25.4 Smásæ líffærafræði nýra
25.4 Smásæ líffærafræði nýra
Námsmarkmið
Í lok þessa hluta átt þú að geta:
- greint vefjafræðilegan mun á nýrnaberki og nýrnamerg
- lýst byggingu gaukulsíunarhindrunarinnar
- borið kennsl á helstu byggingar og hluta nýrahnoðra, nýrnapípla og háræða nýrans
- útskýrt hlutverk háræða um nýrnapíplur og beinna æða
- staðsett nærgauklasamstæðuna og lýst frumugerðum hennar
- lýst vefjagerð nærpíplu, Henle-lykkju, fjærpíplu og safnrása
Þær smásæju byggingar sem vinna meginverk nýrans sjást ekki með berum augum. Þær verða aðeins greindar með ljóssmásjá eða rafeindasmásjá. Til að fá heildstæða þrívíddarmynd af starfslíffærafræði nýrungs og tilheyrandi æða þarf auk þess raðskurði og tölvutengda endurgerð.
Nýrungurinn: starfseining nýrans
Nýrungar taka við gaukulsíuvökva sem myndast úr blóðvökva og breyta rúmmáli hans og samsetningu eftir því sem hann fer um mismunandi hluta nýrnapíplunnar. Vökvinn er áfram nefndur síuvökvi meðan þessi vinnsla fer fram og fær ekki endanlega samsetningu þvags fyrr en síðar í safnrásakerfinu. Meginhlutverk nýrunganna eru þrjú: gaukulsíun, endurupptaka í píplum og pípluseyti. Með þessum ferlum halda þeir rúmmáli og samsetningu blóðvökva innan samvægismarka og losa líkamann við úrgangsefni og aðskotaefni. Nýrun hafa einnig innkirtlastarfsemi sem tengist sérhæfðum frumum: kornfrumur nærgauklasamstæðu losa renín og stjórna þannig meðal annars blóðþrýstingi; bandvefsfrumur í millivef nýrans mynda mestan hluta rauðkornavaka (EPO) hjá fullorðnum; og frumur nærpíplu breyta kalsidíóli í kalsítríól, virkt form D-vítamíns, sem stuðlar meðal annars að frásogi kalsíums.
Nýrahnoðri
Nýrahnoðrinn samanstendur af háræðahnykli, gauklinum, og gaukulhýði (Bowman-hylki) sem umlykur hann að mestu. Gaukullinn er háræðabeður undir tiltölulega háum þrýstingi milli aðrennslis- og afrennslisslagæðlings gaukuls. Milli veggblaðs og iðrablaðs gaukulhýðisins er hylkisrými sem tekur við síuvökva og leiðir hann í nærpípluna (PCT). Veggblaðið er gert úr einföldu flöguþekjulagi. Iðrablaðið liggur þétt að gauklaháræðunum og er gert úr sérhæfðum fætlufrumum. Frá þeim ganga fótangar sem leggjast utan um háræðarnar og fléttast saman við fótanga aðliggjandi frumna (mynd 25.11). Milli fótanganna eru síunaraufar með sérhæfðri raufþind. Um 10–20 prósent af blóðvökva sem streymir um nýrun síast að jafnaði, en hlutfallið ræðst af þrýstingi, yfirborðsflatarmáli og eiginleikum gaukulsíunarhindrunarinnar. Hindrunin er þriggja laga: gluggaþel gauklaháræða, sameiginleg grunnhimna gaukla og fótangar fætlufrumna með raufþindum (mynd 25.12). Um 70–100 nm gluggar í æðaþelinu hleypa blóðvökva að grunnhimnunni, en stærð glugganna ein ákvarðar ekki hvaða sameindir komast alla leið í hylkisrýmið.
