FIZIOLOGIA EXCRETIEI-Procesarea fluidului tubular-

CURS 2

*Se produc 10 litri de ultrafiltrat glomerular/zi, diureza nu depăşeşte 1-2 litri. Astfel,

*99% din filtrat trebuie readus în circulaţieFunctia de excretie:1. ultrafiltrarea glomerulara-are o selectivitate redusă (reţine doar elementele

figurate şi proteinele). - ultrafiltratul este izoosmotic cu plasma. 2. procesarea fluidului tubular - reabsorbtie, - secretie / excretie- concentrare / dilutie

Reabsorbtia in tubul contort proximalSe reabsoarbe:- întrega cantitate de glucoză şi aminoacizi, - mare parte din Na+, K+, Ca2+, Cl-, HCO3

- ,apaSe secreta: anioni, cationi organiciMecanismul reabsorbţiei tubulare este transportul activ

secundar. - Membrana bazolaterală este invaginată şi conţine

multe ATP-aze Na+/K+, iar celula tubulară prezintă o abundenţă de mitocondrii.

- La acest nivel există un eflux de Na puternic, cuplat cu un influx echivalent de K (transport activ primar).

- Rezultatul acestor fenomene este o concentraţie citosolică redusă de Na, o concentraţie înaltă de K şi un potenţial membranar (-70 mV).

1. Reabsorbtia glucozei

Glucoza + acetoacetaţii, acidul ascorbic, β-hidroxi-butiratul, carboxilatul, lactatul, piruvatul şi vitaminele se reabsorb printr-un transport activ secundar al cărui sursă de energie este gradientul de Na.

90% din reabsorbţia glucozei are loc în prima porţiune a TCP.

Reabsorbţia glucozei = sistem cu transport maximal.- la nivelul marginii în perie a celulei tubulare există o

mare densitate de transportori de glucoză. - numărul lor este limitat, ceea ce conferă tubului

proximal o capacitate maximă de reabsorbţie, numită transport maximal (Tm).

Transportul maximal al glucozei este de circa 375 mg/min.

Cand glicemia este de cca. 100 mg/dL (1,0 mg/ml) iar GFR normal este de 120 ml/min, sarcina de reabsorbţie este ~ 120 mg/min→ sub valoarea pragului de transport =>în urina finală nu se regăseşte glucoză

Pragul de apariţie al glucozei în urină apare la o glicemie de 150 mg% → primii nefroni şi-au depăşit capacitatea de transport => glucoza apare în urină.

Pragul real de saturaţie este punctul în care toţi nefronii sunt saturaţi cu glucoză este mult mai înalt. Când glicemia depăşeşte 180-200 mg/dl (diabet zaharat decompensat), glucoza se regăseşte în urină, producând fenomenul de glucozurie.

Cauzele glicozuriei:

1. Glicemia > 170-180mg% (diabet zaharat) → încărcarea cu glucoză a tubului depăşeşte Tmax

2. ↑↑RFG, în condiţiile unei glicemii normale

3. ↓ Reabsorbtiei tubulare → transportul activ tubular este inhibat (ex. intoxicaţie cu fluorizină) → “diabetul renal”

2. Reabsorbtia Na+

Membrana apicală a celulei tubulare proximale prezintă numeroase canale de Na permanent deschise, iar concentraţia de Na din ultrafiltrat este mare (140 mEq/l), aşa încât gradientul foarte mare de concentraţie a Na între lumenul tubular şi celula tubulară va produce un influx masiv de Na în celula tubulară, care este favorizat şi de gradientul electric.

Gradientul de Na fiind realizat prin ATP-aza Na/K din membrana bazo-laterală, transportul Na prin membrana apicală este un transport activ secundar.

• Reabsorbţia Na+ în tubul proximal 65%, prin:≅a. “solvent drag” (transport pasiv paracelular)b. cuplat cu reabsorbţia / secreţia altora: - La polul apical:1.Cotransport Na+ cuplat cu: Glucoză, Fosfat, Lactat2. Antiport Na+/H+: sursa de H+ este nefrocitul → în

prezenţa a anhidrazei carbonice are loc reacţia reversibila: CO2+H2O→H2CO3→ HCO3

-+ H+ • HCO3

- se reabsoarbe• H+ se secretă la schimb cu Na+

3. în ½ terminală: Na+ se reabsoarbe cu Cl- → per global, proporţia: la 10 Na+ se reabsorb 2 HCO3

- şi 8 Cl-

- La polul bazal, Na+ se reabsoarbe prin transport pasiv sau activ (rol: ATP-aza Na+/K+).

