Thema 1: Introductie

Geen voorgeschreven stof

Thema 2: Homeostase: controle van vitale parameters

Medical Physiology: A Cellular And Molecular Approach - Boron, Boulpaep - 2e druk

Medische Fysiologie - De bouwstenen van de fysiologie - BulletPoints - Chapter 1

• Fysiologie is de studie naar het functioneren van organismes, waarbij ook de organen, cellen en moleculen betrokken zijn. Fysiologie houdt zich bezig met levende organismes, welke vier kenmerken hebben. Fysiologie is ook betrokken bij het bepalen van de functie van een gen. Als een fysiologische parameter beïnvloedt wordt door verschillende genen wordt dit polymorfisme genoemd.

• Orgaansystemen moeten samenwerken. Hiervoor is communicatie tussen organen en cellen noodzakelijk. Deze communicatie gaat meestal op moleculair niveau. Alles wordt georganiseerd door het genoom.

• Een organisme heeft een milieu exterieur wat in contact staat met de buitenwereld en een milieu interieur dat is afgescheiden van de buitenwereld en waarin de cellen en weefsels zich bevinden. Het milieu interieur wordt ook wel extracellulaire vloeistof genoemd en speelt een belangrijke rol bij het constant houden van vitale parameters.

• Levende wezens wisselen stoffen en energie uit met de omgeving. Levende wezens kunnen signalen van buiten ontvangen en daarop reageren. Levende wezens kunnen zich ontwikkelen en voortplanten. Levende wezens kunnen zich aanpassen aan veranderende omstandigheden.

• Homeostase is het controleren van vitale parameters. Homeostase wordt voor een groot deel door negatieve terugkoppeling geregeld. Dit bestaat uit vier onderdelen:

1. de input waarde wordt gemeten;

2. de input waarde wordt vergeleken met een referentiewaarde, die setpoint wordt genoemd zodat het verschil tussen deze waardes kan worden bepaald;

3. vervolgens wordt gekeken wat en hoeveel er aan gepast moet worden;

4. en ten slotte wordt een effector mechanisme geactiveerd dat tegenovergesteld is aan het input signaal zodat de parameter richting het setpoint verschuift.

Soms wordt ook positieve terugkoppeling gebruikt. Een kenmerk van homeostase is dat er meerdere systemen zijn voor één parameter, dit heet redundantie.

• Als het in stand houden van homeostase geen energie kost, noemen we het een equilibrium. Als een parameter gereguleerd wordt en zo in de steady state gehouden wordt, kost dit wel energie. Dit wordt non-equilibrium genoemd.

• Het belang van het lichaam gaat altijd vóór het belang van een specifiek orgaan, vandaar dat als parameters elkaar tegenwerken, de parameter die het belangrijkst is voor het lichaam altijd voorrang krijgt. De mogelijkheid om te reageren op aanpassingen is afhankelijk van de flexibiliteit, welke onder andere wordt beïnvloed door vroegere omstandigheden waaraan het genoom zich heeft aangepast.

Medische Fysiologie - Cardiovasculaire systeem - BulletPoints - Chapter 17

• Grotere organismen hebben een circulatiesysteem nodig om stoffen tussen intern en extern milieu uit te wisselen. Voor eencelligen en kleinere organismes is diffusie voldoende. Bij zoogdieren en vogels is het circulatiesysteem zo geëvolueerd dat we twee pompen hebben, één naar de longen en één naar de rest van het lichaam. Het belangrijkste doel van het circulatiesysteem is de verspreiding van opgeloste gassen en voedingsstoffen. Maar het zorgt ook voor verspreiding van neurotransmitters en hormonen, warmteafgifte aan het lichaamsoppervlak en verdediging tegen micro-organismes. Het systeem bestaat uit een pomp (het hart) die de vloeistof (het bloed) door buizen (de vaten) transporteert. Hoeveel circulatie er nodig is, hangt af van de omstandigheden.

