FYZIOLÓGIA VYLUČOVANIA

Homeostáza a renálne funkcie

V organizme vzniká v dôsledku metabolických procesov veľký počet katabolitov – teda látok, ktoré telo nepotrebuje, ba dokonca mu škodia. Okrem toho človek konzumuje občas i látky úplne cudzorodé, ako napríklad lieky a podobne. Aby nedochádzalo k narušeniu stability vnútorného prostredie organizmu, či dokonca k jeho intoxikácii týmito látkami, musí ich vylučovaním (obličky, koža, pľúca) z tela odstraňovať.

Obličky sú vylučovací orgán, ktorý nielen odstraňuje škodlivé látky toxické a nepotrebné, ale i prebytky látok telu potrebných ióny, voda). Obličky sú párovým orgánom, chránené sú pevným puzdrom a sú veľmi bohato zásobené krvou. Prietok krvi obličkami tvorí okolo 20-25% minútového výdaja srdca, teda asi 1000-1200 ml krvi za hodinu.

Podľa vnútorného usporiadania môžeme na priereze rozlíšiť kôru a dreň. Toto rozdelenie je dôležité vzhľadom k uloženiu a činnosti funkčnej jednotky obličiek – nefrónu, pretože podľa ich rozloženia vzniká i tzv. osmotická stratifikácia. Tým rozumieme rôznu hodnotu osmotických pomerov obličkového tkaniva (nefrónov a interstícia). Kôra je izoosmotická (300 mosm/l), v dreni smerom k papile osmolarita stúpa, je hyperosmotická (t.j. 600-1200 mosm/l).

Nefrón sa skladá z glomerulu, proximálneho tubulu, Henleovej kľučky, distálneho tubulu a zberacieho kanálika.

Glomerulus je klbko kapilár medzi prívodnou (vas afferens) a odvodnou (vas efferens) arteriolou. Vďaka tzv. odstreďovaciemu efektu putujú erytrocyty širšou odvodnou dráhou priamo do vas efferens, zatiaľ čo do kapilárnej siete glomerulov prúdi krv s nižším hematokritom –teda s väčším podielom plazmy. Celkový počet glomerulov je asi 1 milión v jednej obličke.

V glomerule sa realizuje prvý a základný stupeň vylučovacej funkcie obličiek –glomerulárna filtrácia. Týmto procesom vzniká glomerulárny filtrát (GF), čo je ultrafiltrát krvnej plazmy bez bielkovín. Glomerulárna filtrácia je fyzikálny proces, ktorý závisí od filtračného tlaku, na priepustnosti glomerulárneho filtra a na ploche filtrácie (počet glomerulov). Na filtračnom tlaku sa podieľa krvný tlak v kapilárach, ktorý smeruje v smere filtrácie a dva protitlaky (onkotický tlak bielkovín a hydrostatický tlak Bowmanovho puzdra). Hodnota efektívneho filtračného tlaku je 11 mmHg. Za normálnych okolností je glomerulárny filter nepriepustný pre bielkoviny. Do ultrafiltrátu prejde asi 17-20% objemu plazmy –teda asi 180 litrov/24 hodín. Z tohto množstva vytvoria obličky asi 1,5 l moču za deň, teda asi 1% glomerulárnej filtrácie.

Veľkosť glomerulárnej filtrácie je možné merať pomocou takej látky, ktorá sa úplne vylúči po prvom prietoku glomerulom a nie je už vstrebávaná v tubuloch. Takou látkou je inulín (polymér fruktózy). Schopnosť organizmu očistiť sa od danej látky sa nazýva „clearence“.

V proximálnom tubule dôjde k izoosmotickej rezorbcii a takto sa vstrebá asi 75% filtrátu. Táto rezorbcia nie je pod hormonálnou kontrolou.

Do Henleovej kľučky, ktorá má vlásenkové usporiadanie – a teda protiprúdový systém, tak vstupuje izotonická tekutina. Tu dochádza k rezorbcii asi 15% filtrátu. Zostupné ramienko je tenké a dobre priepustné pre ióny a vodu, vzostupné ramienko má hrubý epitel, je nepriepustné pre vodu, ale aktívne je tu resorbovaný chlór a sodík. Činnosťou protiprúdového multiplikačného systému Henleovej kľučky sa vytvára hypertonické prostredie v interstíciu drene i tubulárnej tekutine kľučky so stúpajúcom hodnotou smerom do vnútornej zóny drene obličiek (600-1200 moosm/) tým, že ascendentné ramienko Henleovej kľučky nie je priepustné pre vodu, ale len pre chlór a sodík, opúšťa filtrát kľučku ako hypotonický. Hypertonicita drene sa prejavuje až na konečnej úprave moča v zbernom kanáliku.

