Upprifjun kafla
Samantekt kaflans
25.1 Eðliseiginleikar þvags
Síunarhindrun gaukuls myndar gaukulsíuvökva úr blóðvökva. Frumur og blóðflögur haldast venjulega í blóðinu og stór prótín eru að mestu útilokuð; valvísi hindrunarinnar ræðst þó ekki eingöngu af stærð heldur einnig af lögun, hleðslu, grunnhimnu, sykurhjúp æðaþels og raufþindum fætlufrumna. Mestallt síað vatn og mörg nauðsynleg uppleyst efni eru endurupptekin í nýrnapíplum, en seyti og endurupptaka móta lokasamsetningu þvags. Eiginleikar þvags breytast meðal annars með vökvainntöku, áreynslu, umhverfishita, mataræði og hormónastjórnun. Þvagskoðun gefur upplýsingar sem þarf að túlka með einkennum, smásjárskoðun og öðrum rannsóknum. Lágmarksþvagmagn sem þarf til að losa uppleyst úrgangsefni ræðst af osmótísku álagi og þéttigetu nýrna; 400–500 mL á sólarhring eru því aðeins gróf kennsluviðmið. Mikil þvaglát geta meðal annars fylgt flóðmigu eða sykursýki. pH-gildi þvags getur legið á breiðu bili, oft um 4,5–8,0, og ræðst meðal annars af mataræði, sýru-basa-ástandi og sýnameðferð. Osmólalitet þvags getur verið um 50–1200 mOsm/kg og endurspeglar samþætta meðhöndlun vatns og uppleystra efna í nýrum.
25.2 Stórsæ líffærafræði þvagflutnings
Mestur kynbundinn munur á þvagflutningskerfinu er á þvagrásinni. Þvagrás karls flytur bæði þvag og sæði, en þvagrás konu er styttri og sá munur ásamt nálægð við spangar- og endaþarmsflóru og öðrum þáttum stuðlar að meiri hættu á þvagfærasýkingum. Þvagrásin hefst við innri þvagrásarmunna neðst í blöðruþríhyrnunni. Geymsla og tæming byggjast á samhæfingu tæmivöðva þvagblöðru, sléttvöðvakerfis blöðruháls og nærhluta þvagrásar, ytri þrengivöðva þvagrásar og grindarbotns. Í þvagrás karls opnast sáðfallsrásir sem flytja sáðfrumur og seyti sáðblaðra, auk rása blöðruhálskirtils; klumbu- og þvagrásarkirtlar tæmast neðar í vattarhluta þvagrásarinnar. Þvagblaðran er að mestu utan skinu og starfrænt rúmtak hennar er breytilegt; 500–600 mL er algengt viðmið. Þvaglát eru samhæft ósjálfrátt og viljastýrt ferli sem byggist á skynboðum frá blöðru, mænumigustöð, brúarmigustöð og æðri heilastöðvum. Þvagleki er fjölþætt röskun en ekki óhjákvæmileg tæming þegar rúmmálið nær 250 mL; við það rúmmál getur þvaglátaþörf þó byrjað hjá sumum. Þvagleiðarar liggja aftan skinu frá nýraskjóðum að þvagblöðru. Sléttir lang- og hringvöðvar í vegg þeirra mynda bylgjuhreyfingar sem flytja þvag til blöðrunnar.
25.3 Stórsæ líffærafræði nýra
Nýra skiptist í nýrabörk að utan og nýramerg að innan. Nýrun fá um 20–25 prósent af hjartaútfalli í hvíld. Þau liggja aftan skinu. Trefjahýði, fituhýði, nýrafell, neðri rif og bakvöðvar veita þeim vernd og stuðning. Nýraslagæð, nýrnabláæð, nýraskjóða sem gengur í þvagleiðara, eitlaæðar og taugar fara um nýraport. Nýrnaslagæðar koma frá kviðarósæð og nýrnabláæðar tæmast í neðri holæð. Nýrungafjöldi er mjög breytilegur; 1,3 milljón nýrunga í hvoru nýra er aðeins nálgun og meðaltal er oft nær einni milljón. Hver nýrungur hefst í nýrahnoðra, þar sem gaukull síar blóðvökva inn í gaukulhýði. Blóð fer síðan um annað háræðabeð, háræðar um nýrnapíplur eða beinar æðar, eftir afrennslisslagæðlingi gaukuls. Tvö háræðabeð sem tengjast með afrennslisslagæðlingi mynda svonefnt portæðakerfi nýrna; þetta er slagæðlingsbundin sérskipan sem er frábrugðin venjulegum bláæðatengdum portæðakerfum. Háræðarnar taka við enduruppteknu vatni og uppleystum efnum. Safnrásir taka við síuvökva frá mörgum nýrungum og flytja loks þvag um toturásir í litla nýrabikara, þaðan í stóra nýrabikara, nýraskjóðu og þvagleiðara.
