Samenvatting systeemfysiologie
Nier
Lichaamsvloeistoffen
50-60% lichaamsgewicht = H2O
Compartimenten: - Intracellulair volume (60%)
- Extracellulair volume (40%):
o Plasma volume
o Interstitieel vocht
o Transcellulair vocht
Osmotische druk = door transport ionen
Oncotische druk (colloïd osmotische druk) = door
verschil in hoeveelheid eiwitten
Structuur en functie van nieren
• Functionele anatomie
- Segmenten: cortex – buitenste medulla – binnenste medulla
nefron = functionele kern (ingedeeld naar positie Bowman
kapsel): corticaal nefron – juxtamedullair nefron
- Opbouw: nierlichaampje (Bowman) – proximale tubulus – lis
van Henle – distale tubulus – verzamelbuis
- Doorbloeding: 25% cardiale output
renale arterie – arteriën – afferente arteriolen
– glomerulaire capillairen – efferente arteriolen – peritubulaire
capillairen (bij oppervlakkige)
– nefronen – vasa recta (bij juxtamedull)
– venen – vene renalis
• Lichaampjes van Malpighi
= nierlichaampje: ultrafiltratie bloed
- Filtratie barrière: glycolyx = -geladen glycosaminoglycanen.
capillaire endotheelcellen: met fenestraties tussen.
basaal membraan: bevat proteoglycanen: beperken passage -
geladen grote mol (proteïnen).
pedicels (uitsteeksels) van podocyten: vormen spleet diafragma
= poriën 4-14nm, structuur door Nephrin, NEPH1 en podocin,
bedekt door -geladen glycoproteïnen. Defecten leiden tot proteïnurie.
- Juxtaglomerulair apparaat = deel stijgende lis van Henle terug in contact met glomerulus:
extraglomerulaire mesangiale cellen
macula densa: gespecialiseerde epitheelcellen in distale tubulus
granulaire cellen: wand afferente arteriolen, produceren en releasen renine
regulatie bloeddruk
• Gespecialiseerde epitheelcellen: in tubulus telkens verschillende soorten epitheel
,Glomerulaire filtratie en renale doorbloeding
• Renale klaring
Massabalans = opgeloste stoffen bereiken nier via arteriële input, fractie van gefilterde stof X in
tubulaire vloeistof terecht, niet-gefilterde fractie verlaat nier via venen.
Hoeveelheid stof X uitgeplast afh van epitheelcellen; stof reabsorberen of secreteren.
PX,a / PX,v = plasma concentratie van X in renale arterie/vene
RPF renale plasma flow in renale arterie/vene
UX = concentratie van X in urine
𝑉̇ = urine flow rate
Renale klaring van stof X = volume bloed door nieren gezuiverd van stof X per minuut
= netto resultaat van glomerulaire filtratie, reabsorptie en secretie door tubulaire epitheelcellen
o Laag: voor Na+ en glucose: vrij gefilterd maar volledig gereabsorbeerd
o Hoog: gefilterd en gesecreteerd, niet gereabsorbeerd
Klaring CX = UX . 𝑉̇ / PX,a (ml/min) = excretiefuntie
= hoeveelheid stof in urine bepaald door concentratie in plasma en klaring van die stof.
Plasma concentratie gelijk in elk bloedvat, klaring berekenen obv bloedname
= volume plasma waaruit X volledig verwijderd werd en geëxcreteerd in urine
- Globulaire nierfunctie bepalen:
o Inuline: vrij glomerulair gefilterd, niet gereabsorbeerd, niet gesecreteerd (niet gemetaboliseerd;
geproduceerd en fys inert) bepalen GFR (hoeveel gefilterd)
o PAH: PX,v = 0; alles gefilterd/gesecreteerd: klaring 100% bepalen RBF (hoeveel bloed)
• Glomerulaire filtratie rate
= maat voor nierfunctie (te laag dan nierfalen)
- Bepaling ahv Creatine (bijproduct spiermetabolisme met cte rate
geproduceerd en PCr cte)
fysiologisch gebied: relatief grote veranderingen GFR maar kleine
verandering van PCr veroorzaken
Vals-positief: body-builders; normale GFR/werking maar te hoge PCr
Vals-negatief: dieet, normale PCr maar nierfalen
GFR ≈ CCr = UCr . 𝑉̇ / PCr
groot: 120 ml/min of 158-180l/dag (RPF = 600 ml/min dus 20% gefilterd)
- Filtratie obv lading en grootte: ultrafiltraat vrij van cellen, proteïnen en conc ionen en mol gelijk aan
plasma
Filtreerbaarheid van mol uitgedrukt in ‘sieving coëfficiënt’
o Cationen (+) beter gefilterd door barrière (-) dan anionen (-)
o Kleine mol (2nm) makkelijker door barrière dan grote mol (>3,5nm)
- Filtratie door Starling krachten:
Kf = ultrafiltratie coëfficiënt = hydraulische conductiviteit capillair
(Lp) . filtratie oppervlakte (Sf)
van glomeruli veel groter dan alle systemische capillairen
Sf kan wijzigen onder invloed van contractie mesangiale cellen
,- Oncotische druk veranderd over lengte
capillair; hoe meer vloeistof arteriool
verlaat via filtratie, hoe groter relatieve
proteïne conc en dus hoe hogere
oncotische druk die filtratie tegenwerkt.