V distálnom tubule dochádza k rezorbcii 5% glomerulárneho filtrátu už pod hormonálnou kontrolou (aldosterón, antidiuretický hormón, parathormón) podľa aktuálnych potrieb organizmu.

Zberný kanálik prechádza silne hypertonickou oblasťou drene pred svojim vyústením do obličkovej panvičky. Tu sa resorbuje okolo 4% tekutiny filtrátu pod kontrolou antidiuretického hormónu a vplyvom hypertonického osmotického gradientu drene. Tým sa finalizuje moč, denný objem je asi 1,5 l.

Vstrebávanie nátria v nefróne je regulované dvoma hormónmi. Mineralokortikoidom aldosterónom, ktorý zaisťuje vstrebávanie nátria v distálnych častiach nefrónu a tzv. atriálnym natriuuretickým peptidom (ANP), produkovaným v predsieňach srdca. V nich sú umiestnené citlivé volumoreceptory, ktoré tu registrujú objem a tlak krvi. ANP teda pôsobí opačne – obmedzuje spätnú rezorbciu sodíka a tak zvyšuje jeho straty močom.

Pohyb niektorých látok v obličkách

Na+

V proximálnom tubule prebieha pasívna rezorbcia z ultrafiltrátu do tubulárnych buniek spoločným transportom s glukózou a aminokyselinami a výmenou za H+ iónom. Z tubulárnej bunky do interstícia sa čerpá aktívnym transportom sodíko-draslíkovou pumpou na bazocelulárnej strane bunky. Časť nátria je resorbovaná ťahom interstícia paracelulárne. Vo vzostupnej časti Henleovej kľučky dochádza k aktívnemu transportu chloridových iónov, ktoré sleduje nátrium a kálium. V distálnom tubule a v zbernom kanáliku je pod hormonálnymi vplyvmi aldostrónu a ANP.

Voda

V nefróne sa voda resorbuje pasívne, osmotickým ťahom interstícia, v distálnom tubule a zberných kanálikoch je riadená antidiuretickým hormónom.

H⁺ ióny a bikarbonát

V celom tubulárnom systéme dochádza k sekrécii vodíkových iónov podľa pH tubulárnej tekutiny. V kyslom prostredí sa zvyšuje sekrécia H+ a znížená resorbcia bikarbonátov. Týmito mechanizmami sa oblička výrazne podieľa na udržovaní acidobázickej rovnováhy v ECT.

Draslík a vápnik

Draslík má v proximálnom tubule analogický osud ako nátrium, ale v distálnom tubule je draslík menený za nátrium a tento pochod riadi aldosterón. Asi 60-70% vápnika sa resorbuje v proximálnom tubule, zbytok potom v ďalších oddieloch. Vstrebávanie vápnika je riadené hormónom prištítnych teliesok –parathormónom.

Glukóza

Za fyziologických podmienok je glukóza v primárnom filtráte v rovnakej koncentrácii ako v krvi. V proximálnom tubule je kompletne resorbovaná, i keď je rezorbčná kapacita obmedzená – prah pre glukózu je asi 10 mmol/l, po jeho prekročení sa glukóza objaví v moči. Objavenie sa glukózy v moči sa nazýva glykosúria.

Aminokyseliny

Podobne ako glukóza, i aminokyseliny by sa v moči nemali objaviť, pretože sú efektívne resorbované v proximálnom tubule.

Amoniak (NH₃)

Okrem spomínanej resorbcie prebieha v obličkách i proces sekrécie. Znamená to, že niektoré látky sú aktívne vylučované do tubulárnej tekutiny. V obličkách sa uskutočňuje niekoľko pochodov, ktorým sa obličky podieľajú významným spôsobom podieľajú na udržiavaní stabilného pH organizmu vo vnútornom prostredí. Základným mechanizmom je výmena Na+ za H+. Vieme, že vodík je nositeľom kyslosti a preto s neho stúpajúcou koncentráciou v ECT (acidóze) dochádza k jeho zvýšenej exkrécii v moči a klesá pH. V obličkách sa uskutočňuje syntéza amoniaku z glutamínu. Tento proces sa uskutočňuje v distálnom tubule. Ak sa amoniak zlúči s H+, vytvorí sa amóniový ión NH4 +, ktorým sa vylúči vodíkový ión.

Obličky sa podieľajú na stabilizácii vnútorného prostredia nepriamo a to zvýšenou alebo zníženou resorbciou bikarbonátu podľa acidózy alebo alkalózy v ECT.

