Urinvägar, njurfysiologi och vätskeomsättning Flashcards
Vad är osmolalitet och osmolaritet?
När det gäller kroppens salt-vätskebalans är osmolalitet ett centralt begrepp. Osmolalitet behandlar koncentrationen av lösta partiklar (utan hänsyn till art, vikt eller laddning) som bidrar till lösningarnas osmotiska tryck. Man mäter osmolalitet som en egenskap hos en vätska som bla urin, serum och blodplasma. Osmolalitet (partiklar per kilo vätska) skiljer sig från osmolaritet, som anger partiklar per liter vätska, alltså har med volymen som faktor, vilket inte osmolalitet har.
Vad är osmos?
Man kan betrakta osmos som ett balanssystem där koncentrationen (till skillnad från vid diffusion) inte balanseras genom att de lösta partiklarna förflyttar sig över en vägg, utan snarare kvarstår de lösta partiklarna (de kanske inte kan passera väggen) och istället eftersträvas koncentrationsutjämning genom att lösningsmedelet förflyttas över väggen. Lösningsmedlet kan exempelvis vara vatten.
Vad är tonicitet?
Inom kemisk biologi är tonicitet ett mått på den effektiva osmotiska tryckgradienten ; vattenpotentialen för två lösningar åtskilda av ett partiellt permeabelt cellmembran . Tonicitet beror på den relativa koncentrationen av selektiva membranogenomträngliga lösta ämnen över ett cellmembran som bestämmer riktningen och omfattningen av osmotiskt flöde . Det används ofta när man beskriver svullnad kontra krympning av celler nedsänkta i en extern lösning.
En miljö kan vara hypertonisk, isotonisk eller hypotonisk i relation till sin omgivning. En cell i hypertonisk miljö har lägre koncentration av lösta ämnen än omgivningen, vilket kommer att driva lösningsmedel ut ur cellen och göra att den faller samman. En cell i hypotonisk miljö har en högre koncentration av lösta ämnen än sin omgivning, vilket driver lösningsmedel in i cellen, och för en cell i mycket hypotonisk miljö med en stor koncentrationsgradient kan det osmotiska trycket bli så högt att cellen lyserar. En cell i isotonisk miljö är i koncentrationsbalans med sin omgivning och således sker inget flöde av lösningsmedel.
Vad är aquaporiner?
Cellmembranen hos en mängd olika bakterier , svampar , djur- och växtceller innehåller aquaporiner genom vilka vatten kan flöda snabbare in i och ut ur cellen än genom att diffundera genom fosfolipiddubbelskiktet
Aquaporiner är “VVS-systemet för celler”. Vatten rör sig genom celler på ett organiserat sätt, snabbast i vävnader som har aquaporinvattenkanaler. Under många år antog forskare att vatten läckte genom cellmembranet, och en del vatten gör det. Detta förklarade dock inte hur vatten kunde röra sig så snabbt genom vissa celler.
Vatten kan passera genom cellmembranet genom enkel diffusion eftersom det är en liten molekyl och genom osmos, i de fall där koncentrationen av vatten utanför cellen är större än den inuti. Men eftersom vatten är en polär molekyl är denna process av enkel diffusion relativt långsam, och i vävnader med hög vattenpermeabilitet passerar majoriteten av vattnet genom aquaporin.
Aquaporiner leder selektivt vattenmolekyler in och ut ur cellen, samtidigt som de förhindrar passage av joner och andra lösta ämnen. Aquaporiner är integrerade membranporproteiner. Några av dem, kända som aquaglyceroporiner , transporterar även andra små oladdade upplösta molekyler inklusive ammoniak, CO 2, glycerol och urea. Till exempel har aquaporin 3-kanalen en porbredd på 8–10 Ångströms och tillåter passage av hydrofila molekyler som sträcker sig mellan 150 och 200 Da . Vattenporerna blockerar dock helt joner inklusive protoner, vilket är nödvändigt för att bevara membranets elektrokemiska potentialskillnad.
Hur skiljer sig permeabilitet beroende på typ av ämne?
Gaser och fettlösliga ämnen har lättast att passera det lipidtäta cellmembranet. Små neutrala ämnen har också relativt hög permeabilitet. Lägst permeabilitet har monosackarider, laddade joner och större molekyler.
Hur fungerar natrium-kalium-pumpen och vad används den till?
Natrium-kalium-pumpen, även känd som Na⁺/K⁺-ATPas, är ett enzym som finns i membranet av alla djurceller. Den utför flera funktioner inom cellfysiologi .
Na⁺/K⁺-ATPas-enzymet är aktivt använder det energi från ATP. För varje ATP-molekyl som pumpen använder exporteras tre natriumjoner och två kaliumjoner importeras. Det finns alltså en nettoexport av en enda positiv laddning per pumpcykel. Nettoeffekten är en extracellulär koncentration av natriumjoner som är 5 gånger den intracellulära koncentrationen och en intracellulär koncentration av kaliumjoner som är 30 gånger den extracellulära koncentrationen. Således skapar pumpen en ändrad membranpotential, men också en ökad koncentrationsgradient. Natrium och kalium kan därför diffundera tillbaka till sina ursprungliga platser igen. Pumpningen är alltså aktiv, och kräver ATP som främst kommer från glykolysen, men återställningen sker genom passiv diffusion.
Natrium-kaliumpumpen har särskild betydelse för exciterbara celler såsom nervceller , som är beroende av denna pump för att svara på stimuli och överföra impulser.
