BOŞALTIM FİZYOLOJİSİ Prof.Dr. Nesrin SULU
BOŞALTIM SİSTEMİ Böbrek, H iyonları dahil kan plazmasında bulunan bütün maddelerin konsantrasyonunu değişmez bir düzeyde tutmaya çalışır. Bir maddenin plazmadaki derişimi normalden fazla ise normal düzeyi aşan bu miktar böbrek yoluyla çıkarılır. Vücutta iç ortamın normal durumda korunması çok önemlidir. İç ortamın bu normal bileşimi biraz bozulursa vücutta hemen patolojik belirtiler oluşur. İç ortamın normal tutulması vücutta 2 çift organ ile oluşur. İç ortamın normal tutulmasına Homeostasis denir.
BÖBREĞİN İŞLEVLERİ Böbreğin işlevlerini kısaca şu şekilde özetleyebiliriz: Metabolizma sonucu oluşan ve organizmaya zararlı artık ürünlerin dışarı atılması Beden sıvılarında bulunan maddelerin derişiminin düzenlenmesi ve denetimi 3) Kan su miktarının düzenlenmesi 4) Organizmada kan pH’sının değişmez tutulması 5) Kanın osmatik basıncının normal düzeyde tutulmasıdır. 6) Böbreğin diğer bir önemli fonksiyonu da hormonal bir bez gibi görev yapmasıdır; 7) Erythropoietin hormonunu salgılayarak alyuvar üretimini uyarmaktadır. 8) Aldosteron salgılanmasını sağlayan renin’i serbest bırakır 9) Vitamin D’yi aktive ederek sindirim esnasında kalsiyumun geri emilimini yapan calcitriol hormonuna dönüşmesini sağlar.
Böbreğin Şekli Böbrek insan ve evcil hayvanların çoğunda fasulye şeklindedir. Bununla beraber, atlarda kalp şeklinde, sığırlarda ise loblu olduğu bilinmektedir. Sığır böbreği 15-20 loblu 15-25 renal papilla Böbrek 3 kenarlı (açık veya serbest) Sağ elips şeklinde veya sabit Pelvis renalis bulunmuyor Kahverengi veya kırmızı 300-350 g Böbreklerin ağırlığı, vücut ağırlığımızın %0,5 i kadar olmasına rağmen dakikada böbreklere gelen kan miktarı yaklaşık bir litre ve dakikada oluşan idrar miktarı bir mililitre kadardır. Kalpten atar damar ile böbreklere gelen kan, böbrek içindeki atar damarın dalları ile daha ince kan damarlarından oluşan kıvrımlar kümesine (yumağına) ulaşır. Bu kan damarı yumağına glomerulus adı verilir. Yunanca bir kelime olan glomerulus süzgeç demektir.
BÖBREĞİN HİSTOLOJİK YAPISI: 1) Corpusculus Renalis (Malphigi cisimciği) 2) Tubulus contortis I (Pars conaculata proximalis) ( Proximal tubulus) 3) Henle kulpu 4) Tubulus Contortis II (Pars conaculata distalis) (Distal tubulus) Böbrek dıştan kapsula renalis adı verilen kapsülle örtülmüştür. Bir böbrekte 2 kısım vardır. 1) Substantia Corticalis= Cortex 2) Substantia Medullaris= Medulla Organın dış kesimini Cortex, iç kesimini ise Medulla oluşturur. Medulla; cortex içine bir elin parmakları gibi parmaklar gönderir. Buna Medüller Radius denir.
Nefron Böbreğin en küçük fonksiyonel yapısına nefron denir. Her nefron kendi damar sistemi yardımıyla kanlanır. Bir afferent arteriyol önce glomerular kapsule yaklaşır ve bir çok kılcal damarlara ayrılarak kapiller yumak şeklindeki glomerulusu oluşturmaktadır. Efferent arteriyol kapsülden ayrılır ve peritubular kapillar ağı oluşturur. Böbrekler nefronları yenileyemezler. Bu nedenle, böbrek hasarı, hastalık veya normal yaşlanma ile böbreklerdeki nefron sayısı giderek azalır. Sayıları türler arasında değişiklik göstermekle birlikte tür içinde oldukça sabittir. Tür Nefron sayısı Sığır 4.000.000 Domuz 1.250.000 Köpek 415.000 Kedi 190.000 İnsan 1.200.000
NEFRONUN KISIMLARI Corpusculus Renalis: Böbreğin cortexine serpilmiş durumda olan Bowman Kapsülü ve Glomerulustan oluşan kılcal damar yumaklarına corpusculus renalis (malphigi cisimcikleri) denir. Bowman kapsülü: Glomerulusu dıştan sarmış 2 yapraklı ve bu yapraklar arasında boşluğu bulunan bir oluşumdur.Glomerulusu saran iç yaprağını oluşturan epitelyum hücreleri kübiğe yakın yuvarlak çekirdekli hücrelerdir ve bunlara Podocyte hücreleri denir. Proksimal tubulus: Yuvarlak bir boru şeklinde olan bu kesim Bowman kapsülünün dış yaprağının devamı olarak başlar, cortex içinde kıvrıla kıvrıla kapsulaya doğru bir süre seyreder ve Henle kapsülünün inici kolunu oluşturur. Henle Sistemi: Bu sistem genel görünüşü ile bir U harfine benzer. Dış medulladan iç medullanın derinliklerine doğru seyreder sonra U harfi gibi kıvrılıp aksi yönde dış medullaya doğru seyreder. Bunun inen ilk yarımına Henle kulpunun inici kolu (Pars descendes) diğer çıkan yarımına da çıkıcı kolu (Pars ascendes) denir. Distal Tubulus: Corpusculus yakınından Henle sisteminin çıkan kolunun devamı olarak glomerulusun afferent ve efferent arteriyollerine temas eder cortex içinde bir süre devam ettikten sonra henüz cortex’den ayrılmadan böbreğin toplayıcı kanallar sistemine
MEMELİLERDE NEFRON TİPLERİ Memeli böbrekleri 2 esas tip nefrona sahiptir. Kortikomeduller (kortikal) nefron Juxtamedullar nefron (%20-30) Kortikal nefronların glomerulleri korteksin dış kısmına yerleşmiştir ve medulla içinde kısa bir Henle kulpuna sahiptirler. Juxtamedullar olanların ise, glomerulleri medullaya yakındır ve Henle kulpları uzundur (medullanın derinine hatta pelvis renalise kadar uzanabilirler). Bu tip nefronların oranı %3’ten (domuz) %100’e (kedi) kadar değişiklik gösterebilir. İnsanlarda bu rakam %14’tür.
BÖBREĞİN DAMARLARI: Böbreklere gelen kan doğrudan doğruya aorta abdominalis’ten ayrılır. Buradan bir kol sağa bir kol da sol böbreğe gider. Bunlara a. renalis denir. A. renalis hilustan böbreğe girince loblar arası seyreden a. interlobaris’lere ayrılırlar , a. interlobaris’lerden medulla ile cortex’in birleştiği sınıra ulaşınca ani bir dirsek yaparak bu iki bölge arasında seyreden a. arcuataları oluştururlar. A. arcuatalar’da seyirleri süresince hemen hemen eşit aralıklarla kendilerine dikey seyreden kollar verirler. Bu kollar a. interlobularis’lerdir. Cortex içinde kapsule kadar ulaşan bu arterler sağlı sollu olmak üzere glomeralusları oluşturan afferent arteriyolleri verirler.
Her bir afferent arteriyolin 50 kadar kılcal damar dalı Bowman kapsülü içinde yumak şeklindeki glomerulusu oluşturur. Kılcal damarlar Bowman kapsülünün damar kutbunda tekrar birleşerek efferent arteriyolü meydana getirirler ve Glomerulus’tan ayrılırlar. Bu dallardan bir kesimi kılcal damar ağları oluşturarak böbreğin cortex’ini beslerler. Böbrek cortex’inin dış kesimindeki nefronlarda efferent arteriyolün çapı afferentin hemen yarısı kadardır. Malpighi cisimciğinden çıkan efferent arteriyol biraz sonra tubulusların çevresinde ikinci bir kılcal damar ağı oluşturur. Buna peritubuler kılcal damarlar denir.
BÖBREK KAN DAMARLARININ SİNİRLERİ Böbrek kan damarları bol miktarda sempatik sinir telleri alırlar. Kolinerjik (parasempatik) sinirler de alırlar. Sempatik sinirler tubul hücrelerine ve juxtaglomerular hücrelere de gelirler ve damar daraltıcıdırlar (vazokonstrüktör). Sistemik kan basıncının azalmasına bağlı olarak vücut arteriyolleri ile birlikte böbrek kan damarlarında da vazokonstrüksiyon görülür.