• Het hart bestaat uit twee pompen, een linker pomp (ook hoofdpomp genoemd) en een rechter pomp (stimulerende pomp). De pompen werken samen en de output is gelijk. We noemen de twee circulaties respectievelijk de systemische en de pulmonale circulatie. Het circulatiesysteem kan zich gemakkelijk aanpassen en kan zichzelf repareren door middel van angiogenese.

• Om de theorie over druk te versimpelen, nemen we aan dat het bloed stabiel, en niet in pulsaties, door het lichaam gepompt wordt. Om deze stabiele flow te begrijpen, gebruiken we de wet van Ohm: ΔP=F*R, dus het drukverschil tussen twee punten is gelijk aan de flow maal de weerstand tussen deze twee punten. Het drukverschil tussen de aorta en de vena cava blijkt vrij constant te zijn. De flow en de weerstand zijn minder constant. Het bloed kan via vele wegen van de linker naar de rechter harthelft. Bloed van de rechterharthelft gaat alleen via de pulmonale circulatie naar de linker harthelft. Een deel van het bloed gaat via shunts ook van de linker harthelft terug naar de linker harthelft. De belangrijkste route hierbij is de bronchiale circulatie. De totale weerstand in een serie schakeling is een optelling van alle weerstanden. In een parallel schakeling geldt 1/Rtotaal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 etc.

• De bloeddruk wordt altijd als een drukverschil gezien. Deze is uit te rekenen met P=pgh, waar P staat voor de druk, p voor de vloeistofdichtheid, g voor de zwaartekrachtconstante en h voor de hoogte van de kolom bloed. Omdat g en p niet veel variëren, kunnen we h als een maatstaf voor de bloeddruk nemen. Dit schrijven we meestal op in mm Hg (millimeters kwikdruk). Druk kan je ook berekenen met P=F/A, F is kracht en A is oppervlakte. We vergelijken de bloeddruk altijd met de druk in de barometer (Pb), de bloeddruk die je meet is dus niet de echte druk van het bloed. Aangezien druk altijd tussen twee punten is, hebben we ook een drukgradiënt: ΔP/Δx, waarbij Δx de afstand tussen de twee punten is. We kunnen hier drie soorten van onderscheiden:

1. Stuwende druk: de druk tussen twee punten binnen een vat. In het lichaam meten we altijd het verschil tussen arterieel en veneus.

2. Transmurale druk: het drukverschil tussen het bloedvat en het weefsel eromheen. Dit zorgt voornamelijk voor de weerstand.

3. Hydrostatische druk: als het vat verticaal loopt, is er een drukverschil tussen hoger en lager gelegen punten, omdat er een kolom bloed op lager gelegen punten drukt. Deze kan je ook weer uitrekenen met P=pgh.

• De totale bloedstroom noemen we de hart output (CO). Deze is het resultaat van de output per slag, het slagvolume (SV) en de hoeveelheid slagen per minuut, de hartratio (HR). CO=SV*HR. In een mens van 70 kg is de CO ongeveer 5L/min. De hart index is het aantal liter per minuut per vierkante meter, dit is gemiddeld 3L/min/m2. Om de flow constant te houden, moet er evenveel de linker harthelft in- als uitgaan. Daarom moet de flow van de rechter harthelft gelijk zijn aan die van de linker.

• De wet van Poiseuille beschrijft de flow als de eigenschappen van het vat en de vloeistof bekend zijn. De formule hiervan is F=ΔP*((πr4)/8l). F is de flow, ΔP het drukverschil, r de straal, l de lengte en η de viscositeit. Hiervoor moeten zowel de drukkracht als de flow constant zijn. Hieruit volgt dat de flow evenredig is met ΔP en de vierde macht van r. Ook zegt de wet dat de flow en de lengte en viscositeit omgekeerd evenredig zijn. Deze wet geldt alleen voor rechte, cilindrische tubes, de wet van Ohm geldt voor alle tubes.

• De losse onderdelen van de totale perifere weerstand worden afgekort tot PRU’s. Als een vat aan de voorwaardes van de wet van Poiseuille voldoet, kunnen we de weerstand uitrekenen met R=(8/π)*((η*l)/r4). Vaatweerstand is dus rechtevenredig met de lengte en viscositeit, en omgekeerd evenredig met de vierde macht van de straal.