25.4 Smásæ líffærafræði nýra
Nýrungur er starfræn grunneining nýrans og samanstendur af nýrahnoðra, nærpíplu (PCT), nýrungslykkju og fjærpíplu (DCT). Barkarnýrungar hafa yfirleitt styttri lykkjur en mergnándarnýrungar, en lykkjudýpt er samfelld og sumar stuttar lykkjur ná út í ytri merg. Um 15 prósent nýrunga eru mergnándarnýrungar með langar lykkjur sem ná djúpt í merg. Síunarhindrun gaukuls hefur þrjú samverkandi lög: gluggaþel gaukulháræða með sykurhjúp, grunnhimnu gaukla og fótanga fætlufrumna með raufþindum. Valvísi hennar ræðst meðal annars af stærð, lögun og hleðslu sameinda og af blóðaflfræði. Gaukulhýði tekur við síuvökvanum og leiðir hann í nærpíplu. Hnoðrahengisfrumur styðja háræðalykkjur, fjarlægja efni og geta breytt síunaryfirborði. Nærgauklasamstæða samanstendur af þéttdepli, renínmyndandi nærgauklafrumum og utanhnóðra hnoðrahengisfrumum; hún tengir NaCl-afhendingu í píplu við viðnám aðrennslisslagæðlings og renínlosun. Endurupptaka og seyti eru mest í nærpíplu en halda áfram eftir nýrungslykkju og fjærpíplu. Þykktir og þunnir hlutar lykkjunnar eru breytilegir eftir nýrungagerð. Safnrásir taka við síuvökva frá mörgum nýrungum og teljast yfirleitt ekki hluti einstaks nýrungs. Þvagtemprandi hormón (ADH), sem er myndað í undirstúku og losað úr afturhluta heiladinguls, eykur ísetningu AQP2 í topplæga himnu aðalfrumna og stýrir þannig breytilegri endurupptöku vatns.
25.5 Lífeðlisfræði þvagmyndunar
Rúmmál sem samsvarar öllu blóðrúmmáli líkamans fer um nýrun um 300 sinnum á sólarhring, en aðeins blóðvökvi er síaður og frumur haldast í blóðrásinni. Um 99 prósent af síaða vatninu eru venjulega endurupptekin. Gaukulsíunarhraði ræðst af síunarstuðli og nettójafnvægi vökvastöðu- og kvoðuosmósuþrýstings yfir síunarhindrunina. Vökvastöðuþrýstingur í gaukulháræðum stuðlar að síun, en vökvastöðuþrýstingur í gaukulhýði og kvoðuosmósuþrýstingur blóðvökva vinna gegn henni. Þrýstingur í gaukulháræðum mótast af nýrnaflæðisþrýstingi og viðnámi aðrennslis- og afrennslisslagæðlinga. Vöðvaviðbragð æðaveggjar og píplu-gaukulsviðbragð halda blóðflæði og GSH tiltölulega stöðugu innan starfbils; driftaugaboð, angíótensín II, nituroxíð og önnur staðbundin eða hormónabundin boð geta breytt þessari stjórnun.
25.6 Endurupptaka í nýrnapíplum
Renínlosun frá nýrum kemur renín–angíótensín–aldósterón-kerfinu af stað. Angíótensín II hefur skammtímaáhrif á æðaviðnám og örvar aldósterónlosun, sem eykur endurupptöku Na+ og seyti K+ í síðari fjærnýrungi og safnkerfi. Þvagtemprandi hormón (ADH) stjórnar vatnsgegndræpi tengipíplu og safnrása með AQP2. Um 90 prósent síaðs vatns eru endurupptekin áður en síuvökvinn kemur í fjærlægasta hluta píplukerfisins; breytilegi lokahlutinn, gróflega allt að 10 prósent við venjulegar aðstæður, ræðst af ADH, osmótískum halla í merg og vökvaástandi. Safnrásir endurheimta því hvorki alltaf ekkert né nær allt vatnið sem til þeirra berst.
