledvinné segmenty, které byly poprvé popsány v r. 1794 skotským chirurgem Johnem Hunterem. Podle dnešní terminologie rozlišujeme na každé ledvině pět segmentů zásobených pěti segmentálními tepnami. V kontrastu k tepennému zásobení nemají intrarenální žíly segmentální uspořádání a mnohočetně mezi sebou anastomózují. Znalost vaskulární segmentace renálního parenchymu je nutná při provádění parciální nefrektomie (nejčastěji za účelem excize tumoru).

Arteriae lobares, interlobares, arcuate, interlobulares

Jde o tepny svalového typu. Aa. lobares jsou větvemi segmentálních tepen, původně zásobují vývojové laloky ledvin. Následně se dělí na dvě až tři aa. interlobares, které stoupají kůrou mezi pyramidami a na rozhraní kůry a dřeně se dichotomicky dělí v aa. arcuatae odstupující v pravých úhlech. Za svého průběhu vydávají větve – aa. interlobulares (aa. corticales radiatae), které postupují radiálně k povrchovým vrstvám kůry, jako laterální větve z nich odstupují arteriolae afferentes.

Arteriolae glomerulares afferentes (vasa afferentia)

Přivádějí krev ke kapilárním klubkům v ledvinných tělíscích. Vykazují typickou stavbu cévní stěny s 2-3 vrstvami buněk hladké svaloviny. Směrem ke kapilárním klubkům se stěna ztenčuje až na tloušťku okolo 30-50 μm, v této úrovni začíná endotel vykazovat modifikace typické pro buňky juxtaglomerulárního aparátu. Ty hrají významnou roli v tubuloglomerulární zpětné vazbě a regulaci glomerulární filtrace – blíže viz Podkapitola 7/3.

Rete capillare glomerulare

Představují první ze dvou po sobě následujících kapilárních sítí. Rete se skládá asi z 30 rozvětvených anastomózujících kapilárních kliček. Kapiláry jsou vystlány endotelovými buňkami na bazální membráně, která je obklopena podocyty.

Endotel je zde fenestrovaný bez diafragmy, jeho cytoplazmatická membrána má na povrchu negativně nabitý glykokalyx překrývající fenestrace. Je volně propustný pro vodu a malé soluty (ionty, glukóza, aminokyseliny, močovina).

Glomerulární bazální membrána (GBM) leží mezi endotelem kapilár a podocyty. Skládá se ze tří základních vrstev:

1) Lamina rara externa

2) Lamina densa

3) Lamina rara interna

Díky heparansulfátovým proteoglykanům především v lamina densa vykazuje GBM silně negativní náboj, jenž se podílí na bariéře, která znemožňuje průchod větším negativně nabitým molekulám – například větším bílkovinám.

Podocyty jsou epitelové buňky s primárními (cytotrabecula) a sekundárními (cytopodium) výběžky, které tvoří viscerální list Bowmanova pouzdra (capsula glomerularis). Sekundární výběžky (v české literatuře často označované jako pedikly) interdigitují mezi sebou a tvoří tak na bazální membráně propletený komplex, který téměř zcela pokrývá GBM. Mezi pedikly zůstávají úzké filtrační štěrbiny (asi 40 nm), které jsou však překryty tzv. štěrbinovou membránou (slit diaphragm). Klíčovou roli v jejím složení hraje transmembránový protein nefrin, jehož dlouhé molekuly překrývají filtrační štěrbiny a zužují prostor na malé filtrační póry. Intracelulární domény nefrinu jsou v pediklech napojeny na jejich aktinový cytoskelet. Tato membrána představuje hlavní bariéru pro plazmatické bílkoviny, především díky svému negativnímu náboji, který odpuzuje taktéž negativně nabité bílkoviny plazmy. Cytoplazmatická membrána podocytárních výběžků nese na povrchu také anionický glykokalyx, který přispívá k celkovému negativnímu náboji bariéry.

Endotel glomerulárních kapilár, jeho bazální membrána a výběžky podocytů vytvářejí společně tzv. glomerulární filtrační bariéru (bariéra krev/moč), přes kterou dochází vlivem vysokého filtračního tlaku v kapilárách k přechodu vody a nízkomolekulárních látek z plazmy do Bowmanova prostoru mezi viscerálním a parietálním listem renální kapsuly.