• Viscositeit is een mate van gladheid tussen twee vloeistoflagen. Stel je voor dat twee lagen vloeistof langs elkaar bewegen. De snelheid van de langzame in v, de snellere heeft snelheid v + Δv. De snelheidsgradiënt is dit verschil in snelheid over het verschil in afstand, dus Δv/Δx. Dit noemen we de shear-rate. De kracht die het kost om de ene laag sneller te laten bewegen heet de shear-stress. Hoe groter de plaat, hoe meer kracht er nodig is, dus wordt de shear stress uitgedrukt in F/A. De viscositeit is de hoeveelheid shear-stress die nodig is voor een bepaalde shear-rate, dus η=shear stress/shear rate. Dit wordt (F/A)/(Δv/Δx). De eenheid van viscositeit is poise (P). In de vaten moet je de lagen zien als cilinders. De cilinder helemaal aan de binnenkant gaat het snelst, de dunne aan de buitenkant beweegt helemaal niet door krachten van de wand.

• Om aan de wet van Poiseuille te voldoen, zijn er een aantal eisen:

  • De vloeistof is niet indrukbaar

  • De tube is recht, stijf, cilindrisch, onvertakt en met een constante straal

  • De snelheid van de dunne laag aan de buitenkant is 0

  • De flow is laminair

  • De flow is stabiel, niet in pulsen

  • De viscositeit van de vloeistof is constant

• De meeste van de punten zijn redelijk tot goed aanwezig bij het bloed. Het vierde en het vijfde punt zijn dit niet, dit gaat wel in pulsaties en de flow is niet altijd laminair. Dit heeft te maken met het feit dat als de flow een bepaalde waarde bereikt, de R opeens gaat toenemen. Daardoor wordt de flow turbulent, en stroomt het niet meer netjes één richting uit. Om uit te rekenen of dit gebeurt, gebruik je het Reynoldsgetal. Dit bereken je met Re=(2rvp)/η, waarbij Re het Reynoldsgetal is en p de vloeistofdichtheid. Als dit onder de 2000 is, stroomt het bloed laminair. Boven de 3000 stroomt het turbulent. Dit is dus het geval bij een grote straal of snelheid. Ook lage viscositeit draagt hieraan bij. Het verschil tussen laminair en turbulent is ook te horen, turbulente vloeistof maakt een mompelend geluid. Als het erg turbulent wordt, kan er zelfs een trilling gevoeld worden.

• Het bloed gaat in pulsaties, er is een vullings- en een ejectiefase van het hart. De bloeddruk heeft als de systolische arteriële druk als hoogtepunt (bij gezonde mensen ongeveer 120 mm Hg) en de diastolische arteriële druk als laagste punt (bij gezonde mensen ongeveer 80 mm Hg). Het verschil tussen deze twee heet de pulsatiedruk (pulse pressure, pp). Omdat de systolische fase korter duurt dan de diastolische, is de gemiddelde druk ongeveer 95 mm Hg. Omdat zowel de druk als de flow pulsief zijn, kunnen we de wet van Ohm niet hanteren.

• Er zijn vier factoren die helpen om druk te creëren in de vaten: zwaartekracht, compliantie, weerstand en traagheid. Of het lichaam rechtop staat of ligt heeft veel gevolgen voor de druk. Als iemand staat, hebben we namelijk kolommen bloed die op het bloed eronder drukken. De druk in het lagere bloed is dus veel groter, soms wel dubbel zo groot. Bloed naar het hoofd heeft juist minder druk. Gelukkig zijn er opslagplaatsen voor bloed in de vaten, waardoor de ledematen niet al die druk te verwerken krijgen. Het drukverschil tussen arteriën en venen blijft wel constant, ondanks dat de bloeddrukken tussen de ledematen zo verschillen.

• Vaten hebben geen vast volume, ze zijn niet helemaal stijf en rekken dus uit als de druk toeneemt. De relatie tussen volume en druk, ook wel compliantie genoemd, is een vast gegeven. Hoe groter de weerstand, hoe groter de druk die uitgeoefend moet worden om de flow constant te houden.