Regulácia činnosti všetkých uvedených procesov je veľmi zložitá, ale je možné ju charakterizovať nasledovne:

a)          Glomerulárna filtrácia je závislá na tlakovom gradiente a množstva krvi, ktoré obličkou preteká. Na riadenie krvného tlaku a teda i na dostatočnom tlakovom gradiente v glomerulách potrebného pre ultrafiltrát krvnej plazy, podieľa sa samotná oblička vlastným autoregulačným mechanizmom jednak myogenne, jednak tzv. tubuloglomerulárnou väzbou cez juxtaglomerulárny aparát.

b)          Juxtaglomerulárny aparát tvoria špecializované bunky umiestnené v stene vas afferents a časť distálneho tubulu, ktorý sa primyká k cievnemu pólu svojho glomerulu (makula densa). Kontakt medzi oboma časťami zaisťuje mesangium. Pri poklesu krvného tlaku sa uvoľní renín v juxtaglomerulárnych bunkách, ktorý sprostredkuje vytvorenie angiotenzínu II. Táto látka spôsobí na periférii značnú vazokonstrikciu a v glomerule sa zvýši filtračný tlak vďaka vazokonstrikčnému účinku na vas efferens (vo vas afferens je za danej situácie vazodiltácia vplyvom miestneho účinku NO a prostaglandínov). To má za následok prudké zvýšenie krvného tlaku v glomeruloch a úpravou ultrafiltračných procesov. Zmyslom popísaných mechanizmov je stabilizácia glomerulárnej filtrácie a tubulárnych procesov.

c)          Riadenie exkrécie či resorbcie. Aldosterón reguluje rezorbciu sodíka a exkréciu draslíka a podieľa sa na udržiavaní stabilitu objemu ECT. Samotná hladina aldosterónu je regulovaná spätnoväzbovým mechanizmom v závislosti na pasáži NaCl makulou densou cez systém renín-angiotenzín.

d)          ADH (antidiuretický hormón=vazopresín) je hormón uvoľňovaný z neurohypofýzy a je nutný pre zaistenie priepustnosti distálnych častí nefrónov pre vodu a tým i konečnú úpravu moča. Jeho tvorba a sekrécia prebieha v hypotalame v závislosti na osmolarite a objeme ECT.

e)          Parathormón (PTH). Parathormón zásadným spôsobom ovplyvňuje hospodárenie s vápnikom tak, aby jeho hladina bola stabilná (2,1 - 2,6 mmol/l). Stabilita tohto prvku je významná pre množstvo dôležitých fyziologických procesov. Zvýšená hladina parathormónu mobilizuje vápnik, teda nastáva jeho uvoľňovanie z kostného tkaniva, ale súčasne zvyšuje spätnú rezorbciu vápnika z tubulárnej tekutiny a tým chráni straty vápnika. Súčasne tiež zvyšuje vylučovanie fosfátov a znižuje rezorbciu bikarbonátov.

f)            Prostaglandíny sú látky odvodené od kyseliny arachidonovej, pre obličky je najdôležitejší PGI2 tým ,že zvyšuje prietok krvi obličkami.

Močové cesty

Definitívny moč sa vylučuje zo zberného kanálika obličkovej papile, ktorá ústi do obličkovej panvičky. Z obličkovej panvičky je moč transportovaný močovodmi do močového mechúra a odtiaľ močovou trubicou (uretrou) von z tela. Hlavným rezervoárom moča je močový mechúr. Pohyb moča uvedeným smerom je dejom závislým na aktivite hladkej svaloviny uvedených ciest. Vypudzovanie moča do panvičky je aktívny dej, na ktorom sa podieľa hladká svalovina kalichov, podobný peristaltike. Močový mechúr má kapacitu 200-300 ml moča. Do tohto množstva sa nemení tlak na steny močového mechúra. Po prekročení tejto kapacity, ktorá je do istej miery individuálna, intravesikálny tlak stúpne a nastáva pocit močenia.

Močenie je výsledkom súhry niekoľkých na seba nadväzujúcich dejov. Vyššia náplň močového mechúra vyvoláva postupne zvýšenie intravesikálneho tlaku spolu s kontrakciou svaloviny močového mechúra. Vývod je ale kontrolovaný dvoma zvieračmi. Vnútorný zvierač je tvorený hladkou svalovinou a riadený vegetatívnym systémom, parasympatikus vedie ku kontrakcii svaloviny močového mechúra a súčasným uvoľnením vnútorného zvierača a teda i k močeniu. Sympatikus pôsobí opačne. Vonkajší zvierač je svalom priečne pruhovaným a teda ovládaným vôľou.

Moč je číra, zlatožltá tekutina zafarbená urochrómom. Väčšinou je pH kyslé, špecifická hmotnosť sa pohybuje okolo 1015-1024. Neobsahuje glukózu, aminokysleliny a bielkoviny. Najviac sú obsiahnuté metabolity bielkovín – močovina, kyselina močová a amoniak. Denná diuréza je okolo 1,5 litra, zvýšené množstvo moča nad 2 litre sa nazýva polyúria, menšie množstvo než 0,5 litra za deň je oligúria, zástava tvorby sa nazýva anúria (treba však vylúčiť retenciu moča v močových cestách.).