Arteriolae glomerulares efferentes (vasa efferentia)

Jejich průběh a uspořádání druhého kapilárního řečiště se liší dle typu nefronu. Podle lokalizace rozlišujeme dva základní typy nefronů:

1) Kortikální nefrony

Kortikální nefrony jsou početnější, jejich renální tělíska jsou umístěna v povrchových vrstvách kůry stejně jako velice krátké Henleovy kličky. Eferentní arterioly se větví v peritubulární sítě kapilár, které obklopují proximální i distální stočené kanálky. Z venózních konců peritubulárních pletení odtéká krev do vv. interlobulares (vv. corticales radiatae).

2) Juxtamedulární nefrony

Juxtamedulární nefrony jsou méně četné a jsou umístěné na rozhraní kůry a dřeně. Jejich Henleovy kličky jsou nápadně dlouhé a zasahují do ledvinné dřeně. Eferentní arterioly jsou poměrně dlouhé, před vstupem do dřeně vydávají postranní větve, které vytvářejí peritubulární kapilární sítě okolo proximálních a distálních tubulů juxtamedulárních nefronů. Poté tyto arterioly pokračují směrem do dřeně, kde se větví v 12-25 arteriolae rectae. Ty doprovází sestupné raménko Henleovy kličky, zásobují ledvinnou dřeň, účastní se na protiproudovém multiplikačním systému, jehož funkce je důležitá pro udržení osmotické stratifikace dřeně a proces koncentrace moči. Krev z nich odtéká do vv. interlobulares či přímo do vv. arcuatae.

Peritubulární a dřeňové kapilární pleteně postrádají souvislou bazální laminu, endotel je fenestrovaný s diafragmou, dobře prostupný pro vodu. Stejnou stavbu vykazují i vzestupná část vasa recta. Naproti tomu sestupná část vasa recta je vystlána nefenestrovaným kontinuálním endotelem, který je ale díky přítomnosti aquaporinu 1 rovněž propustný pro vodu.

_

Protiproudový multiplikační systém

Pro udržení fyziologické hladiny osmolarity tělesných tekutin je nezbytné, aby byly ledviny schopné produkovat hypertonickou či hypotonickou moč v závislosti na momentální potřebě organismu – je-li potřeba vyloučit nadbytečné soluty nebo nadbytečnou vodu. K tomu je zapotřebí důsledně oddělit proces resorpce vody a solutů, což se děje v Henleově kličce.

Pro schopnost ledvin upravovat osmolaritu moči (v rozmezí osmolarity definitivní moči 50-1200 mosm/l) je nezbytné vytvořit hypertonickou dřeň s gradientem osmolarity rostoucím směrem do hloubky dřeně. Proces sloužící k vytvoření hypertonické dřeně se nazývá protiproudový multiplikační systém. Ten opakovaným přenosem iontů chloridu a sodíku podél průběhu Henleovy kličky vytváří ve dřeňovém intersticiu osmotický gradient, který je nezbytný pro koncentraci moči při průtoku sběracími kanálky.

Tekutina opouštějící proximální tubulus představuje stále asi 20 % primárního ultrafiltrátu, z něhož už sice byly vstřebány látky potřebné pro organismus, tekutina je ovšem stále isoosmotická s krevní plazmou. Vyloučení takového množství tekutiny by mohlo narušit stabilitu vnitřního prostředí organismu. Je proto potřeba snížit objem vyloučené tekutiny a zvýšit koncentraci v ní rozpuštěných látek dle momentálních potřeb těla. V případě přebytku vody musí osmolarita moči naopak klesnout a objem vyloučené tekutiny stoupnout. Koncentrační aparát ledvin tedy řídí objem a osmolaritu vyloučené tekutiny a koncentrace látek v ní obsažených (množství definitivní moči označujeme diuréza). Koncentrační aparát ledvin tvoří především Henleova klička, distální tubuly, sběrací kanálky, vasa recta a intersticium dřeně ledvin.