• Ook de pulsatie in snelheid van het bloed, die veroorzaakt wordt door de wisselende systole en diastole, draagt bij aan de intervasculaire druk. De energie van de snelheid wordt omgezet in energie van druk, het Bernouilleffect beschrijft dit. Als vloeistof door een buis stroomt die in het midden dunner is dan aan de uiteindes, zal de druk in het midden lager zijn dan aan de uiteindes. Dit klinkt paradoxaal, maar de vloeistof in het midden heeft een hogere snelheid, het heeft meer kinetische energie. Met dit effect moet rekening worden gehouden tijdens het meten van de bloeddruk.

Medische Fysiologie - Het respiratoire systeem - BulletPoints - Chapter 26

• Ademen is essentieel voor leven. Pas in 1750 werd ontdekt dat er CO2 ontstaat bij verbranding en dat planten O2 produceren. Verbranding van O2 en productie van CO2 wordt interne ademhaling genoemd, het proces dat O2 van de atmosfeer naar de mitochondria krijgt en CO2 van de mitochondria naar de atmosfeer heet externe ademhaling.

• Zuurstof en CO2 wordt voornamelijk getransporteerd door middel van diffusie.

• Het respiratoire systeem zorgt voor het vervoer van O2 en CO2 op lange afstand, en de diffusie van deze gassen op korte afstand. Het heeft de volgende componenten:

• Luchtpomp: deze bestaat uit een buis naar boven en lange luchtwegen. Ook de thoraxholte, botten en skeletspieren worden hierbij gerekend. Zij zorgen dat er lucht in en uit de alveolaire ruimtes gaat, dit heet alveolaire ventilatie. Door het volume in de thoraxholte te laten toenemen, zuigen de longen lucht naar binnen.

• Mechanismen om O2 en CO2 te vervoeren. Rode bloedcellen zorgen voor het transport van deze gassen in het bloed. Hemoglobine zorgt voor deze binding, en zorgt ook voor een buffer tegen H+ en HCO3- dat door CO2 gevormd kan worden.

• Oppervlakte voor gasuitwisseling: de alveoli vormen een groot maar erg dun oppervlak waar passieve diffusie gemakkelijk gaat. Hetzelfde gebeurt in de capillairen en mitochondria.

• Circulatiesysteem: de bloedstroom door de longen wordt perfusie genoemd.

• Mechanisme voor het lokaal regelen van ventilatie en perfusie. De verhouding van ventilatie en perfusie is belangrijk voor een optimale diffusie. Beide zijn variabel, vandaar dat de longen een nauwgezet terugkoppelingssysteem hebben.

• Mechanismen voor het centraal regelen van ventilatie. De ademhalingsspieren, en daarmee de ventilatie, worden door het centrale zenuwstelsel geregeld. Sensoren voor pO2, pCO2 en pH helpen met terugkoppelen.

• De longen zijn ook belangrijk voor het filteren van bloed, als reservoir voor het linker ventrikel en voor enkele biochemische processen.

• Met een spirometer is het mogelijk veranderingen in longvolume te meten. Daarnaast kan het restvolume bepaalt worden door de verdeling van helium of stikstof te meten. Ditzelfde kan ook geschat worden met een plethysmograaf in combinatie met Boyle’s wet.

Medische Fysiologie - Het urinaire systeem - BulletPoints - Chapter 33

• De nieren zorgen voor de afvoer van afval, de vochtbalans, ion verhouding en zuur-base verhouding en de productie van hormonen. Het functionele deel van een nier heet een nefron. Over de nier zit een fibreus kapsel heen, in een knik, de hilus genoemd, komt de nierader de nier binnen. De hilus komt uit in de renale sinus, die ook de ruimtes met urine bevat. Dit zijn de renale pelvis en de major en minor calyces. De nier bestaat uit de cortex aan de buitenkant en de medulla aan de binnenkant. In de cortex bevinden zich de glomeruli, in de medulla alleen dunne bloedvaten. De medulla is opgebouwd uit renale piramides, waarvan de toppen in de renale pelvis uitkomen. De nieren krijgen 20% van het bloedvolume, terwijl ze minder dan 0,5% van het lichaamsgewicht innemen. Een enkele renale arterie komt de hilus binnen en splitst daar in verschillende takken (posterieur en anterieur). De posterieure arteriën vormen afferente arteriolen, die glomeruli vormen de efferente arteriolen. Deze zorgen onder andere voor het transport van O2 en voedingsstoffen naar de cortex.

