Dannelse af urin

Dannelsen af den endelige urin i nyrerne består af flere hovedprocesser:

• ultrafiltrering af arterielt blod i renale glomeruli;
• reabsorption af stoffer i tubuli, udskillelse af en række stoffer i tubuli's lumen;
• syntesen af nye stoffer af nyrerne, som kommer ind i både tubuluslumen og blodet;
• aktiviteten af modstrømssystemet, hvorved den endelige urin koncentreres eller fortyndes.

Ultrafiltrering

Ultrafiltrering fra blodplasma til Bowmans kapsel sker i kapillærerne i nyrernes glomeruli. SCF er en vigtig indikator i processen med urindannelse. Dens værdi i en enkelt nefron afhænger af to faktorer: det effektive ultrafiltreringstryk og ultrafiltreringskoefficienten.

Drivkraften bag ultrafiltrering er det effektive filtreringstryk, som er forskellen mellem det hydrostatiske tryk i kapillærerne og summen af proteinernes onkotiske tryk i kapillærerne og trykket i glomerulærkapselen:

P _-effekt = P _hydr - (P _onc + P _kapsler )

Hvor P _effect er det effektive filtreringstryk, P _hydr er det hydrostatiske tryk i kapillærerne, P _onc er det onkotiske tryk af proteiner i kapillærerne, og P _caps er trykket i den glomerulære kapsel.

Det hydrostatiske tryk ved kapillærernes afferente og efferente ender er 45 mm Hg. Det forbliver konstant langs hele kapillærsløjfens filtreringslængde. Det modvirkes af det onkotiske tryk fra plasmaproteiner, som stiger mod kapillærens efferente ende fra 20 mm Hg til 35 mm Hg, og trykket i Bowmans kapsel, som er 10 mm Hg. Som følge heraf er det effektive filtreringstryk 15 mm Hg (45 - [20 + 10]) ved kapillærens afferente ende og 0 (45 - [35 + 10]) ved efferente ende, hvilket, når det omregnes til kapillærens fulde længde, er cirka 10 mm Hg.

Som tidligere nævnt er væggen i de glomerulære kapillærer et filter, der ikke tillader cellulære elementer, stormolekylære forbindelser og kolloide partikler at passere igennem, mens vand og lavmolekylære stoffer passerer frit igennem det. Tilstanden af det glomerulære filter er karakteriseret ved ultrafiltrationskoefficienten. Vasoaktive hormoner (vasopressin, angiotensin II, prostaglandiner, acetylcholin) ændrer ultrafiltrationskoefficienten, hvilket i overensstemmelse hermed påvirker SCF.

Under fysiologiske forhold producerer alle renale glomeruli tilsammen 180 liter filtrat pr. dag, dvs. 125 ml filtrat pr. minut.

Reabsorption af stoffer i tubuli og deres sekretion

Reabsorption af filtrerede stoffer sker hovedsageligt i den proximale del af nefronen, hvor alle fysiologisk værdifulde stoffer, der er kommet ind i nefronen, og ca. 2/3 af de filtrerede natrium-, klor- og vandioner absorberes. Det særegne ved reabsorption i den proximale tubulus er, at alle stoffer absorberes med et osmotisk ækvivalent volumen vand, og væsken i tubulus forbliver praktisk talt isoosmotisk med blodplasmaet, mens volumenet af primær urin ved udgangen af den proximale tubulus falder med mere end 80%.

Det distale nefrons arbejde danner sammensætningen af urin på grund af både reabsorption og sekretion. I dette segment reabsorberes natrium uden en tilsvarende mængde vand, og kaliumioner udskilles. Hydrogen- og ammoniumioner trænger ind i nefronets lumen fra de tubulære celler. Elektrolyttransport styres af antidiuretisk hormon, aldosteron, kininer og prostaglandiner.

Modstrømssystem

Aktiviteten af modstrømssystemet er repræsenteret af det synkrone arbejde i flere nyrestrukturer - de nedadgående og opadgående tynde segmenter af Henles løkke, de kortikale og medullære segmenter af opsamlingskanalerne og de lige kar, der trænger gennem hele tykkelsen af nyremedullaen.

De grundlæggende principper for nyrernes modstrømssystem:

• i alle stadier bevæger vand sig kun passivt langs den osmotiske gradient;
• Den distale lige tubulus i Henles løkke er uigennemtrængelig for vand;
• i den lige tubulus i Henles løkke forekommer aktiv transport af Na ⁺, K ⁺, Cl;
• Den tynde, nedadgående del af Henles sløjfe er uigennemtrængelig for ioner og permeabel for vand;
• der er en urinstofcyklus i nyrens indre medulla;
• Antidiuretisk hormon sikrer vandgennemtrængelighed i opsamlingskanalerne.