PGC en πGC kritisch afh van RPF.
πGC stijgt door meer gefilterde proteïnen
• Renale doorbloeding
= wasted capillair
RPF = hoeveelheid plasma/eenheid van tijd doorheen nier stroomt
RBF = hoeveelheid bloed/eenheid van tijd doorheen nier stroomt (1l/min)
Filtratiefractie = GFR/RPF fractie aangevoerde vloeistof die in niertubulus
terecht komt. Normaal 120/600 = 0,15-0,2
dus 80-85% bloedplasma dat glomerulus passeert niet gefilterd
PAH (deel gefilterd) 100% gesecreteerd dus meten RBF
- Variatie RPF/RBF beïnvloedt GFR: via invloed op verloop van oncotische druk
in capillairen
o Snelle RPF: veel bloed erdoor dus minder makkelijk filteren
o Trage RPF: veel tijd dus veel filtreren (snelle opbouw πGC )
- Peritubulaire capillairen absorberen vloeistof:
o Standaard capillairen: filtratie aan arteriële zijde, absorptie veneuze zijde
o Glomerulaire capillairen: filtratie volledige lengte
o Peritubulaire capillairen: absorptie volledige lengte (druk daalt)
• Regulatie van GFR en renale doorbloeding = cte, gecontroleerd door:
o Autoregulatie: belangrijk voor aanpassen GFR bij houding:
cte functie tussen 90 en 180 mmHg
▪ Myogene respons = contractie vasculaire GSC bij uitrekking,
stijging bloeddruk leidt tot hogere vasculaire weerstand
(meer contractie) waardoor RBF en GFR cte blijven
▪ Tubulo-glomerulaire feedback: juxtaglomerulair apparaat: macula
densa detecteert hoeveelheid NaCl in tubulus, zet transmitters vrij
die arteriolaire weerstand beïnvloeden
GFR - meer NaCl in tubulus – vrijzetting ATP en adenosine –
vasoconstrictie afferent arteriool – daling GFR
ATP en ADO verminderen Renin release:
systematische bloeddrukdaling, daling RBF, verlaagde Na reabsorptie in distale tubulus
GFR - minder NaCl in tubulus – minder ATP en adenosine –
vasodilatatie afferent arteriool – stijging GFR
o Externe beïnvloeding van RPF en GFR: hormonen: vooral bij extreme ≠ BD
Lokale of systemische vrijzetting hormonen (bij ≠ extracell vl volume) veranderen RBF en GFR
▪ Vasoconstrictors: als ECFV daalt
Sympathische zenuwen: daling GFR en RBF; Systemisch vrijstellen (overal effect op)
Angiotensine ll: daling GFR en RBF; lokaal en systemisch
▪ Vasodilators: als ECFV stijgt
Natriuretisch peptiden: lokaal; geen effect RBF + stijging GFR (meer filteren = meer urine)
, NaCl en watertransport (open vragen)
• Na+ transport op cellulair niveau
In nefron: proximaal grootste fractie reabsorptie/secretie en distaal regulatie (door hormonen)
- Proximale tubuli: para- en transcellulair Na+ opname = bulk transport
Iso-osmotisch watertransport: paracell door hydrostatische druk in interstitiële ruimte
Na gekoppeld met opname glucose en AZ = elektrogeen (netto lading verplaatst)
Zuur-base homeostase (later)
- Proximaal dik stijgende deel: para- en transcellulair Na+ opname
Opname via NKC cotransporter, geen watertransport
Ontstaan transepitheliaal potentiaal: lumen (+) en in cel (-)
Verdunningssegment: opname osmolieten
- Distaal: transport tegen grote transepitheliale conc-gradiënten in: Na lumen lager dan in IF + grote VTE
enkel transcellulair transport, zeer tight-junctions
Distale tubuli: via Na/Cl cotransporter
Verzamelbuis: via ENaC kanaal
