HC43: Tubulaire functies - concentrering en verdunning urine

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college worden de functies van distale delen van het nefron en de verzamelbuis besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Distale nefron

Het distale nefron bestaat uit de distale tubulus en de verzamelbuis. In het distale nefron vindt minder resorptie plaats dan in het proximale nefron. In het distale nefron vindt minder resorptie plaats dan in de proximale tubulus:

• 9% van het natrium wordt geresorbeerd
• 19% van het water wordt geresorbeerd

Een aantal hormonen spelen hier een rol:

• ADH
  • Verhoogt de permeabiliteit voor water in de corticale en medullaire verzamelbuizen
  • Verhoogt de permeabiliteit voor ureum in de medullaire verzamelbuizen
• Aldosteron
  • Stimuleert de reabsorptie van Na⁺
  • Stimuleert de secretie van H⁺en K⁺

Distale tubulus

De distale tubulus is een voortzetting van het dikke opstijgende been van de lis van Henle. Hij grenst o.a. aan de vaatpool van de glomerulus. Hier wordt chloor gesenseerd door de macula densa. In de distale tubulus vinden 3 soorten transport plaats:

• Na⁺/Cl^- co-transporter in het apicale membraan
  • Bij het syndroom van Gitelman is er een dysfunctie van dit kanaal (stofwisselingsziekte)
• Cl^-kanaal in het basolaterale membraan

Er vindt ook chloor resorptie plaats. Omdat het transport gedreven is door energie, is het mogelijk zout te resorberen. Er vindt beperkt waterresorptie plaats omdat de permeabiliteit voor water laag is.

De reabsorptie kan door thiazide diuretica geïnhibeerd worden: de Na⁺/Cl^-co-transporters worden geblokkeerd waardoor er minder NaCl reabsorptie is.

Verzamelbuis

Na de distale tubulus komt de verzamelbuis. Deze begint bovenin (corticaal) en gaat richting het hilum. In de verzamelbuis vindt reabsorptie en excretie plaats:

• Reabsorptie
  • Water
    • Corticaal is er weinig permeabiliteit
    • Medullair is er veel permeabiliteit
    • De permeabiliteit wordt verhoogd door ADH
  • Ureum
    • Vooral in de medullaire verzamelbuizen
    • De permeabiliteit wordt verhoogd door ADH
  • Natrium (4%)
    • Wordt gestimuleerd door aldosteron
  • Chloride
    • Wordt aangedreven door de negatieve luminale gradiënt
• Excretie
  • Kalium
    • Hangt af van de luminale natriumconcentratie
    • Wordt gestimuleerd door aldosteron → leidt tot het openen van meer natriumkanalen
  • H⁺en NH4⁺
    • Hangt af van de zuur/base status van het lichaam

De excretie en resorptie vindt plaats in de "principal cell" (hoofdcel) van de verzamelbuis. Zo'n cel heeft een aantal eigenschappen:

• Apicaal:
  • ENa kanalen: reabsorptie van natrium
    • Wordt gestimuleerd door aldosteron → leidt tot meer open natriumkanalen
    • Wordt geïnhibeerd door kalium-sparende diuretica
  • ROMK: Kalium excretie
    • Hier is het ENaC kanaal aan gekoppeld
    • Vooral als men veel kalium eet
• Basolateraal: hier ligt een actieve Na⁺/K⁺-ATPase pomp
  • Maakt mogelijk dat via het ENaC kanaal resorptie van natrium kan plaatsvinden

→ reabsorptie van natrium en excretie van kalium zijn dus gelinkt. Als er één natriumion wordt geresorbeerd, wordt er één kaliumion gesecreerd. Zo wordt het geheel elektroneutraal gehouden. Chloridetransport vindt vooral plaats via solvent drag.

Distaal bevinden zich intercalair cellen. Deze bevatten meerdere transporters:

• Pendrine transporter: zorgt voor chloride reabsorptie tegen secretie van bicarbonaat
• H⁺/K⁺-ATPase: reabsorptie van kalium

Lage bloeddruk:

Bij lage bloeddruk (bijv. door verbloeding) gebeuren er een aantal dingen:

1. De macula densa activeren het RAAS
2. Aldosteron en ANG II wordt aangemaakt
3. Er worden meer ENaC kanaaltjes gemaakt met meer activiteit
4. De natrium reabsorptie wordt gestimuleerd
5. Er is meer opname van zout in de proximale tubulus

Hypokaliumie:

Hyperaldosteronisme leidt tot hypokaliumie:

1. In de bijnieren wordt veel aldosteron aangemaakt (niet via het RAAS-systeem)
2. Er ontstaat volumeretentie en vasoconstrictie
3. Extra zout wordt opgenomen
4. Er is verlies van kalium (hypokaliumie)

Drop, zoethout en keelsnoepjes bevatten een stof die een vergelijkbare situatie creëert. Er is dan echter niks met aldosteron aan de hand.