Gaukulsíunarhindrunin heldur blóðfrumum og megni stórra prótína í blóðrásinni en hleypir vatni og mörgum smærri uppleystum efnum í hylkisrýmið. Stærðarmörk á borð við 4 eða 8 nm eru aðeins gróf viðmið; lögun, rafhleðsla og bindigeta sameinda skipta einnig máli. Gluggaþel gauklaháræðanna ásamt sykurhjúp sínum er fyrsta lag hindrunarinnar, grunnhimna gaukla er miðlagið og raufþindir milli fótanga fætlufrumna mynda ysta lagið. Neikvæð hleðsla í grunnhimnu og á frumuyfirborði getur stuðlað að varðveislu sumra neikvætt hlaðinna prótína, en hleðslusíun ein skýrir ekki gegndræpi hindrunarinnar. Hnoðrahengisfrumur styðja við háræðalykkjurnar, fjarlægja leifar og geta með samdrætti breytt virku síunaryfirborði; þær eru ekki sjálfar eitt af þremur lögum síunarhindrunarinnar. Heilbrigður gaukulsíuvökvi inniheldur því engar blóðfrumur og aðeins mjög lítið magn prótína.
Við æðaskaut nýrahnoðrans liggur nærgauklasamstæðan, einnig nefnd gauklaskjóðubúnaður (JGA) (mynd 25.13). Hún samanstendur af frumum þéttdepils, nærgauklafrumum og hnoðrahengisfrumum utan gaukuls. Þar snertir upphaf fjærpíplunnar aðrennslis- og afrennslisslagæðlinga gaukuls. Þéttur klasi sérhæfðra þekjufrumna í pípluveggnum nefnist þéttdepill, einnig nefndur þéttskella. Þessar háu þekjufrumur skynja einkum NaCl-afhendingu, þar á meðal flæði Na+, og flæði pípluvökvans með natríum-kalíum-klóríð-samflutningspróteini. Við mikla NaCl-afhendingu og mikið flæði Na+ losa þær ATP og adenósín sem stuðla að samdrætti aðrennslisslagæðlings og lægri gaukulsíunarhraða. Við litla NaCl-afhendingu eiga önnur grenndaráhrif, meðal annars prostaglandín og nituroxíð, þátt í víkkun aðrennslisslagæðlings og örvun renínlosunar. Frumur þéttdepilsins hafa einnig óhreyfanlegt frumuhár sem tekur þátt í skynjun umhverfis þeirra.
Önnur mikilvæg frumugerð nærgauklasamstæðunnar er nærgauklafruma, einnig nefnd kornfruma. Hún er sérhæfð sléttvöðvafruma í vegg aðrennslisslagæðlings gaukuls og geymir og losar renín. Stjórnun gaukulsíunarhraða með píplu-gaukulsviðbragði byggist ekki á því að þessar frumur einar dragist saman eða slakni eftir osmólstyrk síuvökvans. Þéttdepillinn skynjar NaCl-afhendingu í fjærpíplu og sendir grenndarboð sem breyta viðnámi aðrennslisslagæðlingsins. Mikil NaCl-afhending leiðir yfirleitt til samdráttar slagæðlingsins og minni síunar, en lítil afhending stuðlar að víkkun hans og renínlosun. Þannig er síun samræmd endurupptökugetu píplunnar. Renínlosun eykst einnig þegar þrýstingur í aðrennslisslagæðlingi lækkar eða beta-1-adrenvirk boð frá sympatískum taugaþráðum aukast (mynd 25.14). Renín er prótínkljúfandi ensím sem klýfur angíótensínógen frá lifur og myndar angíótensín I. Angíótensínbreytandi ensím (ACE), sem er í æðaþeli víða um líkamann og ríkulega í lungnablóðrás, myndar síðan líffræðilega virkt angíótensín II. Angíótensín II veldur meðal annars almennri æðaþrengingu og örvar losun aldósteróns úr nýrnahettuberki. Aldósterón eykur endurupptöku Na+ og seyti K+ í fjærhluta nýrungs og safnrásum; vatnssöfnun og blóðþrýstingshækkun ráðast jafnframt af vatnsframboði, þvagtemprandi hormóni (ADH) og fleiri stjórnunarkerfum.