BÖBREKLERDE KAN AKIMI: 70 kg. lık bir insanda iki böbrekten geçen kan akımı yaklaşık dakikada 1200 ml.dir. Tüm kan akımı miktarının böbreklerden geçen kesimine Böbrek Fonksiyonu denir. 70 kg erişkin bir erkekte normal kalp atım hacmi yaklaşık 5600 ml/dk. dır. Böbreklerden geçen kan akımıda yaklaşık 1200 ml/dk olduğundan normal böbrek fraksiyonunun yaklaşık % 21 olduğu hesaplanır. Bu oran normal dinlenmekte olan bir bireyde % 12 kadar az olabildiği gibi % 30 a kadar da çıkabilmektedir.
2. Peritubuler kılcal damarlar : NEFRONDAKİ KAN AKIMI: Nefronu besleyen iki kılcal damar yatağı bulunmaktadır. 1. Glomerulus: Glomerulus kılcal damar yatağı kanı afferent arteriyolden alır. 2. Peritubuler kılcal damarlar : Bu yatak Peritubuler kılcal damar yatağından kan akımına büyük direnç yaratan afferent arteriyolle ayrılmıştır. Glomerulus kılcal damar yatağı bir yüksek basınç yatağı iken peritubuler kılcal damar yatağı bir düşük basınç yatağıdır. Glomerulustaki basınç yüksek olduğundan doku kılcal damarlarının arteriyel uçları gibi görev görür ve sıvı sürekli şekilde glomerulustan Bowman kapsülüne süzülür. Diğer taraftan Peritubular kılcal damarla sistemdeki düşük basınç nedeniyle kılcal damarların veröz uçları gibi görev yaparlar ve sıvı sürekli olarak kılcal damarlar içine absorbe edilir.
VAZA RECTA: Peritubular kılcal damar sisteminin özel bir bölümü olan vasa recta Henle kulpunun alt kesiminin çevresinde aşağı doğru inen bir kılcal damar ağı oluşturur. Henle’nin inen kolundan ve kollektör kanallardan emilen suyun büyük bölümü vasa rekta damar sistemi vasıtasıyla sistemik dolaşıma döndürülür. Vasa rektaların özel anatomik yapısı sayesinde medullanın hipertonisitesini sağlayan Na, Cl ve üre sistemik dolaşıma geri dönmez. Vasa rektanın sağladığı bu olaylar zinciri değiştirici zıt akımlar olarak isimlendirilir. Bu kılcal damarlar Medulla da bir kulp yaparlar ve sonra Venalara dökülmeden önce cortex’e geri dönerler. Vazarectalar yoğun bir idrar elde edilmesinde özel bir rol oynarlar. Vasarectalar’dan tüm böbrek kan akımının yalnız küçük bir kısmı (yaklaşık % 1-2) akar. Medullanın dış çevresinde cortex’le bulunduğu kesimde geniş bir Peritubuler Plexus bulunur ve yaklaşık olarak böbrek kan akımının % 10’u bu Plexus’ten geçer.
GLOMERULUSTAN SÜZÜLME (FİLTRASYON) HIZI: İki böbrekteki tüm nefronlardan 1 dk. da oluşan süzüntü miktarına glomerulus süzülme hızı denir. Normal bireylerde ortalama 125 ml./dk. kadardır. Böbreğin farklı görevsel durumlarında değişebilir ve birkaç ml. İle 200 ml./dk. arasında değişmeler gösterebilir. Glomerulus süzüntüsünün 1 günde oluşan tüm miktarı yaklaşık olarak 180 lt. dir ve beden ağırlığının 2 katından daha fazladır. Bu süzüntünün %99 dan daha fazlası bilindiği gibi Tubuluslarda geri emilir, geri kalan idrara geçer. Günlük idrar miktarı insanlarda 1 lt. kadardır, süzüntünün çok büyük bir kısmı geri emilmektedir.
FİLTRASYON ORANI: Filtrasyon oranı, böbrek plazma akımının süzüntüye dönüşen kesimidir. İki böbrekten geçen normal plazma akımı miktarı 650 ml/dk. ve her iki böbrek içi normal glomerulus süzüntüsü 125 ml/dk olduğuna göre ortalama filtrasyon oranı yaklaşık olarak 125/600 ya da %19 dur. Bu değerler Fizyolojik ve Patolojik nedenlerle geniş ölçüde değişebilir.
Glomeruluslardaki Kolloit Ozmotik Basınç(: 32 mm. Hg.dir. BÖBREK DOLAŞIMINDAKİ BASINÇLAR: Glomeruluslardaki Kılcal Basınç (kan basıncı) hidrostatik: 60 mm. Hg.dir. Glomeruluslardaki Kolloit Ozmotik Basınç(: 32 mm. Hg.dir. Bowman kapsülü içindeki onkotik Basınç: 0 mm. Hg.dir. Bunun nedeni proteinlerin bu kesimden süzülmeyişidir. Bowman Kapsülünün Hidrostatik Basıncı: 18 mm. Hg.dir. peritubuler Kılcal Damarlardaki Kan Basıncı: 13 mm. Hg.dir. Peritubulerlerdeki Kolloid Ozmatik (onkotik) Basınç: 36 mm. Hg.dir. Böbrek dokusunun Kolloid Ozmatik (onkotik) Basınç: 15 mm. Hg.dir. Böbrek doku Basıncı: 6 mm. Hg.dir. Protein glomeruluslarda çok az süzülür. Çok miktarda protein efferent arteriyoldeki Plazma Kolloit basıncını yükseltir. (36 mm. Hg.) .Kolloit Osmotik Basınç: Yarı geçirgen bir zardan geçemeyen kolloit maddelerin (plazma proteinleri özellikle albumin) oluşturduğu basınç, onkotik basınç
HİDROSTATİK BASINÇ: Sıvıların bulundukları kabın çeperine yaptıkları basınçtır. KAN BASINCI: Hidrostatik basınç kanın osmotik basıncı damarın içine doğru çekici gücüdür. Glomerulusta kılcal kan basıncı 60 mm. Hg.dir. Kolloid ozmotik (onkotik) basınç doku basıncı 32 mm. Hg.dir. Glomeruluslarda teorik olarak hiç protein süzülmediği kabul edildiğinde Bowman kapsülü içindeki onkotik basınç 0 mm. Hg.dir. Bowman kapsülündeki sıvının Hidrostatik (kan basıncı) 18 mm. Hg. olduğundan bu duruma göre Glomeruslardaki süzme gücü 10 mm. Hg.dir. Peritubuler kılcal damarlarda ise peritubuler kılcal damar (kılcal kan basıncı) 13 mmHgdır. Peritubuler plazma Kolloid ozmotik (onkotik) basınç 36 mm. Hg.dir. Böbrek hücreler arası sıvı basıncı 6 mm. Hg. Böbrek hücreler arası onkotik basıncı 15 mm. Hg. olduğuna göre Peritubuler kılcıl damarlardaki emme gücü 14 mm. Hg. Olur. Süzme ile emme arasındaki 4 mm. Hg.lik fark idrar oluşumuna yardım eder. Glomeruluslarda herhangi bir nedenle kılcal kan basıncı artacak, plazmanın Kolloid ozmatik basıncı azalacak olursa Glomerulus filtrasyon hızı artar.
Glomerulus kılcal damarlarını sistemik dolaşımdaki kan damarlarından ayıran önemli özellikler vardır. Bunlar; 1- Vücut kılcal damarlarının bir arteriyal birde venöz ucu bulunduğu halde Glomerulus kılcal damarlarının iki ucuda arteriyeldir. Bunlar biri kanı getiren diğeri götüren olmak üzere iki arteriyol arasında bulunurlar. Fizyolojide gelen, getiren için afferent, çıkan, götüren için ise efferent deyimi kullanılır. 2- Glomerulus kılcal damarlarında kan basıncı (Hidrostatik basınç) vücudun diğer yerlerindeki kılcal kan basıncının yaklaşık iki katıdır. (-70mm/Hg) 3- Vücudun diğer kılcal damarları yalnız tek hücreli endotelle kaplı olduğu halde glomerulus kılcal damarları iki tabaka hücre ile örtülmüşlerdir. Bunlar kapillar endotelyum ve kapsülar epitelyumdur. 4- Diğer kılcal damarlarda arteriyel uçta diffuzyon olup venöz uçta da tekrar resorpsiyon olduğu halde Glomerulus kılcal damarlarında geriye emilim (resorpsiyon) yoktur. Burada yalnız kılcal damarlardan dışarıya süzülme vardır. Bütün bunlara rağmen glomerulus kılcal damarların geçirgenliği normal diğer kılcal damarlardan 100-1000 kez daha fazladır. Glomerulus membranının bu çok ileri derecedeki geçirgenliği özel yapısı ile ilişkilidir.