Endurupptaka og seyti byggjast meðal annars á virkum flutningi, einföldu flæði og örvuðu flæði. Síuð efni eru endurupptekin í mismiklum mæli. Þvagefni og kreatínín síast í gaukli og geta síðan verið endurupptekin eða seytt eftir efni og pípluhluta; ammóníak (NH3) og ammóníum myndast að miklu leyti í nýrum og seytast í pípluhol, en ýmis lyf geta bæði síast og verið pípluseytt. Seyti H+ og endurheimt eða seyti stuðla að sýru-basa-jafnvægi. Gaukulssíun vatns er þrýstingsdrifin, en vatnsflutningur úr pípluholi fylgir osmótískum halla og upptaka í háræðar um nýrnapíplur ræðst einnig af Starling-kröftum. Nærpíplan er efnaskiptavirk og notar samferjur, gagnferjur, göng, dælur og innanfrumuflutning ásamt millifrumuflæði. Nær 100 prósent síaðs glúkósa og síaðra amínósýra eru endurupptekin þar þegar síað magn er undir flutningshámarki, en meðhöndlun vítamína og prótína er efnisbundin. Mestallt síað bíkarbónat er endurheimt með þátttöku kolsýruanhýdrasa og annarra flutningsprótína. Endurupptaka uppleystra efna skapar osmótískan drifkraft fyrir vatn. Í mjög þéttu þvagi getur osmólalitet við totu nálgast 1200 mOsm/kg, en hallinn er breytilegur eftir ADH og ástandi. Þykki uppgangandi armurinn er vatnsógegndræpur og endurupptekur Na+ með NKCC2, svo síuvökvi getur þynnst í um 50–100 mOsm/kg. Nýrungslykkjan er gagnstreymismagnari, en beinar æðar eru gagnstreymisskiptir sem varðveita mergjahallann; kerfin auka ekki einfaldlega styrk Na+ með sama hætti. Þvagefni fer um sérhæfðar ferjur og endurhringrás þess styrkir mergjahallann; það er ekki dælt virkt með almennri þvagefnisdælu. Beinar æðar flytja endurupptekið vatn og uppleyst efni aftur í blóðrás. Nær 90 prósent síaðs vatns geta verið endurupptekin áður en síuvökvi kemur í fjærlæga nýrunginn; breytileg endurupptaka afgangsins, gróflega um 10 prósent, fer einkum fram í tengipíplu og safnrásum undir áhrifum ADH en ekki í vatnsógegndræpum upphafshluta fjærpíplu. Endurupptaka Ca2+ í fjærpíplu og tengipíplu er meðal annars stýrt af PTH og kalsítríóli. Í safnrásum eykur ADH topplæga AQP2-ísetningu og aldósterón eykur Na+-endurupptöku um ENaC.
25.7 Stjórnun blóðflæðis um nýru
Nýrun fá driftaugaboð frá ósjálfráða taugakerfinu. Áhrifin ráðast af styrk virkni: væg virkni getur aukið pípluendurupptöku Na+ og beta-1-miðlaða renínlosun, en meiri virkni þrengir aðrennslis- og afrennslisslagæðlinga, dregur úr blóðflæði um nýru og getur lækkað GSH, einkum við mikla blóðmagnsminnkun eða streitu. Sjálfstýring heldur blóðflæði og GSH tiltölulega stöðugu innan ákveðins þrýstingsbils. Vöðvaviðbragð æðaveggjar þrengir aðrennslisslagæðling þegar veggspenna eykst og slakar á honum þegar hún minnkar. Í píplu-gaukulsviðbragði skynjar þéttdepill NaCl-afhendingu við enda þykka uppgangandi armsins með NKCC2 og breytir staðbundnum boðum sem stýra einkum viðnámi aðrennslisslagæðlings og renínlosun.
25.8 Hormónastjórnun á starfsemi nýrna
Innkirtlahormón berast um blóð og verka fjarri upprunastað, en staðhormón verka í nágrenni við losunarstað. Renín klýfur angíótensínógen í angíótensín I. Himnubundið angíótensínbreytandi ensím (ACE), sem er víða tjáð, meðal annars ríkulega í lungnaæðaþeli, umbreytir angíótensíni I í angíótensín II. Angíótensín II eykur æðaviðnám og örvar aldósterónlosun; aldósterón eykur endurupptöku Na+ og seyti K+ í síðari fjærnýrungi og safnkerfi, en varðveisla vatns ræðst einnig af ADH og þorsta. ADH binst V2-viðtökum aðalfrumna og eykur ísetningu AQP2 í topplæga himnu, svo vatnsendurupptaka eykst. Endóþelínkerfið hefur bæði eðlileg og sjúkdómstengd áhrif: ETA-viðtakar miðla einkum æðaþrengingu, en ETB-viðtakar geta stuðlað að nituroxíðmyndun, úthreinsun endóþelíns og natríumútskilnaði; áhrif á Na+-búskap og GSH ráðast af viðtaka og stað. Gáttanatríumræsipeptíð (ANP) og B-gerðar natríumræsipeptíð (BNP) losna við veggspennu í hjarta og auka natríumútskilnað með beinum æða- og pípluáhrifum ásamt hömlun á reníni og aldósteróni; þannig geta þau lækkað blóðrúmmál og þrýsting með auknum útskilnaði Na+ og vatns. Kalkkirtlahormón (PTH) eykur myndun kalsítríóls í nærpíplu, dregur úr fosfatendurupptöku og eykur stýrða endurupptöku Ca2+ í fjærlægum nýrungi.
