ויסות אוסמולריות תהנוזל החוץ תאי בכליות

Question 1

הובלת נתרן בכליות

Answer 1

• שמירה על אוסמולריות של הנוזל החוץ תאי וריכוז הנתרן בגוף
• השפעה על נפח הנוזל החוץ תאי
• הובלת נתרן מוצמדת להובלת מולקולות חשובות אחרות -
• אופן מעבר הנתרן בכליות - נתרן עובר סינון בגלומרולוס ואחר כך ספיגה מחדש. את הספיגה מחדש הוא עובר בעזרת מערכות של טרנספורטרים.

Question 2

• שמירה על אוסמולריות של הנוזל החוץ תאי וריכוז הנתרן בגוף

Answer 2

• נתרן הוא הקטיון הדומיננטי ביותר בנוזל החוץ תאי, לכן, מלחי הנתרן הם המרכיבים הדומיננטיים באוסמולריות של הנוזל החוץ תאי. האוסמולריות וריכוז הנתרן בנוזל החוץ תאי מווסתים ע”י הכליות בהקפדה.

Question 3

השפעה על נפח הנוזל החוץ תאי -

Answer 3

בגלל העובדה שהנתרן הוא מרכיב דומיננטי באוסמולריות הכללית של הנוזל החוץ תאי, תכולת הנתרן בגוף כולו מהווה מרכיב עיקרי המשפיע על נפח הנוזל החוץ תאי - בעקבות יוני הנתרן, מים חוזרים בחזרה לדם בדיפוזיה דרך תעלות מים.

Question 4

הובלת נתרן מוצמדת להובלת מולקולות חשובות אחרות -

Answer 4

הספיגה של הנתרן מצומדת לספיגה או סקרציה של חומרים שונים. נשאים שונים משתמשים במפל הריכוזים של הנתרן על מנת להוביל יונים או חומרים שונים דרך ממברנת התאים

Question 5

אופן מעבר הנתרן בכליות -

Answer 5

נתרן עובר סינון בגלומרולוס ואחר כך ספיגה מחדש. את הספיגה מחדש הוא עובר בעזרת מערכות של טרנספורטרים.

Question 6

נתונים חשובים על הנתרן

Answer 6

• הפילטרציה של נתרן (בסינון) עובר 25000 מילימול נתרן.
• כמות הנתרן שעוברת ספיגה מחדש היא 24910 מילימול נתרן, כלומר כמעט כל הנתרן שעובר פילטרציה נספג מחדש לדם. באופן תקין המערכת מאורגנת כדי לספוג 99.9% מהעמסת הפילטרציה העצומה של נתרן - הפרשת הנתרן בשתן מהווה פחות מ1% מהעמסת הפילטרציה.
• כמות הנתרן המופרשת בשתן היא כ110-200 מילימול ביממה. כלומר, כמות הנתרן שאנו אוכלים צריכה להיות, בצורה אידיאלית, שווה לכמות הנתרן שאנו מפרישים בשתן. כך אנו שומרים על נפח קבוע של נתרן ובעקבותיו שומרים על נפח נוזלים קבוע ולחץ דם תקין
• מאיפה מגיע המלח (הנתרן) שאנו צורכים? 15% מגיע מהמלחייה, 10% ממקור טבעי, 75% מסתתרים במזון המעובד.

Question 7

מעבר נתרן בכליה

Answer 7

• כאמור 99.9% מהנתרן שסונן בגלומרולה נספג מחדש באופן הבא -
• בגלומרולה - 180 ליטר של פלסמה מסוננים במשך היום כפול 140 מילימולר של נתרן (ריכוז הנתרן בפלסמה) כלומר 25000 מילימולר מסונן ביום.
• Proximal Tubule - מוחזר 66% מהנתרן שסונן לדם. כלומר 17000 מילימולר נתרן.
• ascending limb Loop of Henle - מוחזר עוד 25% מהנתרן שסונן לדם, כלומר 6300 מילימולר נתרן.
• Distal Tubule - עוד 5%, כלומר 1200 מילימולר נתרן.
• Collecting Tubule - עוד בערך 3%, כלומר 750 מילימולר נתרן.
• כאמור בסופו של דבר יוצא שתן עם ריכוז של פחות מ-1% נתרן.

Question 8

ספיגה חוזרת של מים

Answer 8

המים עוברים בדיפוזיה בעקבות יוני הנתרן שחוזרים לכלי הדם בעזרת הנשאים. מתוך ה180 ליטר שמסוננים בגלומרולה בסביבות 179 ליטר של מים חוזרים בחזרה בעקבות הנתרן. כלומר, 99.4% מהמים שמסוננים בגלומרולה נשארים בגוף.