Glomerulus’u kaplayan kılcal damar endotel hücreleri fenastra adı verilen binlerce küçük delikle delinmiştir. Endotel hücrelerinin dıştaki bazal membranı başlıca mukopolisakkarit fibrillerden meydana gelen bir ağdan oluşur. Glomerulus membranının en son katı glomerulusu dıştan kaplayan epitelyum hücreleri katıdır. Bu hücreler sürekli kesintisiz yan yana sıralanmış olmayıp parmak şeklindeki uzantılarla bazal membranın dış yüzünü kaplarlar. Bu parmaklar bir takım yarıklar ve aralıklar oluşturur ki bunlara yarık delikler denir. Glomerulus süzüntüsü bu aralıklardan süzülür. Glomerulus süzüntüsü Bowman Kapsülüne girmeden önce 3 farklı kattan geçmek zorundadır. Glomerulus: Böbreğe gelen kanın süzüldüğü filtredir.
Kılcal damar endotel hücrelerinin fenestraları çapları ortalama büyüklükleri 160 Ǻ büyük partiküllerin geçişine engel olurlar. Bazal membranın ağımsı delikleri ise büyüklükleri 110 Ǻ dan büyük olan bütün partiküllerin geçişini engeller. Yarık delikler ise çapları 70 Ǻ dan büyük her türlü partikülün geçmesine engel olur. Plazma poteinleri çapları bakımından 70 Ǻ dan biraz daha büyük olduklarından Glomerulus membranını plazma proteinlerinin molekül ağırlıklarına eşit yada daha büyük olan bütün maddelerin geçişine engel olurlar. Çok sayıdaki fenastra ve yarık aralıklar ise pek büyük miktarlarda sıvının ve küçük moleküllü maddelerin plazmadan Bowman kapsülü içine süzülmesini sağlarlar.
GLOMERULUS FİLTRASYON MİKTARINA ETKEN ETMENLER 1. Afferent arteriyol daralmasının glomerulus filtrasyon miktarına etkisi: Afferent arteriyol daralması glomerulusa gelen kan akımının miktarını ve glomerulus basıncını azaltır. Bu iki etki filtrasyon miktarını azaltır. Afferent arteriyolün genişlemesi glomerulus basıncını ve buna bağlı olarak glomerulus süzüntü miktarını arttırır. 2. Efferent artiyol daralmasının etkisi: Efferent arteriyol daralması glomerulustan dışarı atma direncini arttırır. Glomerulus basıncını ve çoğunlukla golmerulus filtrasyonu artırır. Efferent arteriyol daralması aynı zamanda kan akımını azaltır. Eğer efferent arteriyol daralması çok fazla ise plazma uzun süre glomerulusta kalacaktır ve çok miktarda süzülecektir. Bu ise plazma Kolloid ozmatik basıncını o kadar artırır ki yüksek glomerulus basıncına karşın glomerulus filtrasyonunun düşük değere inmesine neden olur. Eğer efferent arteriyol genişlerse filtrasyon hızı artar.
3- Arter Basıncının Etkisi: Arter basıncının yükselmesinin orantılı şekilde nefrondaki bütün basınçları artırması ve dolayısıyla glomerulus filtrasyon miktarında önemli derecede artması beklenir. Gerçekte ise bu etki otoregülasyon denilen mekanizma ile büyük ölçüde düzeltilir. Arter basıncı yükseldikçe otomatik olarak afferent arteriyoller daralırlar ve bu daralma arter basıncı yükselmiş bulunmasına karşın glomerulus basıncının önemli şekilde yükselmesine engel olur. Böylece arter basıncı normal 150 mm. Hg.lik değerinden 200 mm.Hg.ye kadar yükseldiği halde Glomerulus Filtrasyon miktarı yalnız %15-20 artar. Böylece arter basıncındaki artış glomerulus filtrasyon miktarını çok az artırır. 4- Protein Yoğunluğu: Organizmada kanda protein miktarı arttığı zaman onkotik basınç artacağından filtrasyon hızı azalır; kanda proteinin azalması durumunda filtrasyon hızı artar. 5. Sempatik Uyaranın Etkisi: Böbreklerin hafif ve orta derecedeki sempatik uyarımları sırasında özellikle efferent arteriyoller daralarak glomerulus filtrasyon miktarını azaltırlar. Şiddetli sempatik uyarımlarda ise glomerulus kan akımı ve basıncı o kadar çok düşer ki glomerulus filtrasyon miktarı hemen hemen sıfıra iner. 6. Henle Kulpunun bir kapak gibi etki yapması: Glomerulus filtrasyonu azalınca Henle kulpuna giden filtrasyon azalır ve buradaki basınç çevresindeki doku basıncından daha düşük olur. Doku basıncı Henle kulpunun kollebe almasına (kapanmasına) neden olur. Henle kulpu kapanınca basınç yükselmeye başlar ve belirli bir düzeye ulaşınca Henle kulpu tekrar açılır. Böylece filtratın akışına karşı düzenleyici bir kapak etkisiyle filtrasyon hızı ayarlanır.
Afferent arteriyol daralır ve glomerulus süzüntü hızı azalır 7. Distal Tubulusun kıvrımlı olan kesimi daima afferent arteriyole yakın bulunur. Tubulus’un bu kısmında Macula densa denilen özelleşmiş bir yapı glomerulusun afferent arteriyolü ile deği halindedir ve bu bölgede afferent arteriyolün düz kasları değişerek Juksta glomeruler hücreleri meydana getirir. Bu hücreler Renin salgılamaktadır. Juksta glomeruler aygıt böbrekte kan akım miktarının ayarlanması ile ilgilidir. Macula Densa basınca karşı duyarlıdır ve nefron sıvı ile dolunca afferent arteriyolü uyararak daralmaya sevkeder ve filtrasyon hızını azaltır. Nefron boşalınca daralmış olan afferent arteriyol tekrar gevşer ve filtrasyonu arttırır. Böylece nefronun dolu ya da boş oluşuna göre glomerular filtrasyon azalıp çoğalarak belirli süre içinde filtrasyon hızı değişmez tutulur. Macula densa’da Na derişimi az ise juksta glomerular aygıtın renin salgılaması artmaktadır. Renin bir enzimdir ve plazmadaki angitensinojen üzerine etki yaparak bunu angiotensin haline çevirir. Angiotensin yerel olarak afferent arteriyolü etkilemektedir ve düz kasların tonusunu artırmaktadır. Afferent arteriyol daralır ve glomerulus süzüntü hızı azalır
RENİN ANJİOTENSİNOJEN ANJİOTENSİN 1 *jugstaglameruler hücrelerden AKCİĞER DÖNÜŞTÜRÜCÜ ENZİM RENİN ANJİOTENSİNOJEN ANJİOTENSİN 1 *jugstaglameruler hücrelerden ANJİOTENSİN 2 PERİFERİK DİRENÇ ARTAR KAN MİKTARI ARTAR KAN BASINCI ARTAR
*AMAÇ: Homeostazisi sağlamak ANJİOTENSİN 2 ALDOSTERON Anjiotensin 2 kuvvetli vazokonstrüktördür. (damar daraltıcı) Na GERİ EMİLİMİ Na SUYU ÇEKER *AMAÇ: Homeostazisi sağlamak SIVI MİKTARI KAN MİKTARI
İdrarın hiç çıkarılmamasına anuri denir. 8. Filtrasyon yüzeyinin azaltılıp çoğaltılması ile süzme hızı değişmez tutulabilir. İdrarın hiç çıkarılmamasına anuri denir. Sistemik kan basıncı osmotik ve böbrek dokusu basınçları toplamına eşit olacak şekilde düşerse giren arteriyolün son derece genişlemesine, çıkan arteriyolün son derece daralmasına rağmen filtrasyon için yeterli basınç sağlanamaz, filtrasyon olmaz, anüri oluşur. Filtrasyon hızı artarsa idrar çoğalır. İdrarın fazla miktarda çıkarılmasına poliuri denir. Filtrasyon hızı azalırsa idrar miktarı da azalır. İdrarın azalmasına oligoüri (hipouri) denir.