• Bij capillairen door het hele lichaam zorgen Starling-krachten dat vloeistof deels door de wanden in het interstitium terecht komt. Bij de glomeruli in de nieren is dit niet anders, behalve dat de vloeistof in het kapsel van Bouwman terecht komt en vervolgens in de proximale tubulus.

• De functie van de nieren is voornamelijk om zoveel mogelijk belangrijke stoffen te reabsorberen. Dit gebeurt vooral in de proximale tubulus (NaCl, NaHCO3, gefilterde voedingsstoffen, divalente ionen en water). Hier wordt ook NH4+ gesecreteerd. In de lis van Henle wordt de urine geconcentreerder. NaCl wordt het interstitium ingepompt via een impermeabel membraan voor water. Hierdoor ontstaat een hypertoon interstitium dat bij de ductus colligens (verzamelbuis) juist water kan onttrekken. De distale tubulus en de ductus colligens zorgen voor de laatste excretie van NaCl en water. Op deze plaatsen oefenen de meeste hormonen hun invloed uit.

• Elk nefron bevat het juxtaglomerulaire apparaat. Hier vindt contact plaats tussen de TAL (thick ascending limb) en de glomerulus. Dit wordt ook wel de macula densa genoemd. Op dit punt is sprake van tubuloglomerulaire feedback en kunnen baroreceptoren bemerken wanneer renine afgegeven dient te worden om de arteriële druk onder controle te houden.

• De innervatie van de nieren is alleen sympathisch. De neuronen vertrekken vanuit de plexus coeliacus via dezelfde route als de arteriën naar de nieren. Hier kunnen norepinefrine en dopamine aan de vasculatuur afgegeven worden. Deze catecholamines zorgen voor vasoconstrictie, verhoogde natriumabsorptie in de proximale tubulus en sterk verhoogde reninesecretie. Afferente (oftewel sensorische) vertakkingen geven signalen door van de baro- en chemoreceptoren uit de nier. De chemoreceptoren reageren waarschijnlijk op een hoog extracellulair gehalte K+ of H+.

• De nieren produceren meerdere hormonen. Naast renine zijn dit:

  • 1,25-dihydroxyvitamine D; reguleert Ca2+ en fosfor, naast de ontwikkeling en versteviging van de botstructuur

  • EPO; verhoogt de productie van rode bloedcellen

  • Prostaglandines en kinines; reguleren de circulatie in de nier

  • Lokale secretie van angiotensine, bradykinine, cAMP en ATP wordt nog niet begrepen

• Om de werking van de nieren te meten, zijn er twee methodes. Allereerst kan met moderne beeldtechnieken macroscopisch gekeken worden naar de flow, filtratie en excretie. Daarnaast kan gekeken worden naar de klaring van de nieren; de bekwaamheid van nieren om water en opgeloste stoffen te verwerken. Bij klaring wordt het verschil gemeten tussen de hoeveelheid stof die wordt gefiltreerd door de glomeruli en de hoeveelheid stof die omgezet wordt in urine. Zo kunnen drie functies tegelijk beoordeeld worden, namelijk filtratie, reabsorptie en secretie. Nadeel aan deze methode is dat alle nefronen tegelijk worden bekeken plus alle verschillende mechanismen binnen eenzelfde nefron. De informatie is dus minder precies.