Afhængigt af kroppens vandbalance kan nyrerne udskille hypotonisk, meget fortyndet eller osmotisk koncentreret urin. Alle dele af tubuli og kar i nyremarven deltager i denne proces og fungerer som et modstrøms roterende multiplikationssystem. Essensen af dette systems aktivitet er som følger. Ultrafiltratet, der kommer ind i den proximale tubuli, reduceres kvantitativt til 3/4-2/3 af dens oprindelige volumen på grund af reabsorption af vand og stoffer opløst i den i denne sektion. Væsken, der forbliver i tubuli, adskiller sig ikke i osmolaritet fra blodplasma, selvom den har en anden kemisk sammensætning. Derefter passerer væsken fra den proximale tubuli ind i det tynde, nedadgående segment af Henle-slyngen og bevæger sig videre til spidsen af nyrepapillen, hvor Henle-slyngen bøjer 180°, og indholdet passerer gennem det opadgående, tynde segment ind i den distale, lige tubuli, der er placeret parallelt med det nedadgående, tynde segment.

Det tynde, nedadgående segment af løkken er permeabelt for vand, men relativt uigennemtrængeligt for salte. Som følge heraf passerer vand fra segmentets lumen ind i det omgivende interstitielle væv langs den osmotiske gradient, hvorved den osmotiske koncentration i tubulus lumen gradvist stiger.

Efter at væsken er kommet ind i den distale, lige tubulus i Henle-slyngen, som derimod er uigennemtrængelig for vand, og hvorfra den aktive transport af osmotisk aktivt klor og natrium til det omgivende interstitium finder sted, mister indholdet af denne sektion osmotisk koncentration og bliver hypoosmolalt, hvilket har givet dens navn - "nefronens fortyndende segment". I det omgivende interstitium forekommer den modsatte proces - akkumulering af en osmotisk gradient på grund af Na ⁺, K ⁺ og Cl. Som følge heraf vil den transversale osmotiske gradient mellem indholdet af den distale, lige tubulus i Henle-slyngen og det omgivende interstitium være 200 mOsm/l.

I medullas indre zone øges den osmotiske koncentration yderligere ved cirkulationen af urinstof, som trænger passivt ind gennem tubulus epitel. Akkumuleringen af urinstof i medulla afhænger af den forskellige permeabilitet af de kortikale samlekanaler og medullas samlekanaler for urinstof. De kortikale samlekanaler, den distale lige tubulus og den distale snoede tubulus er uigennemtrængelige for urinstof. Medullas samlekanaler er meget permeable for urinstof.

Når den filtrerede væske bevæger sig fra Henles sløjfe gennem de distale, snoede tubuli og kortikale samlekanaler, stiger koncentrationen af urinstof i tubuli på grund af reabsorption af vand uden urinstof. Efter at væsken kommer ind i samlekanalerne i den indre medulla, hvor permeabiliteten for urinstof er høj, bevæger den sig ind i interstitiet og transporteres derefter tilbage til tubuli i den indre medulla. Stigningen i osmolalitet i medulla skyldes urinstof.

Som følge af de anførte processer stiger den osmotiske koncentration fra cortex (300 mOsm/l) til nyrepapillen og når 1200 mOsm/l både i lumen af den indledende del af den tynde, ascenderende del af Henle-slyngens sløjfe og i det omgivende interstitielle væv. Således er den kortikomedullære osmotiske gradient, der skabes af det modstrømsmultiplikationssystem, 900 mOsm/l.

Et yderligere bidrag til dannelsen og vedligeholdelsen af den longitudinale osmotiske gradient ydes af vasa recta, som følger Henles sløjfes forløb. Den interstitielle osmotiske gradient opretholdes ved effektiv fjernelse af vand gennem den ascenderende vasa recta, som har en større diameter end den descenderende vasa recta og er næsten dobbelt så talrige. Et unikt træk ved vasa recta er deres permeabilitet for makromolekyler, hvilket resulterer i en stor mængde albumin i medulla. Proteiner skaber det interstitielle osmotiske tryk, hvilket forbedrer vandreabsorptionen.

Den endelige koncentration af urin sker i samlekanalerne, som ændrer deres permeabilitet for vand afhængigt af koncentrationen af udskilt ADH. Ved høje koncentrationer af ADH øges permeabiliteten af membranen i samlekanalcellerne for vand. Osmotiske kræfter får vand til at bevæge sig fra cellen (gennem basalmembranen) ind i det hyperosmotiske interstitium, hvilket sikrer udligning af osmotiske koncentrationer og skabelsen af en høj osmotisk koncentration af den endelige urin. I fravær af ADH-produktion er samlekanalen praktisk talt uigennemtrængelig for vand, og den osmotiske koncentration af den endelige urin forbliver lig med koncentrationen af interstitium i nyrebarken, dvs. isoosmotisk eller hypoosmolær urin udskilles.

Det maksimale niveau af urinfortynding afhænger således af nyrernes evne til at reducere osmolaliteten af den tubulære væske på grund af den aktive transport af kalium-, natrium- og kloridioner i den ascenderende del af Henles sløjfe og den aktive transport af elektrolytter i den distale, snoede tubulus. Som følge heraf bliver osmolaliteten af den tubulære væske ved begyndelsen af opsamlingskanalen lavere end blodplasmaets og er 100 mOsm/L. I fravær af ADH, med yderligere transport af natriumklorid fra tubuli i opsamlingskanalen, kan osmolaliteten i denne del af nefronen falde til 50 mOsm/L. Dannelsen af koncentreret urin afhænger af tilstedeværelsen af høj osmolalitet i medulla interstitium og ADH-produktion.