TUBULUSLARIN İŞLEVİ Glomeruluslarda tubuluslara gelen süzüntünün çoğu geri emilir. Buradaki emilimin bir seçme özelliği vardır. Bazı maddeler örneğin Kreatin’in mannital inulin, sükroz, paraaminohipurikasit ve fenollor tubulus membranından geri emilemez. Başka bir değişle bu maddeler bir kez glomerulus içine süzüldükten sonra bunların %100’ü idrara geçer ve kanda bulunmalarına gerek yoktur. Bu maddelere eşiksiz maddeler denir. Yani plazmadan belli bir eşiği yoktur. Hiç bulunmamaları gerekir. Glikoz, proteinler, aminoasitler, aseto asetik iyonlar ve vitaminler gibi bir takım maddeler ise mutlaka bulunmak zorundadır. Bu maddeler için böbrekler süzgeç görevi yaparlar ve geriye tekrar kana alınırlar. Bu maddelere de eşikli maddeler denir. Eşikli maddelerin kanda belirli bir derişimde bulunması gerekir. Eşikli maddelerin kandaki miktarı belirli düzeyi aşınca aşan miktar böbrekler tarafından dışarı çıkarılır. Her hangi bir maddenin kan plazması ile böbreklere 1 dakikada taşınan miktarı flazma yükü olarak tanımlanır. Örneğin 1 dakikada böbreğe gelen 600 milimlik plazmada glikoz yükü, plazmanın glikoz yoğunluğu %100 mg. İse 600 mg. Kadardır. Tubuler yük ise 1 dakikada glomerulus süzüntü ile Tubuluslara taşınan madde miktarının ifade eder. Yukarıdaki örnekte glomerulus süzüntüsünün dakikada 125 milim olarak kabul edersek glikozun Tubuler yükü 125x100/100=125 mg/dk.
Vücutta 5 litre kan vardır; bunun %55’i plazmadır (2750 ml) Vücutta 5 litre kan vardır; bunun %55’i plazmadır (2750 ml). Bu miktar plazma glomeruluslardan 22 (2750 ml/125 ml/dak= 22 dak) dakikada süzülür. Glomerular süzüntü ile idrar arasındaki fark, tubuler aktiviteyi simgeler. Memelilerde tubullerin proksimal kısmı glukozun, elektrolitlerin ve suyun geri emiliminden sorumludur. Glomerular Filtratın yapısı; kan hücreleri ve kolloidlerin geçememesinden dolayı kanın ultrafiltratı da denilen glomerular filtratın plazma ve hücrelerarası sıvıdan farkı, onlara göre daha az protein içermesidir. Moleküler ağırlığı 70.000 ve üzeri olan proteinler filtratta bulunmaz. Albümin (m.ağ. 69.000) en küçük plazma proteinidir ve plazmadaki konsant. % 0,2-0,3’ü, hemoglobinin ise (m.ağ. 68.000) bağlı olmayan şeklinin % 5’i filtratta bulunabilir.
Tubullerde geri emilim Tubüllerde geri emilim olayı esnasında bazı maddeler (örn; glukoz, elektrolitler) su, ve bir miktar üre proksimal tubülden kana (peritubüler kapillar ağ) geçer. Tubullerde geri emilim, seçici bir işlemdir; çünkü yalnızca taşıyıcı moleküllerin tanıdığı moleküller aktif olarak geri emilir. Bu işlemin oranı taşıyıcı sayısı ile sınırlıdır. Geri emilen madde, tubuler epitel membranı hücreler arası sıvı peritubuler kılcal damar zarı kan yolunu izler Taşınma yolları: Transsellüler Parasellüler, Aktif transport (primer, sekunder) Pasif transport Osmoz Diffüzyon Pinositoz
Madde Süzülen miktar Atılan miktar Geri Emilen % 180 1.8 99.0 630 3.2 Su, L 180 1.8 99.0 Sodyum,g 630 3.2 99.5 Glukoz, g 0.0 100.0 Üre, g 54 30.0 44.4
Sodyumun Emilimi Proksimal tubulde filtrattaki sodyumun yaklaşık olarak %65’i plazmaya geri döner ve olaydan 3 mekanizma sorumludur. Bunların gerçekleşmesindeki enerji ihtiyacı ise; proksimal tubulün epitel hücrelerinin basolateral membranında bulunan sodyum pompası (Na+-K+ ATPase) tarafından karşılanmaktadır. Sodyum iyonununun tubul epitel hücresinden aktif transportla peritubuler boşluğa alınması (basolateral membrandan), hücre içi sodyumun azalmasına ve tubul lumeni ile hücresi arasında konsantrasyon farkı oluşmasına neden olmaktadır. Ayrıca aktif transporta bağlı olarak elektriksel yönden farklılık (hücre içi -70mV) oluşur ve buda Na+’un içeriye girmesini kolaylaştırır. Birinci mekanizma; Luminal membran Na+ ve ona bağlı bir solüt (glukoz, amino asit) için spesifik bir protein taşımaktadır. Na+ ve ona bağlı bu solüt kolaylaştırılmış diffüzyonla lumenden hücre içerisine alınır. Bu mekanizma kotransport olarak bilinmektedir. Klor iyonu ise tubuler lumenden peritubuler boşluğa elektriksel nötralizasyonu sağlamak için, epitelyal hücreler arasında bulunan sıkı kavşaklardan (tight junctions) diffüze olur.
Üçüncü mekanizma: Bu mekanizma Cl-‘a bağlı Na+ transportu olarak bilinir. Çoğunlukla proksimal tubulün distal kısımlarında lumende artan Cl- (hücrede oluşan HCO3-) sızdırıcı sıkı kavşaktan (leaky tight junction) diffüze olur ve ardından Na+ da diffüze olarak birlikte peritubuler alana geçmiş olurlar. Tubuler filtrattaki Na+’un %25’i, çıkan kalın henleden (meduller ve kortikal) emilmektedir. Sodyum hücre içerisine luminal membrandaki Na+ - K+ -2Cl- taşıyıcısı ile girer (kotransport).Taşıyıcının dört tarafı da net transport için işgal edilmiş olmalıdır. Daha sonra Na+ basolateral yüzeyde sodyum pompası tarafından aktif olarak emilirken Cl- elektriksel nötralizasyonu sağlamak için pasif olarak onu izlemektedir. Tubuler filtrattaki Na+’un kalan %10’u distal tubula geçmektedir. Distal nefronun distal dolambaçlı (convoluted) ve bağlayıcı tubullerinde Cl-‘la kotransport şeklindedir. Daha ötedeki toplayıcı kanallarda ise, Na+ Cl-‘a bağlı kotransport şeklinde değil daha çok iletici Na+kanalları ile olmaktadır. Bu kısımda tight junction daha sıkıdır ve yalnızca Cl- geçişini değil, bazolateral membrana pompalanan Na+’unda lumene tekrar dönüşüne izin vermemektedir. İletici Na+ kanallarından Na+ emiliminin özelliği; emilimin artması tubulde fazla miktarda gelen Na+’a bağlıdır. Aldosteron bu emilimi arttırırken ANP (atrial natriüretik peptide) inhibe eder.
Glikoz ve amino asit emilimi Hücre içerisine Na+’la birlikte taşıyıcı bir proteine bağlanarak Na+’un elektriksel farklılığından dolayı birlikte tubül hücresi içerisine diffuze olan glukoz ve amino asitler, burada taşıyıcıdan ayrılırlar. Na;sodyum pompası tarafından aktif olarak peritubuler alana pompalanırken, bu maddeler ihtimalle özel taşıcılarla kolaylaştırılmış diffüzyon şeklinde peritubüler alana geçirilirler.
Su ve aktif olmayarak emilen maddelerin taşınımı Peritubuler alana Na+, Cl- ve HCO3- gibi maddelerin geçmesinden sonra bu alanda oluşan osmotik basınç artışı, tubuler lumenden suyun hem parasellüler (tight junction) hem de transsellüler (tubuler hücrelerden) peritubuler alana geçişine sebep olur. Proksimal tubulden Na+ ve onunla ilişkili anyonların %65 oranında emilimi sonucu oluşan ozmotik farklılıkla, yine aynı tubulden %65 oranında su emilmektedir. Suyun emiliminden sonra aktif olarak emilemeyen üre gibi diğer solütler lumende konsantre bir şekilde kalırlar. Bunların emilimi konsantrasyon farklılığından olur. Daha fazla emilim proksimal tubulün geçirgenliğine bağlıdır. Proksimal tubulün solütlere olan geçirgenliği suya olandan daha azdır. Bu yüzden ürenin yarıdan fazlası proksimal tubulden yoluna devam eder.