• Klaring is gedefinieerd als de hoeveelheid virtueel volume bloedplasma per tijdseenheid om een hoeveelheid opgeloste stof aan te leveren die zich in de urine bevindt. De snelheid waarmee een hoeveelheid opgeloste stof verdwijnt uit het plasma is over het algemeen gelijk aan de snelheid waarmee de nieren deze hoeveelheid opgeloste stof excreteren in de urine. Dit is alleen zo in gevallen waarbij de opgeloste stof niet door de nier wordt geproduceerd, opgeslagen of verbruikt. Voor deze stoffen geldt dat er maar één aanvoerende route bestaat (de renale arterie) en twee afvoerende routes (de renale vene en de ureter). Hierdoor ontstaat de volgende formule.

  • PX,a * RPFa = PX,v * RPFv + UX * V (arteriële input = veneuze output + urinaire output). RPF betekent renale plasma flow.

• Bij klaring wordt aangenomen dat er geen veneuze output is en dat alle binnenstromende deeltjes X worden verwerkt door de nieren. Hierbij verandert PX,v * RPFv in waarde 0 en RPFa wordt CX genoemd; de klaring van X. De nieuwe formule om Cx te berekenen, ziet er dan als volgt uit: Cx = (Ux * V) / Px.

• Voor de meeste opgeloste stoffen blijft een bepaalde hoeveelheid zich bevinden in het veneuze plasma. De klaring geeft dus een kleinere waarde dan de totale RPF. De klaring beschrijft bij deze stoffen dus hoeveel er theoretisch volledig wordt verwijderd, maar in werkelijkheid is dit een veel grotere hoeveelheid plasma die gedeeltelijk wordt geklaard.

• Een andere parameter is de GFR (glomerulaire filtratiesnelheid). Dit is het volume gefilterde vloeistof in het kapsel van Bowman per tijdseenheid. Er wordt verondersteld dat de hoeveelheid van opgeloste stof X in de urine per tijdseenheid gelijk is aan de hoeveelheid die de glomeruli filteren per tijdseenheid. Door GFR vrij te maken, is de volgende formule: GFR = (UX * V) / PX. Zoals te zien is, is deze formule gelijk aan de klaringsformule bij dezelfde veronderstellingen. Een ideale stof hiervoor is inuline.

• Renale excretie in het algemeen bevat dus nog een aantal andere factoren. Voor stoffen in het algemeen geldt het volgende per tijdseenheid. EX = FX – RX + SX (Hoeveelheid geëxcreteerd = hoeveelheid gefilterd – hoeveelheid geresorbeerd + hoeveelheid gesecreteerd). Een andere geschikte formule vergelijkt de hoeveelheid stof die geëxcreteerd is ten opzichte van de gefilterde hoeveelheid. Dit wordt de fractionele excretie genoemd. FEX = CX / GFR.

• Zelfs aan deze formules zijn nog consequenties verbonden. Soms hechten stoffen namelijk wel eens aan proteïnes (denk aan calcium-, fosfaat- en magnesiumionen). Het is dan van belang dat deze waarde gemeten wordt in het plasma om de uitkomst te corrigeren.

Medische Fysiologie - Filtratie en bloedstroom in de nieren - BulletPoints - Chapter 34

• De samenstelling van het filtraat van renale glomeruli is gelijk aan dat van andere capillairen; het is een ultrafiltraat dat geen bloedelementen meer bevat. De hoeveelheid filtraat is echter vele malen meer. De normale glomerulaire filtratieratio (GFR) van beide nieren samen is 125 milliliter per minuut, dus 180 liter per dag. Dit betekent dat het gehele extracellulaire volume per dag tien keer de nieren passeert. Hierdoor worden toxische elementen snel uitgescheiden en dit zorgt ervoor dat stoffen, die alleen door middel van filtratie kunnen worden uitgescheiden, op een continu niveau kunnen blijven.

• Om de GFR te meten, zijn alleen stoffen geschikt die in het glomerulair filtraat dezelfde concentratie hebben als in plasma. Daarnaast mogen deze stoffen niet geresorbeerd of gesecreteerd worden in de nefronen, niet toxisch zijn, niet gemetaboliseerd of gesynthetiseerd worden door de nier en mogen ze geen effect hebben op de GFR.