Nærpípla (PCT)
Gaukulsíuvökvinn fer úr gaukulhýðinu í nærpípluna (PCT). Píplan er hlykkjótt og er klædd einföldu teningsþekjulagi. Á topplægu yfirborði frumnanna eru þéttar örtítur sem mynda pensilbrún. Þær auka yfirborðsflatarmálið og gera frumunum kleift að enduruppataka mikið magn vatns og uppleystra efna, til dæmis Na+, Cl– og glúkósa; frumurnar seyta einnig ýmsum lífrænum jónum og lyfjum í pípluna. Mikill fjöldi hvatbera sér frumunum fyrir ATP sem knýr meðal annars natríum-kalíumdæluna og viðheldur styrkfallanda fyrir virkan annars stigs flutning.
Henle-lykkja
Niðurgangandi og uppgangandi armar Henle-lykkju, einnig nefndrar nýrnalykkju, eru samfelldir hlutar sömu píplu og liggja samsíða eftir hárnálabeygju. Nákvæm lengd og skipting þunnra og þykkra hluta fer eftir gerð nýrungs. Þykki niðurgangandi hluti nærpíplunnar er klæddur einföldu teningsþekjulagi. Þunnu hlutar lykkjunnar eru klæddir einföldu flöguþekjulagi; langar lykkjur mergnándarnýrunga geta haft bæði þunnan niðurgangandi og þunnan uppgangandi arm, en stuttar lykkjur hafa ekki alltaf greinilegan þunnan uppgangandi hluta. Þykki uppgangandi armurinn er klæddur einföldu teningsþekjulagi sem líkist þekju fjærpíplu. Þessi vefjafræðilegi munur endurspeglar ólíkt gegndræpi og mismunandi flutningsprótein fyrir vatn og uppleyst efni eftir hlutum lykkjunnar.
Fjærpípla (DCT)
Fjærpíplan (DCT) er hlykkjótt og klædd einföldu teningsþekjulagi en er styttri en nærpíplan. Á topplægu yfirborði frumanna eru fáar og stuttar örtítur, svo ekki myndast áberandi pensilbrún. Frumurnar flytja jónir gegn styrkfallanda og hafa því marga hvatbera, þótt þeir séu yfirleitt færri en í frumum nærpíplunnar.
Safnrásir
Safnrásakerfið er samfellt við nýrnapíplurnar en telst ekki hluti nýrungsins í þröngum fósturfræðilegum skilningi. Hver safnrás tekur við vökva frá mörgum nýrungum og breytir lokasamsetningu hans. Safnrásir sameinast eftir því sem þær ganga niður merginn og mynda margar toturásir sem opnast á nýrnatotunum. Þekjan er einföld teningsþekja í minni rásum en verður hærri og súlulaga nær totunum. Í safnrásum eru meðal annars aðalfrumur safnrása og innskotsfrumur. ADH binst V2-viðtökum á grunn- og hliðlægu yfirborði aðalfrumna og veldur ísetningu akvapóríns 2 í topplæga himnu. Vatn fer þá inn úr rásarholinu um akvapórín 2, út um akvapórín 3 og 4 á grunn- og hliðlægu yfirborði og áfram í háræðar um nýrnapíplur eða beinar æðar. Án ADH eru mun færri akvapórín 2-göng í topplægu himnunni og meira vatn skilst út sem þunnt þvag. Margar gerðir akvapórína finnast í líkamanum og nokkrar þeirra í nýrum, en dreifing þeirra og valvísi er mismunandi eftir undirgerð; sumar flytja einnig lítil, óhlaðin efni. Akvapórín auðvelda hraðan flutning vatns yfir vatnsfælna lípíðhimnu (mynd 25.15).