Protein ve peptitlerin emilimi Moleküler ağ. 69.000 ve daha az olan proteinler glomeruler filtratın bir parçası olabilirler. Bunların çoğu proksimal tubulden geri emilir yani idrarda görülmez. Buna karşın idrarda %40-60’ı albümin olmak üzere (diğerleri de globülinlerin bütün fraksiyonları) protein bulunabilir. 5kg’lık beagle köpeğinin idrarı 500ml/24 saat ve protein miktarı 115mg/24 saattir. Proteinler (ve peptitler) endositozis ile emilir ve hücre lizozimleri ile yapı taşları olan amino asitlere indirgenirler. Hücre içinden peritubüler alana ise muhtemelen kolaylaştırılmış diffüzyonla geçerler. Küçük peptitler ise proksimal tubulün luminal fırça kenarında hidrolize olur ve ortaya çıkan amino asitler luminal membranın ko-transport mekanizması ile hücre içerisine alınırlar.
Proksimal tübül fonksiyonu: Geri emilim Tubul hücrelerininin metabolizması sonucu meydana gelen CO2, karbonik anhidraz enzimi aracılığı ile su ile birleştirilerek H2CO3 yapar. (CO2+H2O H2CO3) Karbonik asit dissosiye olarak H+ ve HCO3 meydana getirir. H+ hücreden süzüntüye geçer. Bu geçiş tubül sıvısındaki H+ fazla değilse pasif diffüzyonla olur. Aksi takdirde aktif bir taşıma sistemi ile olur. Böbrek tubül hücrelerinde Na+ pompası yalnızca hücrenin doku sıvısına bakan yüzeyinde (tubül lumeninde değil) bulunmaktadır. Hücrenin tubül lumenine bakan yüzeyinde H+ pompalayan bir sistem vardır ve tubül sıvısına verilen her H+ için bir Na+ hücreye girer. Sodyumun hücreye girişi diffüzyon yoluyla olur ve hücre içi iyon nötralitesini sağlar. Hücreden tubül sıvısına verilen her H+ için, hücreden bir Na+ ve bir HCO3 doku sıvısına, buradan da kana girer. Tamamen emilenler: – Glukoz (eşik: 180 mg/dl) – Aminoasitler – Vitaminler (suda eriyenler) • Kısmen emilenler: – Su, Na+ (%65) – Üre, K+ (%50) – HCO3 (%85-90) – Fosfat (%75) – Ca++ (%60), Mg++ (%30), Ürik asit Epitel hücrelerin metabolik aktiviteleri yüksek Bol mitokondri taşırlar Apikal kısımda fırça kenar ve burada taşıyıcı protein molekülleri bulundururlar
Süzüntüye geçen H+ burada bulunan HCO3 ile birleşerek H2CO3 yapar Süzüntüye geçen H+ burada bulunan HCO3 ile birleşerek H2CO3 yapar. Kandan süzülen NaHCO3’ün dissosiye olarak Na+ ve HCO3 meydana getirmesi sonucu HCO3 süzüntüde bulunmaktadır. Süzüntüde şekillenen H2CO3 ise, CO2 ve H2O yapar ve CO2 tubul hücresi içerisine diffüze olur. Tubül sıvısında eşik değerden az HCO3 varsa, bunun hepsi geri emilir. Fazlası varsa, eşik değerin üzerindeki miktar geri emilmez ve idrara geçer; idrar alkalik reaksiyon gösterir.
ASİT BAZ DENGESİ Tubüler sıvıya filtre edilen bikarbonattan daha fazla olarak hidrojen iyonları salgılandığında, hidrojen iyonlarının sadece ufak bir bölümü iyonik formda (H+) atılabilir. İdrarın pH değeri yaklaşık 4,5 kadardır ve bu da 0.03 mEQ/litre hidrojen iyon konsantrasyonuna eşittir. Oluşturulan her litre idrar ile maksimum yaklaşık sadece 0.03 miliekivalan serbest hidrojen iyonu atılabilir. Eğer hidrojen iyonu solusyonda serbest olarak kalsaydı, metabolizma sonucu her gün oluşturulan 80 mEq uçucu olmayan asidin atılması için yaklaşık 2667 litre idrar çıkarılması gerekirdi. İdrarla büyük miktarlarda hidrojen iyonu atımı (bazen 500 mEq/gün) genelde tubüler sıvıda hidrojen iyonunun tamponlarla birleşimi sonucu gerçekleştirilir (Genellikle fosfat ve amonyak tampondur, ürat ve sitrat ise zayıf tamponlardır).
Hidrojen iyonları tubüler sıvıda bikarbonat ile titre edildiğinde, salgılanan her H+ için bir HCO3- geri emilimi gerçekleşmektedir. Fakat idrarda fazla H+ varsa bunlar bikarbonat dışındaki diğer tamponlarla birleşir ve kana girebilen yeni HCO3- üretimi gerçekleşir. Fosfat tampon sistemi HPO4= (dibazik fosfat) ve H2PO4- (mono bazik fosfat)’ den (4/1 oranında bulunurlar) oluşmaktadır. Tubüler sıvıdan suyun reabsorbsiyonu ve bu ikisinin nisbeten daha az olan geri emilimi nedeniyle tubüler sıvıda konsantre hale gelirler (tubüler sıvıda etkin). Fosfat tampon sistemini etkili yapan diğer bir özellik pH değerinin 6,8 olması ve bunun da hafif asidik olan idrarın pH’sına yakın olmasıdır. Bu nedenle fosfat tampon sistemi tubüllerde normalde kendisinin en etkili pH’sına yakın bir değerde görev yapar. Şekilden de anlaşılacağı üzere bikarbonat iyonlarının tümünün geri emilme durumunda fazla H+‘ları, HPO4= (dibazik fosfat) ve diğer tubüler tamponlarla bağlanırlar. Hidrojen iyonları HPO4= ile birleşerek H2PO4-‘ü oluşturduktan sonra, fazla hidrojeni taşıyan sodyum tuzları (NaH2PO4-) şeklinde atılabilirler.
Bu şekilde gerçekleşen H+ atımındaki en önemli fark; tubuler hücrede oluşturulan ve peritubuler kana geçen bikarbonat iyonu, filtre edilen bikarbonatın yerine konulmasından ziyade kana giren net bikarbonat kazancını göstermektedir. Bu nedenle ne zaman tubüler lumene salgılanan bir hidrojen iyonu bikarbonattan ziyade başka bir tampona bağlanırsa, bunun net etkisi kana yeni bir bikarbonat iyonu ilavesidir. Kullanılabilen miktar sadece 30-40 mEq/l. Bu nedenle asidozda tamponlama amonyak tarafından yapılır. Tubuler sıvıdaki ikinci bir özel tampon sistemi amonyak (NH3) ve amonyum (NH4) iyonundan oluşmaktadır. Glutaminden sentezlenen amonyum iyonu; proksimal tubüllerinin, henle kulpunun kalın çıkan kolunun ve distal tubüllerin epitel hücrelerinin içine aktif olarak geçer. Kronik asidoz NH4 atılmasını arttırır. Renal amonyak-amonyum tampon sisteminin önemli bir yönü; fizyolojik kontrole sahip oluşudur. Ekstrasellüler sıvı hidrojen iyon konsantrasyonunda bir artış, renal glutamin metabolizmasını uyarır ve böylece NH4 ve hidrojen tamponlanmasında kullanılmak üzere yeni bikarbonat oluşumunu arttırır, hidrojen iyon konsantrasyonundaki bir düşüş ise ters etki yapar. Normal şartlarda amonyak tampon sistem tarafından atılan hidrojen iyonu, böbrekler tarafından atılan asidin yaklaşık yüzde 50‘si ve oluşturulan yeni bikarbonatın da 50‘sine eşit olmaktadır. Ancak kronik asidozda NH4+ atılma hızı 500mEq/gün kadar yüksek miktarlara çıkar. Bu nedenle kronik asidoz sırasında asit atılmasını sağlayan başlıca mekanizma NH4 atılmasıdır.