Proximal Tubule - כאמור מוחזר 66% - 70% מהנתרן שסונן לדם. כלומר 17000 מילימולר נתרן. יחד עם הנתרן מוחזרים גם כ-70% מהמים. הנתרן בנשאים והמים חוזרים בדיפוזיה בעקבותיו.

Question 9

ריכוז השתן

Answer 9

• אחרי הספיגה מחדש ב
  Proximal Tubule
  של בערך 70% מהמים, עדיין 30% (24 ליטר ליום) מהתסנין ממשיך את דרכו בטובולי ועד ה
  Collecting Tubule
  יחזור כמעט במלואו לדם.
• היכולת של הכליות לייצר שתן מרוכז (היפראוסמוטי) היא הגורם העיקרי ביכולת לשרוד בכמות מוגבלת של מים.
• הריכוז המקסימלי של השתן יכול להגיע ל-1400 מיליאוסמול לליטר (ריכוז הפלסמה הוא 290 מיליאוסמול לליטר), כלומר השתן המופרש הרבה יותר מרוכז מהפלסמה.
• הפרשה יומית אופיינית של אוראה, סולפט, פוספט, יונים וחומרי פסולת נוספים בשתן – 600 מיליאוסמול.
• נפח השתן המופרש = ריכוז השתן חלקי כמות המומסים ביום - כלומר 600 חלקי 1400 ייתן לנו 0.444 ליטר ליום. כמעט חצי. זהו האיבוד ההכרחי של מים ליום.
• שיתוף פעולה בין
  Loop Of Henle והCollecting Tubule
  מאפשר את ייצור השתן המרוכז.

Question 10

חדירות סלקטיבית למים ומלחים בחלק היורד והעולה של
Loop of Henle -

Answer 10

• הזרוע היורדת של לולאת הנלי - בעלת חדירות גבוהה למים וחסרת חדירות למלח.
• הזרוע העולה של לולאת הנלי – בעלת חדירות גבוהה למלח וחסרת חדירות למים.

Question 11

Countercurrent Flow

Answer 11

מערכת הגברת הזרם הנגדי היא הזרמים המנוגדים של הדם והתסנין בזרועות של לולאת הנלי – הדם הזורם בקפילרות והתסנין זורם בטובולי בכיוון הפוכים, מה שיוצר את הגרדיאנט האוסמולרי בלולאה.

Question 12

בזרוע היורדת של לולאת הנלי

Answer 12

התסנין שנכנס לזרוע היורדת של לולאת הנלימה
Proximal Tubule
בעל אוסמולריות זהה לזו של הפלסמה – 300 אוסמולר.

בשל החדירות הגבוהה של הזרוע היורדת למים, ככל שתסנין יורד מטה הריכוז בו עולה ויכול אף להגיע ל 1200 מיליאוסמול בתחתית הלולאה. כלומר, ככל שאנו ממשיכים לרדת יש פחות מים בתסנין של הזרוע היורדת והריכוז של התסנין הולך ועולה.

הריכוז של הנוזל החוץ תאי הוא שווה לריכוז בתסנין שבזרוע היורדת – כי המים יוצאים בשביל לאזן את האוסמולריות.כלומר, את אותו השינוי בריכוז ההולך ועולה בתסנין, אנו נראה גם בריכוז הנוזל החוץ תאי.

Question 13

בזרוע העולה של לולאת הנלי

Answer 13

• בעלת חדירות נמוכה למים כך שמעט מים יוצאים בעקבות היונים. היא בעלת משאבות שמוציאות נתרן ותעלות כלור. המשאבות דוחפות החוצה את היונים, מעלות את הריכוז האוסמולרי של הנוזל החוץ תאי - להיפראוסמוטי, ומורידות את הריכוז האוסמולרי של התסנין עד יורד עד 100 מיליאוסמולר.
• בזרוע העולה, בזכות העובדה שהזרימה היא מנוגדת, מעבר החומרים ממשיך תמיד בלי להגיע לשיווי משקל. נקודות מסוימות שנעשה בהם חילוף חומרים מיד מתרחקות זו מזו (כי הזרימה היא בכיוונים הפוכים), ולכן אף פעם לא יהיו נקודות מאוזנות זו מול זו.
• בזרוע העולה יש 11 מיליון משאבות בכל תא המון ביחס למקומות אחרים בגוף - בכדורית אדומה יש 200-400 משאבות נתרן אשלגן, בתא עצב יש מיליון משאבות כלומר, היכולת לולאת הנלי להוציא נתרן מהתסנין היא עצומה.