25.9 Stjórnun rúmmáls og samsetningar líkamsvökva
Stjórnun líkamsvökva byggist meðal annars á ADH og þorsta, renín–angíótensín–aldósterón-kerfinu, driftaugakerfi og natríumræsipeptíðum. Prógesterón er aðallega samkeppnishemill saltsteraviðtaka og getur stuðlað að natríumútskilnaði; það er ekki vægur aldósterónörvi. Blóðþrýstingsnemar í ósæðarboga og hálsslagæðagúlum skynja þrýsting og teygju, en virkt slagæðablóðrúmmál er metið óbeint með samspili þrýstings-, fyllingar-, nýrnaflæðis-, NaCl- og osmólalitetboða. Sjálfstýring temprar skammtímabreytingar á blóðflæði og GSH, en þrýstinatríumræsing og þrýstiþvagræsing stuðla að lengri tímastjórnun. ANP og BNP losna við aukna veggspennu í hjarta og auka útskilnað Na+ og vatns. Við háan styrk getur ADH, auk V2-áhrifa á safnrásir, valdið V1-miðlaðri æðaþrengingu. Þvagræsilyf auka þvagmyndun með mismunandi verkunarháttum. Styrkur Na+ í blóðvökva endurspeglar fyrst og fremst vatnsjafnvægi, en heildarmagn natríums í líkamanum er meginákvarðandi utanfrumuvökvarúmmáls. Endurupptaka Na+ og seyti K+ tengjast í fjærlægum nýrungi, en engin algild gagnstæð regla gildir; aukin afhending Na+ til fjærnýrungs getur til dæmis aukið seyti K+ eftir flæði í fjærpíplu, styrk aldósteróns, virkni ENaC-, ROMK- og BK-prótína og sýru-basa-ástandi. Þegar styrkur jónaðs Ca2+ lækkar eykur PTH endurupptöku Ca2+ í fjærlægum nýrungi og dregur úr endurupptöku fosfats ( ). Sýru-basa-jafnvægi byggist á stuðpúðum, útöndun CO2 og endurheimt bíkarbónats, myndun nýs bíkarbónats og nettósýruútskilnaði í nýrum. Við niðurbrot amínósýra getur ammóníak eða ammóníum myndast; lifrin breytir meginhluta köfnunarefnisins í minna eitrað þvagefni, en nýrun skilja einnig út stýrt ammóníum. Lyf og umbrotsefni geta verið gaukulsíuð, pípluseytt eða endurupptekin eftir stærð, prótínbindingu, hleðslu, fituleysni og ferjum.
25.10 Þvagkerfið og samvægi
Truflun í þvagkerfinu getur valdið allt frá vægum einkennum, svo sem sumum gerðum þvagleka, til lífshættulegrar röskunar á síun, vökva-, rafvaka- og sýru-basa-jafnvægi. Í nýrum fer fram meginhluti innkirtlavirkjunar D-vítamíns: þar er kalsidíól hýdroxýlerað í kalsítríól, sem styður stjórnun Ca2+ og fosfats. Rauðkornavaki (EPO) frá millivefsfrumum nýrna örvar rauðkornamyndun og styður þannig flutning O2. Nýrun stjórna blóðþrýstingi og utanfrumuvökvarúmmáli með breytilegri endurupptöku og útskilnaði Na+ og vatns. Þau vinna með lifur, æðakerfi og nýrnahettuberki í renín–angíótensín–aldósterón-kerfinu. Osmólalitet blóðvökva ræðst af hlutfalli virkra uppleystra efna og vatns, en nýrun stilla bæði vatns- og rafvakabúskap. Meðal rafvaka sem eru náið stýrðir eru Na+, Ca2+ og K+, auk annarra svo sem klóríðs, magnesíums og fosfats. Nýrun vinna með efnafræðilegum stuðpúðum og lungum að sýru-basa-jafnvægi; innan lífeðlisfræðilegs pH-bils viðheldur sú stjórnun viðeigandi jónun, bindingu og ensímvirkni prótína, en umfangsmikil afmyndun verður almennt við meiri frávik.