Tubullerde Sekresyon Tubullerde sekresyon (salgılama) esnasında hidrojen iyonu, kreatin gibi spesifik maddeler ve penisilin gibi ilaçlar kandan distal tubule doğru geçerler. Sonuç olarak idrar; glomeruler filtrasyon ile gelen ve geri emilmeyen maddeler ve tubuler sekresyon ile gelen maddelerden oluşmaktadır. Birçok madde peritubüler kapillerlerden hücrelerarası sıvıya ve daha sonra da lumene salgılanır. Proksimal ve distal tubulde H+’in salgılanmasına ters yönde Na+ eşlik etmektedir. Ancak, distal nefronda H+’in salgılanması aktif bir olaydır ve toplama kanallarının interkale hücrelerinde gerçekleşir. Süzülen potasyumun çoğu proksimal tubülün dolambaçlı kısmında etkin olarak geri emilirken, düz kısmından salgılanmaktadır. K+ daha sonra Henle kulpunun inen kısmında salgılanırken çıkan henlenin kalın kısmından geri emilir. Distal tubulden K+ hem salgılanır (Na+ genellikle geri emilir) hem de geri emilir. Na+, H+ salgısı ile de emildiği için tubüler sıvıda Na+ için bir yarışma vardır.
Taşıma maksimumu: Tubullere, taşıyıcı proteinlerin veya özgün enzimlerin kapasitesini aşan miktarda maddenin ulaşması ile spesifik taşıma sistemleri doyar. Maksimum transport: Aktif olarak geri emilen veya salgılanan solütlerin taşınabilme sınırıdır. Yetişkin insanda glukoz için normal plazma yükü 125 mg/dk, eşik değer 220 mg/dk, glukoz geri emilimi MTK’ne (maks.taşıma.kap.) kadar sabit ivmeyle devam eder ve bu değerden sonra sabit kalır. MTK 320 mg/dk. Glukoz yükü eşik değeri aşarsa idrarda glukoz görülmeye başlar. Eşik değer glukozun idrarda görülmeye başladığı filtre olan glukoz yüküdür.
HENLE KIVRIMI (KULPU) Henle kulpunda mevcut bir mekanizma sayesinde idrar konsantre olmaktadır. Henle kulpu dış medulladan iç medullanın derinliklerine doğru seyreder; sonra «U» harfi gibi kıvrılıp aksi yönde dış medullaya doğru seyreder. Vaza rekta denilen kan damarları da henle kulpuna paralel şekilde seyreder. Medulla’nın derinliklerine doğru gidildikçe tuz yoğunluğu artmaktadır. Bu durum, «ters akım sistemi» sayesinde oluşturulmaktadır. Böbrekte bu sistem 2 türlüdür; 1- Çoğaltıcı ters akım (Henle kulpu) 2- Değiştirici ters akım (vaza rekta) Çoğaltıcı ters akım; Çıkan kalın henle’de su geçişi olmaması yalnızca iyonların geçmesi tubul sıvısı ile peritubuler sıvı arasında horizantal ozmotik farklılık yaratır ve arttırıcı ters akım ile inen ince henlede bu kez su peritubuler alana geçerken solütler geçemez. Bu nedenle inen henlede tubuler sıvı aşağı doğru ozmotik basıncı artarak ilerler. Bu sıvı çıkan ince henleden geçerken (suya geçirgen değil solütlere geçirgen) NaCl kolaylıkla medullanın iç kısmındaki hücreler arası sıvıya geçerken, üre de ters yönde içeriye girmektedir. Çıkan kalın henlede devam eden salgı, inen henledeki tubuler konsantrasyon ve NaCl’un pasif olarak dışarı çıkışı vertikal ozmotik farklılık yaratır.
Değiştirici ters akım; Bu sistemde içeriye ve dışarıya geçiş pasif yolla olur. Suya ve solütlere geçirgen olan (çoğu doku kapilleri gibi) vasa recta ters akım değiştiricisi olarak rol oynar. İnen vasa recta’da su pasif olarak hiperozmotik peritubuler sıvıya geçerken solütler tersi yönde hareket eder. Çıkan vasa recta’da ise solütler peritubuler sıvıya dönerken, su da ozmoz ile vasa recta’ya dönmektedir. Böbrek kan akımının yaklaşık %10-20’si olan vasa recta’nın yavaş akışı solütlerin birden uzaklaşmasını önler. Sonuç olarak; vertikal meduller gradienti oluşturan solütler çoğunlukla medullanın peritubuler sıvısında birikmektedir.
DİSTAL TUBULLERİN GÖREVLERİ Distal tubüller, idrarın son bileşiminin oluştuğu kısımdır. Bu kısımda su ve elektrolitlerin ilave emilimi ve ilaçlar (penicillin, phenobarbitol), geri emilmiş olan üre, amonyak, ve ürik asit ve fazla olan potasyumun sekresyonu gerçekleştirilir. H+ iyonları sekresyonu ile kan pH’ sı ayarlanır. SU GERİ EMİLİMİ: Distal tubüllere geçen süzüntü dk’da 16 ml, idrar teşekkülü ise dk’da 1 ml kadardır. Buna göre, dk’da 15 ml süzüntü, distal tubül ve idrar toplama kanallarında geri emilmektedir. Bu bölgede suyun geri emilimi antidiüretik hormon (ADH) etkisi ile olur. SODYUM: Distal tubullere günde 70 gr girer. Bu sodyumun idrarda çıkan miktarı 5 gr kadardır. 65 gr Na, henle kulpu ve distal tubüllerden geri emilmektedir. Sodyumun 7/8’i proksimal tubullerden geri emilmektedir. KLOR: Klor iyonu anyon olarak önemli bir kısmı distal tubullerde geri emilir. 120 gramdan 110 gram Na geri emilmesiyle birlikte kana geçer, 10 gr fark idrarla dışarı atılır. POTASYUM: Glomerüler süzüntüde bulunan K’un hepsi proksimal tubüllerde geri emilir İdrardaki K, sekretorik olarak distal tubullerden, kandan ve dokulararası sıvılardan kaynaklanmaktadır.
İDRARIN ASİTLEŞTİRİLMESİ VE BİKARBONAT REZORPSİYONU İdrarın H iyonları, böbrek tubül hücreleri içinde karbonik anhidraz aracılığı ile CO2’nin hidrasyonu sonucu oluşan karbonik asidin dissosiye olması ile meydana gelir. Bu reaksiyon arter kanındaki PCO2’ye göre ayarlanır. Arter kanında PCO2 yüksek ise: CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O olur ve CO2 akciğerlerden atılır. Arter kanında PCO2 düşük ise: CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3 -olur ve CO2 bikarbonat içinde tutularak kanda kalır. Sonunda H iyonları tubül boşluğuna verilirken, bunun yerine Na iyonları hücreye alınır ve kana verilir. Tubüllerde H iyonu sekresyonu 3 evreye ayrılır: 1. Filtre edilen bikarbonatın geri emilmesi: Filtrata geçmiş olan tüm bikarbonat geri emilerek plazmaya geçer. 2. Titre edilebilir asit ekskresyonu: Bütün bikarbonat emildikten sonra tubul sıvısına ilave edilen H iyonları başta Na2HPO4 olmak üzere tampon bazlar tarafından tutulur ve bu bazların asit formları meydana gelir: HPO4+H H2PO4 H iyonu sekresyonunun bu evresi idrarı asitleştirir. 3. Amonyum ekskresyonu: Amonyak hücreden tubül boşluğuna diffuze olarak H iyonu ile birleşir. Amonyum iyonu oluşur.
Distal Tübülün Son Kısmının ve Kortikal Toplayıcı Tübüllerin Fonksiyonel Özellikleri: Distal tübülün ilk kısmı gibi buralar da üreye geçirgen değildir. Ancak medüller toplayıcı kanallarda bir miktar üre geri emilir. Her iki kısım da sodyum iyonlarını geri emer ve geri emilim hızı özellikle aldosteron olmak üzere hormonlarla kontrol edilir. Bu segmentler, aynı zamanda potasyum iyonunu da peritübüler kapillerden tubüler lumene salgılarlar. Aldosteron bu sekresyonu da kontrol eder. Bu nefronların interkale hücreleri aktif hidrojen ATPaz mekanizması ile H+ salgılarlar. Bu işlem proksimal tübüldeki sekonder aktif hidrojen iyonu salgılanmasından farklıdır, çünkü H+ 1/1000 yoğunluk farkına rağmen salgılanmaktadır. Her iki tübülün de suya karşı geçirgenliği ADH tarafından kontrol edilir. ADH varlığında artan geçirgenlik yokluğunda tamamen kaybolur. Bu özellik, idrarın seyreltime ve yoğunlaştırılmasının kontrolünü sağlar.