• De GFR is gerelateerd aan het lichaamsoppervlakte. De waarde is stabiel vanaf twee tot ongeveer veertig jaar. Hierna neemt de GFR af met de leeftijd door verlies van functionerende nefronen.

• Creatinine is een redelijke schatting van de GFR, omdat het naast de eigenschappen van inuline ook een endogene stof is die dus niet toegediend hoeft te worden. Er is wel sprake van tubule-excretie, maar overschatte plasmaniveaus heffen dit verschil op.

• Bij afbraak van spieren, is meer creatinine aanwezig. Om deze effecten te compenseren wordt de GFR berekend met behulp van 24-uurs urine in plaats van een momentopname en het plasma wordt afgenomen voor het ontbijt.

• Welke elementen de glomerulaire filtratiebarrière kunnen passeren is afhankelijk van grootte, vorm en elektrische lading van de stoffen. De barrière bestaat uit endotheel, de glomerulaire basaalmembraan en epitheliale podocyten. Stoffen met een laag moleculair gewicht, zoals water, glucose, ureum en insuline, kunnen makkelijk door de poriën dringen en hebben dus een gelijke concentratie in het filtraat en plasma. Hoe groter het moleculair gewicht, hoe kleiner de fractie die overblijft in het ultrafiltraat. De basaalmembraan en de podocyten zijn negatief geladen, waardoor kationen makkelijker filtreren dan anionen. Bij nefritis wordt een gedeelte van de negatief geladen stukken afgebroken, waardoor anionen makkelijker kunnen passeren. Albumine is negatief geladen, waardoor in vroege stadia van nierziekten er al sprake is van een albuminurie. Tot slot kunnen ook makkelijk vervormbare moleculen gemakkelijk de barrière passeren.

• Glomerulaire ultrafiltratie wordt geholpen door de hydrostatische druk in de glomerulaire capillairen en de oncotische druk in het kapsel van Bowman. De oncotische druk in de capillairen en de hydrostatische druk in het kapsel van Bowman werken dit effect echter tegen. De drijvende kracht voor ultrafiltratie is dus het verschil tussen de hydrostatische drukken en de oncotische drukken tussen de capillairen en de Ruimte van Bowman. Wanneer er equilibrium heerst, vindt er geen filtratie plaats.

• Van de cardiale output van 5 L/min, gaat ongeveer 1 L/min naar de nieren. Relatief is dit zeven keer meer dan de flow naar de hersenen. Renale plasma flow (RPF) = ( 1 – Hematocriet ) x Renale Bloed Flow (RBF). Normaal is de RPF ongeveer 600 ml/min. Wanneer deze flow vergroot, wordt de GFR ook groter. Het equilibrium bij filtratie wordt dan niet meer bereikt of gaat verder richting het efferente eind van de arteriole. Het geheel van het filtratieoppervlak kan dan gebruikt worden en de druk is groter. Het effect is niet lineair: het effect van een afname van RPF op GFR is groter dan een toename. De Filtratie Fractie (FF) = GFR/RPF. Normaal is de FF ongeveer 0,2.

• Doordat de nieren bij zowel afferente als efferente arteriolen de weerstand kunnen controleren en omdat ze twee in serie geschakelde capillairnetwerken hebben (de glomerulaire en de peritubulaire), kunnen grote drukverschillen plaatsvinden. Hierdoor is de glomerulocapillaire druk vrij hoog en de peritubulaire druk vrij laag. Zowel GPF als GFR worden gecontroleerd door de weerstand van de afferente en efferente arteriolen, waarbij aanpassing van de weerstand zorgt voor een zeer nauwkeurige controle. Bij lagere weerstanden vergroot de GFR met de efferente weerstand. Bij grotere weerstanden wordt de GFR juist minder, omdat het effect van een verminderende RPF gaat domineren.