Vasa recta

Ve vasa recta nastává protiproudová výměna vody, která je založena na její propustnosti pro vodu a již zmíněné hypertonicitě dřeňového intersticia. Descendentní raménka vasa recta sestupují hlouběji do hypertonické dřeně, kde do nich vstupují soluty a vystupuje voda. Na vrcholu má krev tedy stejnou osmolaritu jako intersticium a tubulární tekutina v ohybu Henleovy kličky. Vzestupná raménka míří zpět do prostředí o nižší koncentraci, proto v tomto úseku odevzdávají z krve NaCl a přijímají vodu. Část vody přestupuje ze sestupného do vzestupného raménka vasa recta a odtéká pryč, čímž se směrem k papile zvyšuje osmolarita krve ve vasa recta paralelně se zvyšující se koncentrací osmolarity dřeně. Krev odtékající ze dřeně má tak téměř stejnou osmolaritu jako krev, která do ní vtéká. Kdyby nedocházelo k tomuto „obchvatu“ vody, prostupovala by ve vrcholu vasa recta (kde je okolní intersticium vysoce hypertonické) voda z cévy pryč a snižovala tak osmolalitu dřeně, čímž by narušila její koncentrační schopnost. Toto uspořádání tak snižuje na minimum vymývání osmoticky aktivních látek z intersticia.

V hlubokých vrstvách dřeně dosahuje osmolarita hodnot, které mohou být kritické pro erytrocyty ve vasa recta (především jde o oblast okolo vrcholu kličky, kde se osmolarita krve vyrovnává vysoké osmolaritě intersticia). Proto je část erytrocytů odkloněna v proximálních etážích sestupného raménka přímou spojkou do raménka vzestupného.

Sestupné raménko Henleovy kličky

Tenká část, kde jsou epitelové buňky poměrně ploché, nevykazuje téměř žádnou transportní aktivitu. Je velmi dobře prostupná pro vodu, která se přesouvá ve směru osmotického gradientu do intersticia dřeně a dále do vasa recta, kterou odtéká pryč. V důsledku toho se tubulární tekutina stále více koncentruje a ve vrcholu kličky má osmolaritu téměř shodnou s okolní hypertonickou dření. Ionty zde téměř neprocházejí, proto tubulární tekutina obsahuje více NaCl a méně močoviny (osmolarita intersticia i tubulární tekutiny je stejná, jde jen o rozložení osmoticky aktivních látek). Pro močovinu je sestupné raménko relativně propustné, ale v důsledku již vyrovnaných osmolarit a neprostupnosti pro ionty zůstává většina močoviny v intersticiu.

Tenký segment vzestupného raménka Henleovy kličky

Tato část je neprostupná pro vodu. Ionty Na+ a Cl a močovina zde procházejí velmi dobře, dochází tedy k vyrovnávání koncentrací Na+, Cl a močoviny, které difundují po svých koncentračních gradientech. Osmolarita i objem tubulární tekutiny tedy stále zůstává stejný, mění se jen její složení, aby odpovídalo složení intersticia dřeně.

Tlustý segment vzestupného raménka Henleovy kličky

Epitelové buňky zde jeví známky vysoké transportní aktivity. Tato část je zcela nepropustná pro vodu, dochází zde ale k aktivnímu odčerpávání řady solutů. Důležité je, že jde o aktivní transport pomocí Na+/K+-ATPázy, nikoli o volnou difúzi, která v tomto úseku není možná, a ionty nejsou následovány vodou. V tubulární tekutině tak klesá osmolarita až na hodnoty hypoosmolarity (200 mosm/l).

Distální tubulus a sběrací kanálky

Pokud osmoreceptory uložené v hypotalamu zachytí zvýšenou osmolaritu vnitřního prostředí, dojde k uvolnění ADH a k rychlému zvýšení propustnosti apikální membrány spojovacího úseku distálního tubulu a především sběracího kanálku pro vodu, čímž se okamžitě zvýší její zpětná resorpce. Hypotonická tekutina na začátku distálního tubulu se tak v jeho průběhu stává izotonickou a ve sběracích kanálcích poté hypertonickou úměrně osmolaritě dřeně (voda postupuje po osmolárním gradientu). Při nízkých hodnotách systémové osmolarity je výdej ADH nízký a stěny sběracích kanálků zůstávají pro vodu neprostupné, voda se neresorbuje a je tak vyloučeno větší množství hypotonické tekutiny.

Autoři podkapitoly: Kristýna Dusíková a Patrik Maďa

cc-by-sa