Door dalende conc Na negatieve drijvende kracht = kationen passief van IF naar lumen bewegen
Deze transepitheliale gradiënt steeds groter sterke tight-junctions
• Cl- transport op cellulair niveau
- Proximale kronkelvormige tubuli: vooral paracellulair via elektro-chemische gradiënt (DK)
Solvent drag door water
- Proximale rechte tubuli: vooral transcellulair
Apicaal: Na/H uitwisselaar + Cl/anion uitwisselaar (meestal gekoppeld aan H2CO3 )
Basolateraal: Cl kanaal + K/Cl cotransporter
Nog paracellulair via elektro-chemische gradient
- Proximaal dik stijgende deel: enkel transcellulair
Apicaal: NKC cotransporter
Basolateraal: Cl kanaal
Opm: hier Na nog half trans/para en Cl enkel nog transcellulair
- Distale kronkelvormige tubuli: enkel transcellulair
Apicaal: NC cotransporter
Basolateraal: Cl kanaal
- Verzamelbuis:
Principal cells: paracellulair via elektro-chemische gradiënt (lumen zeer negatief)
β-type intercalated cells: transcellulair. Apicaal Cl/HCO3 uitwisselaar en basolateraal Cl kanaal
• Regulatie van NaCl transport
- Glomerulotubulaire balans (intrinsiek): spontane kleine veranderingen van GFR
weinig invloed op Na excretie of Na balans, als ECFV normaal is
GFR - FF stijgt: meer filteren (hydro druk > onc druk) en absorberen (onc > hydro)
Nier
Lichaamsvloeistoffen
50-60% lichaamsgewicht = H2O
Compartimenten: - Intracellulair volume (60%)
- Extracellulair volume (40%):
o Plasma volume
o Interstitieel vocht
o Transcellulair vocht
Osmotische druk = door transport ionen
Oncotische druk (colloïd osmotische druk) = door
verschil in hoeveelheid eiwitten
Structuur en functie van nieren
• Functionele anatomie
- Segmenten: cortex – buitenste medulla – binnenste medulla
nefron = functionele kern (ingedeeld naar positie Bowman
kapsel): corticaal nefron – juxtamedullair nefron
- Opbouw: nierlichaampje (Bowman) – proximale tubulus – lis
van Henle – distale tubulus – verzamelbuis
- Doorbloeding: 25% cardiale output
renale arterie – arteriën – afferente arteriolen
– glomerulaire capillairen – efferente arteriolen – peritubulaire
capillairen (bij oppervlakkige)
– nefronen – vasa recta (bij juxtamedull)
– venen – vene renalis
• Lichaampjes van Malpighi
= nierlichaampje: ultrafiltratie bloed
- Filtratie barrière: glycolyx = -geladen glycosaminoglycanen.
capillaire endotheelcellen: met fenestraties tussen.
basaal membraan: bevat proteoglycanen: beperken passage -
geladen grote mol (proteïnen).
pedicels (uitsteeksels) van podocyten: vormen spleet diafragma
= poriën 4-14nm, structuur door Nephrin, NEPH1 en podocin,
bedekt door -geladen glycoproteïnen. Defecten leiden tot proteïnurie.
- Juxtaglomerulair apparaat = deel stijgende lis van Henle terug in contact met glomerulus:
extraglomerulaire mesangiale cellen
macula densa: gespecialiseerde epitheelcellen in distale tubulus
granulaire cellen: wand afferente arteriolen, produceren en releasen renine
regulatie bloeddruk
• Gespecialiseerde epitheelcellen: in tubulus telkens verschillende soorten epitheel
,Glomerulaire filtratie en renale doorbloeding
• Renale klaring
Massabalans = opgeloste stoffen bereiken nier via arteriële input, fractie van gefilterde stof X in
tubulaire vloeistof terecht, niet-gefilterde fractie verlaat nier via venen.