• Peritubulaire capillairen transporteren voedingsstoffen naar de tubuli en vangen de geresorbeerde vloeistof op. De efferente arteriolen van de oppervlakkige glomeruli lopen over in de peritubulaire capillairen in de cortex. De efferente arteriolen van de juxtamedullaire glomeruli komen voor in nefronen in de medulla en worden vasa recta genoemd. In de capillairen is voornamelijk aan het begin een sterke druk in de richting van opname. Een verandering in de tubulaire dynamica zorgt voor een vermindering van opname van interstitiële vloeistof.

• Lymfatische capillairen zitten voornamelijk in de cortex. Ze zorgen voor verwijdering van eiwitten uit de interstitiële vloeistof dat lekt vanuit de peritubulaire capillairen. De nieren zorgen voor een lage lymfatische flow.

• Ruim 90 procent van de renale bloedflow gaat naar de cortex, doordat de lange vasa recta een grote weerstand hebben. Hierdoor is er weinig lekkage uit de hypertonische vloeistof in de medulla, waardoor de urine geconcentreerd kan blijven.

• Om RPF te meten, kan elk substraat gebruikt worden dat in de urine is te meten. Echter zou je dan ook bloed moeten kunnen afnemen uit de nierader. De renale plasma flow wordt in de praktijk gemeten met behulp van de klaring van para-aminohippuraat, omdat het bijna in zijn geheel naar de urine gaat en niet naar de vene zolang er niet teveel van dit PAH wordt toegediend. Dit toedienen gebeurt intraveneus.

• Net als in het hart en de hersenen vindt er in de nieren autoregulatie plaats, omdat ook bij hypotensieve shock perfusie behouden moet blijven. Dit is onafhankelijk van zenuwen of hormonen. De autorespons vindt plaats in de afferente arteriolen door het vergroten van de vaatweerstand, wanneer de perfusiedruk toeneemt. Er bestaan hiervoor twee mechanismen:

1. Myogenische respons: De spieren in de vaatwanden reageren automatisch door aan te spannen wanneer ze opgerekt worden.

2. Tubuloglomerulaire feedback: De macula densa in de TAL (thick ascending limb, het dikkere gedeelte van de lus van Henle) merken een toename van de GFR en zorgen voor verhoogde vaatweerstand van de afferente arteriolen. Hierdoor neemt de GFR af. Deze feedback wordt verminderd in geval van volume-expansie, omdat de toename van extracellulair volume zorgt voor een verminderde sensitiviteit van het feedbacksysteem. Ook kan een eiwitrijkdieet de feedback verminderen. Wanneer sprake is van nierziekten kan dit zorgen voor permanente schade aan de glomerulus.

• Factoren die RBF en GFR beïnvloeden, hebben effect op het Effectief Circulerend Volume:

  • RAAS systeem: Angiotensine-II werkt direct op de nieren en vermindert de renale flow en GFR

  • Sympathisch deel van het autonome zenuwstelsel: Als reactie op pijn, bloeding, beweging of stress wordt norepinefrine geproduceerd waardoor zowel efferente als afferente vaatweerstand stijgen en GFR en RBF enorm kunnen reduceren. Ook wordt door het sympathisch systeem renine vrijgelaten en wordt meer natrium geresorbeerd in de tubuli.

  • Vasopressine (AVP)(=ADH): Wordt vrijgelaten bij verhoogde extracellulaire oncotische druk. Naast water absorptie zorgt het ook voor verhoogde vasculaire weerstand. Door verminderde flow naar de medulla wordt gezorgd dat de urine nog wel goed geconcentreerd kan worden.

  • Atrial Natriuretisch Peptide (ANP): zorgt voor vasodilatatie van efferente en afferente arteriolen waardoor flow wordt vermeerderd en het feedback mechanisme wordt verminderd. RPF en GFR worden groter. Ook is er een indirecte werking door vermindering van renine- en AVP-afgifte.

Veel andere vasoactieve stoffen kunnen ook RBF en GFR beïnvloeden, zoals epinefrine (dosisafhankelijk), dopamine (vasodilatatie), endotheline (vasoconstrictie dus afname), prostaglandinen (buffer tegen extreme vasoconstrictie), leukotrinen (sterke vasoconstrictie) en NO (vasodilatatie).