Toplayıcı kanallar Toplayıcı kanallardaki hücreler, zarlarında protein kanalları (aquaporinler) bulundururlar ve bu kanallar suya özeldir Toplayıcı kanallarda idrar yoğunlaştırılır: -Membran suya karşı geçirgen fakat tuza karşı geçirgen değildir. -Su toplayıcı kanallardan dışarıya diffüze olur aşağıya renal medullaya doğru hareket eder -Ne kadar suyun diffüze olacağı ADH ye bağlıdır Tubuler geri emilimin hormonal ve sinirsel kontrolü Aldosteron: Adrenal korteks zona glomerulosa hücrelerinden bırakılır, Kortikal toplayıcı tubullerin prinsipal hücrelerine etkir Angiotensin II: Angiotensinojen (kanda bulunur) angiotensin I ve II Etkisi: Aldosteron salgılanması uyarılır, Na geri amilimi artar Efferent arterioller daralır, Na+ ve su geri emilimi artar Proksimal tubulde Na+ geri emilimi artar (Na + -K + ATPase)
ADH (Vasopressin): Hipofiz arka lobundan bırakılır, distal ve toplayıcı tubul epitellerini etkiler, suya karşı geçirgenliklerini artırır, idrar miktarı azalır ANP (Atrial Natriüretik Peptit): Kalp atrium myokard hücrelerinden bırakılır (plazma hacmi artarsa) , toplayıcı kanallarda Na+ ve su geri emilimini engeller ve GFH ve idrar miktarı artar Parathormon: Paratiroid bezinden bırakılır, tubuller özellikle çıkan henle kulpunda, Ca ++ geri emilimini artırır , Mg ++ geri emilimini artırır , proksimal tubullerde PO4-- atılımını artırır Sempatik sinir sistemi: Hem afferent hem de efferent arteriollerde daralma, GFH azalır Na ve su atılımı düşer , proksimal tubul ve çıkan Henle’den Na+ geri emilimi artar , Renin uyarılır, angiotensin II yapımı artar
İdrarın konsantre edilmesi Henle kulpu ve vasa rekta aracılığı ile idrar yoğunlaştırılır Vücutta su fazlası bulunduğunda idrar dilue edilir. Distal tubullerin sonu ve toplayıcı kanallarda su geri emilmez fakat solüt geri emilir. Günde 20 L ve 50 mOsm /L idrar çıkarılabilir Vücutta su yetersizliği bulunduğunda, solüt atılımı devam eder fakat su geri emilimi artar, idrar hacmi azalır Maksimum idrar konsantrasyonu: 1200 – 1400 mOsm / L
İdrarın konsantre edilebilmesi için; Yüksek miktarda ADH Hiperosmolar renal medulla gereklidir Renal medullada erimiş madde yoğunluğu neden yüksektir? Çıkan kalın henleden Na+, K+, Cl- ve diğer solütler meduller interstisyuma taşınır Toplayıcı kanallardan medullaya aktif iyon geçişi vardır Toplayıcı kanallardan medullaya pasif üre geçişi mevcuttur Meduller tubullerden interstisyuma su daha az diffüze olur Hiperosmolar renal medullayı devam ettiren faktörler Medullada kan akımı azlığı Henle kıvrımında zıt akımlı çoğaltıcının varlığı Meduller toplayıcı kanalların üreye geçirgenliği Üre dolaşımı Vasa rektada ters akım
İlgili Yapılar ve fonksiyonları; İdrar oluşumu esnasında, Bowman kapsülü ve pelvis renalis arasında mevcut olan hidrostatik basınç gradyanından dolayı tubüler sıvı nefron tubülleri boyunca akar. Pelvis renaliste hidrostatik basınç hemen hemen sıfır düzeyindedir. Üreterler, peristalsis sayesinde idrarı her bir böbreğin pelvis renalisinden idrar kesesine taşıyan düz kas yapısında kanallardır. Üreterler, İdrar kesesine oblik (eğik) açıyla (üreteroveziküler birleşim yeri) girerler ve böylece kese dolarken idrarın geriye kaçması önlenmiş olur.
İdrar kesesi, her hangi bir zamanda içerdiği idrar miktarına göre büyüklüğü değişen içi boşluklu düz kas yapısında bir organdır. Kesenin boşaltılması 3 tabaka halinde yerleşmiş olan idrar kesesi duvarı kaslarının kontraksiyonu ile gerçekleştirilir. İdrar kesesi boyun kısmında bulunan kas tab. kont. boyun kısmını kısaltıp genişleterek üratral direnci azaltır. Mukozadaki elastik yapılar tarafından sağlanan pasif germe sayesinde boyun lumeni her zaman kapalı tutulmuş olur. Kesenin üzerini örten tranziyonel epitel tabakası, kese boşken hücreler üst üste bir görüntü verirken kese dolunca ince bir tabaka şeklini alır.
Üretra, kesenin boyun kısmının kaudal devamıdır Üretra, kesenin boyun kısmının kaudal devamıdır. İdrarı keseden dışarıya taşır. Kesenin ilerisinde iskelet kasından oluşmuş ve üretrayı dairesel olarak saran eksternal sfinkter yer almıştır; İdrar kesesi ve üretra arasındaki fonksiyonel sınır, bu sfinkter ile belirlenmektedir. Kese dolarken idrarın kaçması, eksternal sfinkterin kontraksiyonu ve mukoza içindeki elastik yapıların sağladığı gerilim ile önlenir. Eksternal sfinkter gevşediğinde ve idrar kesesi kasları kasıldığında idrar keseden dışarı fırlatılır.
İşeme refleksleri; İşeme (mictrution), idrar kesesinin boşaltılması için kullanılan fizyolojik bir terimdir. Bu işlem iki ana adımı adımı içerir; 1- İdrar kesesi, duvarındaki gerim eşik düzeyin üzerine çıkıncaya kadar, yavaş yavaş dolar. 2-İdrar kesesini boşaltan bu refleks, bir otonom m.spinalis refleksi olmasına karşın serebral korteks veya beyin sapındaki merkezler tarafından inhibe edilebilir veya kolaylaştırılabilir.
Spinal kordun sakral bölgesindeki beyin kökündeki refleks kontrolden dolayı, boşaltılmadan önce kesenin dolmasına izin verilir. Dolma esnasında kese duvarındaki reseptörler gerildiğinde, sakral spinal refleksin aktivasyonu şekillenir. Bu da idrarın, kesenin boynu yoluyla ve eksternal sfinkter yardımıyla boşaltılmasını sağlar. Bununla beraber eş zamanlı olarak beyin kökü refleks merkezinin aldığı afferent uyarımlar sayesinde idrar kesesinin kasılması ve eksternal sfinkterin gevşemesi önlenir. Böylece idrar kesesi, hacim artışına uyum sağlar ve dolmaya devam eder.
Spinal ve beyin kökü refleksleri, kesedeki idrar miktarının artmasıyla daha da aktif hale getirilir. Belirli bir büyüklükteki hacme ulaşılınca basınç hızla artar ve işeme isteğine neden olur. Bu istek eğitimli köpeklerde geciktirilebilir. İstemli kontrol devreye girerek uygun bu ortamda bu istek yerine getirilir. İşeme başladıktan sonra üretradaki akım reseptörlerinin sağladığı bir diğer refleks (beyin kökünde) sayesinde idrarın tamamen boşaltılması sağlanır. İdrar aktığı sürece idrar kesesi kontraksiyonu akış bitene kadar devam eder (idrar kesesi boşalır).
İşemenin Sinirsel Kontrolü İdrar kesesinin gövde ve boyun kısmının esas motor desteği, otonom sinir sisteminin parasempatik kısmı (n.pelvicus) tarafından sağlanmaktadır. Bu sinirler, sakral pleksus vasıtasıyla medulla spinalise S-2 ve S-3 sakral segmentleriyle bağlanır. Pelvik sinirler içinde duysal ve motor lifler bulunmaktadır. Duysal lifler kese duvarı gerginliğinin derecesini algılarlar. Posteriyör üretradan gelen gerginlik sinyalleri özellikle güçlüdür ve kesenin boşaltılmasını sağlayan reflekslerin başlatılmasından sorumludur. Pelvik motor sinirler p.semp. liflerdir. Kese duvarında bulunan gangliyonlarda sonlanırlar. Kısa post. gangli. sinirler daha sonra detrusor kası innerve ederler. Diğer iki tip innervasyondan en önemlisi; pudental sinir vasıtasıyla kesenin eksternal sfinkterine gelen iskelet motor lifleri dir.