Hoeveelheid stof X uitgeplast afh van epitheelcellen; stof reabsorberen of secreteren.
PX,a / PX,v = plasma concentratie van X in renale arterie/vene
RPF renale plasma flow in renale arterie/vene
UX = concentratie van X in urine
𝑉̇ = urine flow rate
Renale klaring van stof X = volume bloed door nieren gezuiverd van stof X per minuut
= netto resultaat van glomerulaire filtratie, reabsorptie en secretie door tubulaire epitheelcellen
o Laag: voor Na+ en glucose: vrij gefilterd maar volledig gereabsorbeerd
o Hoog: gefilterd en gesecreteerd, niet gereabsorbeerd
Klaring CX = UX . 𝑉̇ / PX,a (ml/min) = excretiefuntie
= hoeveelheid stof in urine bepaald door concentratie in plasma en klaring van die stof.
Plasma concentratie gelijk in elk bloedvat, klaring berekenen obv bloedname
= volume plasma waaruit X volledig verwijderd werd en geëxcreteerd in urine
- Globulaire nierfunctie bepalen:
o Inuline: vrij glomerulair gefilterd, niet gereabsorbeerd, niet gesecreteerd (niet gemetaboliseerd;
geproduceerd en fys inert) bepalen GFR (hoeveel gefilterd)
o PAH: PX,v = 0; alles gefilterd/gesecreteerd: klaring 100% bepalen RBF (hoeveel bloed)
• Glomerulaire filtratie rate
= maat voor nierfunctie (te laag dan nierfalen)
- Bepaling ahv Creatine (bijproduct spiermetabolisme met cte rate
geproduceerd en PCr cte)
fysiologisch gebied: relatief grote veranderingen GFR maar kleine
verandering van PCr veroorzaken
Vals-positief: body-builders; normale GFR/werking maar te hoge PCr
Vals-negatief: dieet, normale PCr maar nierfalen
GFR ≈ CCr = UCr . 𝑉̇ / PCr
groot: 120 ml/min of 158-180l/dag (RPF = 600 ml/min dus 20% gefilterd)
- Filtratie obv lading en grootte: ultrafiltraat vrij van cellen, proteïnen en conc ionen en mol gelijk aan
plasma
Filtreerbaarheid van mol uitgedrukt in ‘sieving coëfficiënt’
o Cationen (+) beter gefilterd door barrière (-) dan anionen (-)
o Kleine mol (2nm) makkelijker door barrière dan grote mol (>3,5nm)
- Filtratie door Starling krachten:
Kf = ultrafiltratie coëfficiënt = hydraulische conductiviteit capillair
(Lp) . filtratie oppervlakte (Sf)
van glomeruli veel groter dan alle systemische capillairen
Sf kan wijzigen onder invloed van contractie mesangiale cellen
,- Oncotische druk veranderd over lengte
capillair; hoe meer vloeistof arteriool
verlaat via filtratie, hoe groter relatieve
proteïne conc en dus hoe hogere
oncotische druk die filtratie tegenwerkt.
PGC en πGC kritisch afh van RPF.