Hartfalen:

Bij hartfalen is er littekenweefsel op het hart → het hart wordt minder compliant en kan minder bloed rondpompen → de bloeddruk wordt lager. De nier weet niet wat er in het hart mis is, maar is wel gevoelig voor de lage bloeddruk. Dit heeft gevolgen:

1.  De nier activeert via de macula densa en renine het RAAS-systeem
2. Er ontstaat vasoconstrictie → de bloeddruk stijgt
3. Het hart moet tegen een hogere druk pompen
4. Door hormonen wordt het hart dikker en brozer

Om dit tegen te gaan worden ACE-remmers voorgeschreven om het RAAS-systeem rustiger te maken. Dit gaat remodeling tegen → de belasting van het hart gaat omlaag en de zoutretentie wordt minder.

Water

Het maximum en minimum aan urine dat wordt uitgescheiden wordt bepaald door het maximaal verdunnend en maximaal concentrerend vermogen:

• De maximale concentratie van urine is 1200
• De minimale concentratie is 50

Dit is afhankelijk van hoeveel iemand gedronken heeft en hoeveel zout iemand heeft gegeten.

Osmolen:

Verdunning van urine is een belangrijke manier om excessief water te excreteren:

• Dagelijke osmolaire lading: 600 mOsm van oplossingen (een mens eet per dag ongeveer 600 osmolen) → dit moet hij kwijtraken
• Als urine iso-osmotisch voor plasma is (300 mOsm/kg), moet een mens 2 liter urine per dag excreteren
• Als urine 4x zoveel verdund is (75 mOsm/kg), zou er 8 liter urine per dag nodig zijn

Als urine niet goed geconcentreerd is, ontstaat er meer plas. Het tegenovergestelde geldt ook: geconcentreerde urine zorgt voor minder wateruitscheiding. Als iemand maximaal kan concentreren tot 1200 en hij 600 osmolen heeft, is er een halve liter urine nodig.

Aquaporiën:

Aquaporiën zijn nodig om water terug te kunnen resorberen, wat dankzij de osmotische gradiënt gebeurt. In de verzamelbuis zijn aquaporiën door het hormoon ADH (vasopressine) beïnvloedbaar:

1. Bij hoge inname van zout of lage inname van water gaat de osmolariteit omhoog
2. ADH wordt aangemaakt → dorstgevoelens ontstaan
3. Basolateraal gaan aquaporine kanalen open
4. Water kan vanuit het lumen geresorbeerd worden

• Water kan ook geconserveerd worden

ADH:

ADH wordt aangemaakt onder invloed van:

• Hoge plasma osmolaliteit
• Laag effectief circulerend volume (lage bloeddruk)

ADH is niet hetzelfde als ANP:

• ANP: wordt aangemaakt o.i.v. veranderingen in de bloeddruk door rek op de boezems van het hart
• ADH: wordt aangemaakt in de hypofyse o.i.v. veranderingen in de osmolaliteit of volume
  • Heeft geen effect op de afferente en efferente arteriolen

ADH heeft op meerdere delen van het nefron invloed:

• Cellulair niveau
  • Toename van de intacellulaire cAMP concentratie
• Dikke opstijgende been van de lis van Henle
  • Na⁺/2Cl^-/K⁺ co-transporter
• Verzamelbuizen en buitenste deel van de medulla
  • Waterpermeabiliteit
  • Stimulatie van Na⁺ kanalen → meer reabsorptie van natrium en secretie van kalium
• Binnenste deel van de medulla
  • Toename van water en ureum permeabiliteit

Segmentale water en natrium reabsorptie:

1. ADH bindt aan V2r
2. Adenylaat cyclase wordt geactiveerd → verhoogt cAMP en activeert PKA
3. AQP2 gaat naar de luminale zijde → wateresorptie wordt mogelijk

Hier is de drijvende kracht de hoge osmolariteit in het intersistitium t.o.v. het lumen.

Ureum

Ureum is een product van eiwitmetabolisme. Ureum kan zich ophopen in het medullair interstitium en speelt een belangrijke rol bij de concentrering van de urine. In de nier ondergaat ureum 3 processen:

• Filtratie (ureum is vrijelijk filtreerbaar)
• Secretie: in het dunne afdalende deel van de lis van Henle
  • Weinig secretie bij een laag volume en een lage flow
  • Veel secretie bij een hoge flow en een hoog volume
• Reabsorptie: in de proximale tubulus en de verzamelbuis 

Ureum heeft 2 transporters:

• Aquaporiën (AQ): reabsorptie
• Urea transporters (UT): reabsorptie en secretie

Ureum draagt bij aan het single effect omdat het in de proximale tubulus voor 50% bijdraagt als osmol → het wordt voor 50% opgenomen. Er is een soort recycling van ureum:

1. Er vindt secretie plaats in de lis van Henle
2. In de verzamelbuis wordt het deels weer geresorbeerd
3. In de lis van Henle kan het geresorbeerde ureum worden gesecreteerd om als osmol te fungeren