Kese ayrıca, omuriliğin L-2 segmentine bağlanan hipogastrik sinir vasıtasıyla sempatik zincirden de sempatik innervasyon almaktadır. Sempatik sinirlerin işeme üzerine bir etkileri yoktur. Fakat ejekülasyon esnasında idrar kesesinin boyun kısmını daraltarak ejekülatın idrar kesesine geriye doğru kaçışına engel oldukları ve böylece ejekülatı, penil üretraya doğru yönlendirdikleri tespit edilmiştir. İdrarın Türlere Göre Fiziksel özellikleri Ekseri memeliler ürik asiti ürikaz etkisi ile allantoine çevirir. Dolayısıyla az miktarda ürik asit idrarla atılır (ureotelik). İnsanlar, şempanzeler ve ekseri köpeklerde ürik asitin filtre edilen miktarının % 90’ı resorbe edilir. Filtre edilen azotun %5 i urik asit şeklinde atılır. Bazı kuşlar ve sürüngenler ise özellikle ürik asit çıkartırlar (urikotelik). Dalmaçyalılar’da ürik asit, urikaz enzimi bulunmadığından vücutta işlem görmez ve proksimal tubullerde resorbe olmayıp sekrete bile edilir.
Bileşim: Plazma sıvısı + çözünmüş maddeler Bileşim: Plazma sıvısı + çözünmüş maddeler. Hücre dışı sıvıda bulunan maddeler idrarda da bulunur. idrarın bileşimi, belirli maddelerin vücutta tutulması yada atılmasına göre değişkendir. Memeli idrarının temel azotlu bileşeni üredir. Üre, aminoasit metabolizması esnasında oluşan amonyaktan karaciğerde şekillendirilir. Amonyak zehirlenmesinden kaçınmak amacıyla, organizma üre sentezlemek için ciddi düzeyde enerji harcamaktadır. Üre nispeten zehirsiz bir maddedir. Rengi: İdrar genellikle sarı renklidir. Renk, bağırsaklara atılan ve oradan portal dolaşım yoluyla ürobilinojen olarak geri emilen bilirubinden kaynaklanır. Ürobilinojenlerin çoğu karaciğer tarafından tekrar bağırsaklara atılırlar, fakat karaciğere uğramayan ürobilinojen böbrekler tarafından idrara atılarak uzaklaştırılır. Çeşitli bilinojenler renksiz olmakla beraber, oksijene maruz kalınca kendiliğinden okside olurlar. Böylece, ürobilinojen kısmen okside olduğunda ürobilin olarak bilinir ve idrarın sarı renginden büyük ölçüde sorumludur.
Kıvamı: Çoğu türlerde idrar sulu bir kıvama sahiptir Kıvamı: Çoğu türlerde idrar sulu bir kıvama sahiptir. Kuşlarda, çok miktarda mukopolisakkarit bulunur, mukusludur (PH:5-8). Atlarda, idrar yüksek yoğunluklarda karbonat ve fosfat içermekte olup bunlar bekleme ile çökmeye eğilimlilerdir. Böbrek pelvisindeki mukus bezlerinden ve üreterlerin üst kısımlarından bırakılan mukopolisakkaritler dolayısıyla bulanık, jel kıvamında ve mukusludur. Mukus salgısı muhtemelen karbonatlar ve fosfatlar için taşıyıcı görevi görmekte ve onların renal pelviste birikmelerine engel olmaktadır. Sığırlarda, bir süre sonra CaCO3 dan dolayı bulanıklaşır. Reaksiyonu: et yiyenlerde asit, bitki yiyenlerde alkalidir. Böbrek ve idrar yolları yengılarında alkaliye döner. Herbivorlarda pH 6-9 (HCO3- çıkarılmasına bağlı), Karnivorlarda 5,5-6. Koku: İdrarın kokusu türe özgüdür ve muhtemelen diyetten etkilenmektedir. Örneğin, kuşkonmaz (asparagus) yenildikten sonra insan idrarına geçen tipik kokuya, aspartik asit aminoasidinin amid formunun şekillenmesi sebep olur.
Miktar ve Özgül ağırlık: Günlük olarak çıkarılan idrar miktarı diyet, su tüketimi, mevsim ve diğer faktörlere göre değişkenlik gösterir. Belirgin patolojik farklılıklar meydana gelebilir. İdrarın özgül ağırlığı, çözünmüş madde mik. ve su oranlarına göre değişkendir. Hayvan Miktar (ml/v.ağ./gün) Ortalama öz.ağ. (alt ve üst sınırlar) Kedi Sığır Köpek Keçi At Koyun Domuz İnsan 10-20 17-45 20-100 10-40 3-18 5-30 8,6-28,6 1,030 (1,020-1,040) 1,032 (1,030-1,045) 1,025 (1,016-1,060) 1,030 (1,015-1,045) 1,040 (1,025-1,060) 1,012 (1,010-1,050) 1,020 (1,002-1,040)
İdrarın inorganik ve organik bileşikleri İnorganik: Cl-, Na+, K+ ve P- Herbivorlarda idrar K+ dan, karnivorlarda Na+ dan zengindir. Glukoz: idrarda bulunmaz, tamamen geri emilmelidir. Üre: atlarda 75-100 g/ gün, köpekte 2,5-36 g/gün, domuzda 30-35 g/gün çıkartılır. Hippurik asit: ot yiyenlerde üreden sonra azot bulunduran en önemli atık üründür. At ve sığırlarda 50 g/gün, köpekte 0,2 g/gün çıkartılır. Kreatinin: Kas metabolizmasında kullanılan kreatin’in anhirdidir. Patolojik: idrarda protein, glukoz, bilirubin ve ürobilinojen bulunması.
KLİRENS Birim zamanda böbrekler tarafından bir maddeden arındırılan plazma miktarıdır; Örn. 1 ml plazmada bulunan bir maddenin 1 mg ı, idrarın 1 ml sinde 1 mg olacak şekilde atılıyorsa = 1 dakikada 1 ml plazma bu maddeden arındırılıyor demektir Cm = Um x V / Pm Cm = maddenin uzaklaştırılma hızı Pm = maddenin plazma konsantrasyonu Um = maddenin idrardaki (urin) yoğunluğu V = idrar akım hızı Klirens ölçümü için kullanılan maddeler: inulin, kreatinin, PAH. Bunlar direkt olarak atılır, geri emilmezler
Klirensin belirlenmesi ne işe yarar? Böbreklere gelen kan akım hızı hesaplanır GFH, tubuler geri emilim ve tubuler sekresyon hesaplanır İnulin: Filtre edilen miktarı =idrarla atılan miktarı GFH x Pm = Um x V GFH = Um x V / Pm = Cm Kreatinin: İskelet kası metabolizma ürünü. Aynı zamanda peritubuler kandan, tubul sıvısına sekrete olduğundan, atılan miktarı plazmadakinden ? çıkar.
İnulin klirensi ile farklı maddelerin klirensleri karşılaştırılarak, bazı sonuçlar çıkartılabilir; Cm = Ci ise madde sadece filtre ediliyor, geri emilmiyor veya salgılanmıyor Cm < Ci ise madde tubullerden geri emiliyor Cm > Ci ise madde tubullerden sekrete ediliyor Madde Klirens hızı (ml/dk) Glukoz 0 Sodyum 0,9 Klor 1,3 Potasyum 12,0 Fosfat 25,0 İnulin 125,0 Kreatinin 140,0
İlgili terimler Üriner kontinens (urinary continence) idrarın idrar kesesinde depolandığı normal durumu ifade eder. Kontinens, eksternal sfinkter kasının sürekli tonusu ve idrar kesesinin elastik doku ile güçlendirilmiş boyun kısmının kapanması ile sağlanır. Üriner inkontinens bulunan bir hayvan, idrar kesesinin dolmasına müsaade etmeksizin sık aralıklarla idrarını kaçırır. Çoğunlukla bunun nedeni kraniyalden sakruma kadar olan yerlerde gerçekleşen spinal yaralanmalardır. Poliüri (polyuria) atılan idrar miktarının artışı anlamındadır. Oligoüri (oliguria) idrar miktarının azalmasını ifade eder. Anüri (anuria) hiç idrarın çıkarılmadığı durumları tarif eder. Dizüri (dysuria) zorlukla veya ağrıyla gerçekleşen işemeyi tanımlamak için kullanılan bir ifadedir. Stranguri (stranguria) üretra ve idrar kesesinin spazmı sonucu idrarın yavaşça, damla şeklinde ve ağrılı çıkarılmasıdır.
KAYNAK: AHMET NOYAN, FİZYOLOJİ DERS KİTABI, 5. BASKI, 1988 GUYTON & HAL, TBBİ FİZYOLOJİ, 11. BASKI, 2009