3. Reabsorbtia apei

- se realizeaza ca urmare a unui gradient osmotic ce apare între lumenul tubular şi celula tubulară datorită influxului de Na.

- permeabilitatea pentru apă a tubului este foarte mare => un gradient de câţiva mOsm este suficient pentru a se crea un flux de apă suficient pentru reabsorbţia a 65-70% din apa filtrată la nivelul tubului proximal.

- apa traversează membranele celulelor tubulare prin: canale pentru apă (aquaporine), dar o mare parte a fluxului osmotic trece prin „joncţiunile strânse” dintre celulele epiteliale.

4. Reabsorbţia K+ 65%, prin transport pasiv.≅5. Reabsorbţia Ca2+ 65-70%,≅- prin transport activ + transport pasiv- există la polul apical ATP-aza Ca2+ controlată de PTH- transportul activ este limitat de Tmax = 0,125 mM

mM/min.6. Reabsorbţia Mg2+ 30%, prin transport pasiv≅7. Reabsorbţia HCO3

- 90% prin transport pasiv ≅urmând reabsorbţia activă Na+ în prima ½ a tubului proximal

- Se reabsoarbe atât HCO3- filtrat cât şi cel produs în

nefrocit.8. Reabsorbţia Cl- 65% prin transport pasiv, urmând ≅

reabsorbţia activă a Na+, în a doua ½ a tubului , proximal

9. Reabsorbţia fosfatului 65%, prin transport pasiv + ≅activ secundar (cuplat cu reabsorbţia de Na+).

10. Reabsorbtia ureei

- se realizeaza pasiv - pe măsură ce se reabsoarbe apa din tub, concentraţia

de uree creşte, ceea ce va crea un gradient de concentraţie îndreptat către celula tubulară → reabsorbţie.

- permeabilitatea membranei tubulare este mult mai mică pentru uree (molecula de uree este mult mai mare) decât pentru apă, <1/2 din ureea filtrată este reabsorbită tubular, iar restul se elimină.

Secreţie TCP: prin care o parte din anioni şi cationi organici sunt eliminaţi în urină → compuşi endogeni, medicamente sau toxine.

Reabsorbtia in ansa HenleAnsa Henle este alcătuită din trei segmente cu funcţionalitate distinctă:

- segmentul descendent subţire, - segmentul ascendent subţire şi - segmentul ascendent gros.

Funcţia lor este de a crea un gradient osmotic de-a lungul ansei, dinspre corticală spre medulară.

a. Segmentul descendent - este foarte permeabil pentru apă şi impermeabil

pentru solviţi. Pe măsură ce filtratul coboară spre vârful ansei, apa trece din tub în interstiţiu prin osmoză. La vârful ansei filtratul este izoton cu mediul, la valoarea de 1200 mOsm/l.

b. Partea inferioară a ramului ascendent al ansei

- are permeabilitate mare pentru Na şi Cl, moderată pentru uree şi este practic impermeabilă pentru apă.

c. Segmentul gros al ansei Henle

- reabsorbţie activă de sodiu, clor şi potasiu

- această reabsorbţie se datorează co-transportorului ne-electrogen Na+/K+/2Cl- (inactivat de diureticele numite „de ansă”, precum bumetanidul şi furosemidul).

În concluzie, la nivelul ansei Henle:

1) Intră 30-35% din FG izoton

2) Are loc disocierea reabsorbţiei de apă de cea a electroliţilor

3) Rol în diluţia + concentrarea urinei

4) Se reabsoarbe ½ din FG ajuns şi 20-25% din ioni≅5) Din ansa Henle iese 15% FG, urină hipotonă ≅(<300mOsm/l) datorită mecanismelor active de

reabsorbtie a Na+

6) La segmentul gros ascendent acţionează diureticele de ansă => blocarea reabs. Na+

7) Prin macula densa → controlul FG prin feedback tubulo tubulo-glomerular

Reabsorbtia in tubul contort distalTCD este un segment mai mic decât cel proximal, iar cantităţile de Na şi apă reabsorbite la acest nivel sunt mult mai mici 99-10% din totalul urinei primare). Epiteliul TCD este impermeabil, fata de de cel al TCP → ceea ce-i permite tubului distal să “disocieze” reabsorbţia de Na şi cea de apă, => adaptarea eliminărilor de apă şi sodiu în funcţie de necesităţile organismului. Porţiunea terminală a TCD şi cea iniţială a tubului colector sunt funcţional similare. Se disting două tipuri de celule: principale şi intercalare.