πGC stijgt door meer gefilterde proteïnen
• Renale doorbloeding
= wasted capillair
RPF = hoeveelheid plasma/eenheid van tijd doorheen nier stroomt
RBF = hoeveelheid bloed/eenheid van tijd doorheen nier stroomt (1l/min)
Filtratiefractie = GFR/RPF fractie aangevoerde vloeistof die in niertubulus
terecht komt. Normaal 120/600 = 0,15-0,2
dus 80-85% bloedplasma dat glomerulus passeert niet gefilterd
PAH (deel gefilterd) 100% gesecreteerd dus meten RBF
- Variatie RPF/RBF beïnvloedt GFR: via invloed op verloop van oncotische druk
in capillairen
o Snelle RPF: veel bloed erdoor dus minder makkelijk filteren
o Trage RPF: veel tijd dus veel filtreren (snelle opbouw πGC )
- Peritubulaire capillairen absorberen vloeistof:
o Standaard capillairen: filtratie aan arteriële zijde, absorptie veneuze zijde
o Glomerulaire capillairen: filtratie volledige lengte
o Peritubulaire capillairen: absorptie volledige lengte (druk daalt)
• Regulatie van GFR en renale doorbloeding = cte, gecontroleerd door:
o Autoregulatie: belangrijk voor aanpassen GFR bij houding:
cte functie tussen 90 en 180 mmHg
▪ Myogene respons = contractie vasculaire GSC bij uitrekking,
stijging bloeddruk leidt tot hogere vasculaire weerstand
(meer contractie) waardoor RBF en GFR cte blijven
▪ Tubulo-glomerulaire feedback: juxtaglomerulair apparaat: macula
densa detecteert hoeveelheid NaCl in tubulus, zet transmitters vrij
die arteriolaire weerstand beïnvloeden
GFR - meer NaCl in tubulus – vrijzetting ATP en adenosine –
vasoconstrictie afferent arteriool – daling GFR
ATP en ADO verminderen Renin release:
systematische bloeddrukdaling, daling RBF, verlaagde Na reabsorptie in distale tubulus
GFR - minder NaCl in tubulus – minder ATP en adenosine –
vasodilatatie afferent arteriool – stijging GFR
o Externe beïnvloeding van RPF en GFR: hormonen: vooral bij extreme ≠ BD
Lokale of systemische vrijzetting hormonen (bij ≠ extracell vl volume) veranderen RBF en GFR
▪ Vasoconstrictors: als ECFV daalt
Sympathische zenuwen: daling GFR en RBF; Systemisch vrijstellen (overal effect op)
Angiotensine ll: daling GFR en RBF; lokaal en systemisch
▪ Vasodilators: als ECFV stijgt
Natriuretisch peptiden: lokaal; geen effect RBF + stijging GFR (meer filteren = meer urine)
, NaCl en watertransport (open vragen)
• Na+ transport op cellulair niveau
In nefron: proximaal grootste fractie reabsorptie/secretie en distaal regulatie (door hormonen)
- Proximale tubuli: para- en transcellulair Na+ opname = bulk transport
Iso-osmotisch watertransport: paracell door hydrostatische druk in interstitiële ruimte
Na gekoppeld met opname glucose en AZ = elektrogeen (netto lading verplaatst)
Zuur-base homeostase (later)
- Proximaal dik stijgende deel: para- en transcellulair Na+ opname
Opname via NKC cotransporter, geen watertransport
Ontstaan transepitheliaal potentiaal: lumen (+) en in cel (-)
Verdunningssegment: opname osmolieten
- Distaal: transport tegen grote transepitheliale conc-gradiënten in: Na lumen lager dan in IF + grote VTE
enkel transcellulair transport, zeer tight-junctions
Distale tubuli: via Na/Cl cotransporter
Verzamelbuis: via ENaC kanaal
Door dalende conc Na negatieve drijvende kracht = kationen passief van IF naar lumen bewegen
Deze transepitheliale gradiënt steeds groter sterke tight-junctions
• Cl- transport op cellulair niveau
- Proximale kronkelvormige tubuli: vooral paracellulair via elektro-chemische gradiënt (DK)
Solvent drag door water
- Proximale rechte tubuli: vooral transcellulair
Apicaal: Na/H uitwisselaar + Cl/anion uitwisselaar (meestal gekoppeld aan H2CO3 )
Basolateraal: Cl kanaal + K/Cl cotransporter
Nog paracellulair via elektro-chemische gradient
- Proximaal dik stijgende deel: enkel transcellulair
Apicaal: NKC cotransporter
Basolateraal: Cl kanaal
Opm: hier Na nog half trans/para en Cl enkel nog transcellulair
- Distale kronkelvormige tubuli: enkel transcellulair
Apicaal: NC cotransporter
Basolateraal: Cl kanaal
- Verzamelbuis:
Principal cells: paracellulair via elektro-chemische gradiënt (lumen zeer negatief)
β-type intercalated cells: transcellulair. Apicaal Cl/HCO3 uitwisselaar en basolateraal Cl kanaal
• Regulatie van NaCl transport
- Glomerulotubulaire balans (intrinsiek): spontane kleine veranderingen van GFR
weinig invloed op Na excretie of Na balans, als ECFV normaal is
GFR - FF stijgt: meer filteren (hydro druk > onc druk) en absorberen (onc > hydro)