ככל שהלולאה יותר ארוכה כך התסנין הופך להיות יותר מרוכז בחלק התחתון של הלולאה.

Question 14

מנגנון ריכוז השתן

Answer 14

אם כן ל
Collecting Duct
מגיע תסנין מדולל מאוד, כלומר ייצור שתן היפראוסמוטי מתרחש ב
Collecting Duct
בלבד אך תהליך זה לא יכול להתקיים בלי גרדיאנט האוסמולריות שנוצר בזכות פעילות לולאת הנלי.

היות והתמיסה הבין תאית במדולה היא היפואוסמוטית (בזכות לולאת הנלי) מים יצאו מהצינור המאסף לתמיסה החוץ תאית.

כמו כן ויסות אוסמולריות (הנפח) של השתן תלויה בחדירות המים בממברנת תאי האפיתל בצינור המאסף. ככל שיהיו יותר תעלות מים בממברנת התאים, כך יותר מים יצאו והשתן יהיה יותר מרוכז. מי שמשפיע על כמות תעלות המים הם הורמונים עליהם נרחיב כעת.

Question 15

ADH – Anti-Diuretic Hormone –

Answer 15

הורמון מעכב השתנה
- הוא עובד כשהמערכת הסימפתטית עובדת, בלילה (, במצבים שבהם לחץ הדם יורד ואנו לא רוצים לאבד נוזלים.
מי שמווסת את לחץ הדם ומגביר את הפרשת ההורמון הזה או עוצר את ההפרשה שלו הם ה-
Baroreceptors
בקשת האאורטה וב-
Carotid Arteries.

הוא שומר על ערך קבוע של ריכוז המומסים בדם, כלומר שהדם לא יהיה מהול מדי או מרוכז מדי.

Question 16

היכן נמצא האתר הפעיל של ההורמון?

Answer 16

• על הממברנות התאים של הצינורית המאספת יש רצפטורים ל –
  ADH
  , אשר מופרש בהיפופיזה.

Question 17

מנגנון נפרשת
ADH

Answer 17

כשיש ירידה בנפח הנוזלים בדם - כשריכוז המומסים בדם עולה - קולטים את מידע זה ה- Baroreceptors שמעבירים את המידע להיפותלמוס שגורם לבלוטת ההיפופיזה להפריש את ההורמון שיגרום לעלייה בכמות תעלות המים בממברנת התאים ב- בCollecting Duct מה שמאפשר החזרה של נפח גדול יותר של מים אל הדם ובעצם יהפוך את השתן למרוכז יותר.

כשיש עלייה בנפח הנוזלים בדם -כשריכוז המומסים בדם יורד- קולטים את מידע זה ה- Baroreceptors שמעבירים את המידע להיפותלמוס שגורם לבלוטת ההיפופיזה לעכב את הפרשת את ההורמון שיגרום לעלייה בכמות תעלות המים בממברנת התאים ב- בCollecting Duct מה שמאפשר החזרה של נפח קטן יותר של מים אל הדם ובעצם יהפוך את השתן למדולל יותר.

Question 18

פעילות הורמון
ADH

ברמה המולקולרית

Answer 18

ADH נקשר לרצפטורים לADH שנמצאים בצד הבאזולטרלי (הצד של התא הפונה אל כלי הדם) של תאי האפיתל בצינור המאסף.

הרצפטורים הם מטאבוטרופים – כאשר הם קולטים את ההורמון יש שינוי במבנה המרחבי שלהם, מה שמפעיל חלבון G, שמתפרק לאלפא, ביתא וגמא.

האלפא מפעיל אנזים ממברנלי Adenylate cyclase מזרז את המעבר של ATP לcAMPהוא מפעיל PKA.

בציטופלסמה נמצאות וסיקולות מוכנות בהן יש Aquaporins – תעלות מים מוכנות.

כאשר ה PKA מקבל איתות תוך תאי הוא מעלה את כמות תעלות המים בצד האפיקלי (הקרוב יותר לתסנין) בכך מעלה את החדירות למים.

כאשר אין ADH בסביבה ואין איתות, התעלות מתקפלות בחזרה וחוזרות לווסיקולה אל הציטופלסמה.

תעלת מים אחת יכולה להעביר 3 מיליארד מולקולות של מים בשנייה.