Funcţia celulelor principale: = reabsorbtia Na şi apă din lumen + secretia K

în lumen → se realizează cu ajutorul ATP-azei Na/K de la nivelul membranei bazolaterale.

= reglare prin intermediul aldosteronului, ale cărui efecte genomice stimulează sinteza de ATP-aze de la acest nivel şi activează schimbul Na-K, având efecte antidiuretice.

= sunt ţinta diureticelor „economizatoare de K” : spironolactonă, eplerenonă, amilorid şi triamteren → intră în competiţie cu aldosteronul pentru siturile receptoare din celulele principale şi astfel inhibă efectele antidiuretice ale acestuia.

Functia celulelor intercalare

- reabsorb ionii de K şi elimină ionii de H+.

- secreţia de H+ este mediată de o pompă de H+.

Permeabilitatea pentru apă a porţiunii terminale a TCD şi a întregului tub colector este determinată de reglarea hormonală prin intermediul ADH.

În prezenţa unei secreţii bazale de ADH de către nucleii hipotalamici, aceste segmente tubulare sunt permeabile pentru apă, dar în absenţa acestuia, sunt practic impermeabile.

La nivelul tubilor colectori medulari se realizează reabsorbtia < 10% din apă au un rol de maximă importanţă în determinarea cantităţii finale de urină.

- când osmolaritatea plasmatică este crescută, se elimină în circulaţie o cantitate crescută de ADH de către hipofiza posterioară.

- ADH se cuplează cu un receptor membranar de pe celulele tubilor colectori, numit V2.

- Acesta este un receptor care va duce:

a. la exocitarea veziculelor ce conţin canale de apă la nivelul membranei luminale a celulei → creşterea permeabilităţii acesteia pentru apă.

b. transcripţia genică a aquaporinelor, → stimularea sintezei de astfel de proteine şi va prelungi efectul.

Fenomene secretoriiSecreţia tubulară = transferul de material din capilarele peritubulare către lumenul tubular renal.

- poate avea loc la toate nivelele tubului urinifer.

- mecanismul principal prin care se realizează este transportul activ.

- se secreta substante prezente în plasmă în cantităţi foarte mari sau substanţe toxice. Cea mai mare parte a xenobioticelor (medicamente, etc.) se elimină prin secreţie tubulară.

Secreţia tubulară a uraţilor

Secreţia activă se realizează din plasmă în fluidul tubular de către sistemul secretor al bazelor şi acizilor organici, cu capacitate excretorie redusă pentru uraţi.

Asa se explică incapacitatea de eliminare integrală a acidului uric la nivel renal→ duce la precipitarea acestuia sub forma de cristale de acid uric, mai ales la nivelul articulaţiilor (artrita urică sau gută).

Secreţia tubulară a creatininei

Toată creatinina din filtratul glomerular trece în urina finală deoarece:

- molecula sa este mai mare decât a ureei,

- nu există transportor pentru reabsorbţia sa.

Totuşi, clearance-ul de creatinină este mai mare decât filtrarea sa glomerulară (de mai mult de 100 de ori) → există o secreţie la nivel tubular a acesteia.

Fenomenul de multiplicare in contracurent

- Curgerea în direcţii opuse în ramurile descendent şi ascendent al ansei şi proximitatea celor două braţe permite interacţiunea între acestea.

- Se crează un fenomen de feedback pozitiv.- Cu cât mai mulţi electroliţi elimină ramul

ascendent, cu atât va creşte osmolaritatea interstiţiului, care va permite un eflux şi mai mare de apă şi cu atât mai concentrat va fi lichidul ce va ajunge la nivelul ramului ascendent.

- Acest fenomen de feedback pozitiv multiplică astfel capacitatea de concentrare a ansei, şi de aceea se numeşte fenomenul de multiplicare, iar deoarece direcţia fluxului de lichid tubulară este opusă, se numeşte în contracurent.Rolul Vasa recta în mecanismul multiplicator contracurent:

• Sângele circulă în paralel dar in de sens contrar cu urina din ansa Henle

- În ramul descendent, pe măsură ce coboară mai adânc în medulară (osm ↑↑) → intră ionii (Na+) + ureea.

- În ramul ascendent, pe măsură ce urcă din medulară catre corticală (osm ↓) → intră apa.

• Se reabsoarb pasiv în sânge ionii şi apa• Substanţele osmotic active nu se pierd datorit datorită

anastomozelor între cele 2 ramuri.