Export av natriumjoner från cellen ger drivkraften för flera sekundära aktiva transportörer såsom membrantransportproteiner , som importerar glukos , aminosyror och andra näringsämnen till cellen med hjälp av natriumjongradienten.
En annan viktig uppgift för Na”-K”-pumpen är att tillhandahålla en Na”-gradient som används av vissa bärarprocesser. I tarmen transporteras till exempel natrium ut ur den reabsorberande cellen på blodsidan (interstitiell vätska) via Na⁺-K⁺-pumpen, medan Na⁺-glukossymportören på den reabsorberande (lumenala) sidan använder skapade Na⁺-gradient som en energikälla för att importera både Na⁺ och glukos, vilket är mycket effektivare än enkel diffusion. Liknande processer finns i det renala tubulära systemet.
Fel i Na⁺-K⁺-pumparna kan resultera i svullnad av cellen. En cells osmolaritet är summan av koncentrationerna av de olika jonarterna och många proteiner och andra organiska föreningar inuti cellen. När denna är högre än osmolariteten utanför cellen strömmar vatten in i cellen genom osmos . Detta kan få cellen att svälla upp och lysera . Na⁺-K⁺-pumpen hjälper till att upprätthålla rätt koncentrationer av joner. Dessutom, när cellen börjar svälla, aktiverar detta automatiskt Na⁺-K⁺-pumpen eftersom den ändrar de inre koncentrationerna av Na⁺-K⁺ som pumpen är känslig för.
Vad är Ca2+-ATPas
Ca 2+ ATPas är en form av P-ATPas som överför kalcium efter att en muskel har kontrakterats.
Hur är kroppsvattnet fördelat i kroppen?
Den största mängden kroppsvatten finns intracellulärt (64%), och därefter interstitiellt (25%). Resterande 8% finns i plasman.
Hur använder kapillären osmos?
Flödet över kapillärerna regleras med osmos. På den arteriella sidan av kapillären är det kolloidosmotiska trycket (trycket från vävnad in i kärl) lägre än det hydrostatiska trycket (från kärl till vävnad) och det skapar ett nettoflöde in i vävnaden. Tvärt om på den venösa sidan då det istället blir ett nettoflöde in i kapillären.
Hur skapas ödem?
För stor mängd extracellulär vätska skapar ödem. Detta kan orsakas av ökat hydrostatiskt tryck (vilket är möjligt på vensidan), minskat kolloidosmotiskt tryck, ökat läckage pga skadad eller inflammerad kapillärvägg, och stopp i lymfflödet.
Hur märker kroppen skillnad i salt-vätskebalans?
Kroppen kan känna av felaktigheter i salt-vätskebalansen på olika sätt. Förändringar i blodvolym detekteras av baroreceptorer, njurarnas glomeruli, samt hjärtmuskeln som påverkas av fyllnaden i kammare och förmak. Det finns också osmoreceptorer som känner av skillnad i osmolalitet.
Vad är baroreceptorer?
Baroreceptorer är en sorts mekanoreceptorer, vars fria nervändar alltså är känsliga för sträckning. De finns i områden som tenderar att ha högt tryck och områden som tenderar att ha långt tryck. Detta inkluderar thorax kärlträd, njurens afferenta arterioler, CNS och lever. Vid en sänkning i volym triggas mha dessa RAAS, ADH samt sympaticus.
Hur fungerar osmoreceptorer?
En osmoreceptor är en sensorisk receptor som främst finns i hypotalamus och som upptäcker förändringar i osmotiskt tryck. De bidrar till osmoreglering, kontrollerar vätskebalansen i kroppen. Osmoreceptorer finns också i njurarna där de också modulerar osmolalitet. Osmoreceptorer finns i två av de cirkumventrikulära organen - det vaskulära organet i lamina terminalis (VOLT) och det subforniska organet. Detta är områden i hjärnan som saknar BBB. En förändring i osmolalitet resulterar i en cellvolymförändring, vilken triggar en ökad frekvens av aktionspotential till områden i hypotalamus som i sin tur triggar törst respektive ADH-frisättning.
Macula densa- regionen i njurens juxtaglomerulära apparat är en annan modulator av blodosmolalitet . Förändringar i osmotiskt tryck får de juxtaglomerulära cellerna att frisätta proteaset renin. Renin klyver zymogenet angiotensinogen, som alltid finns i plasma som ett resultat av konstitutiv produktion i levern, till en andra inaktiv form, angiotensin I, som sedan omvandlas till sin aktiva form, angiotensin II, av angiotensinomvandlande enzym (ACE), vilket är brett distribuerad i kroppens små kärl, men särskilt koncentrerad till lungkapillärerna i lungorna. Angiotensin II utövar systemomfattande effekter, utlöser aldosteronfrisättning från binjurebarken, direkt vasokonstriktion och törstbeteenden med ursprung i hypotalamus.
Hur fungerar ADH för vätskereglering?
I hypotalamus hittas neuron känsliga för extracellulärvätskans (ECV) osmolalitet, som till stor del beror på koncentrationen av natrium. Dessa neuron kommer krympa när osmolaliteten är hög, således då det finns mycket natrium i ECV. När dessa neuron krymper sänder de iväg signaler till nucleus supraopticus. Neuronen i nc. supraopticus tillverkar hormonet ADH (vasopressin). Hormonet frisätts från neurohypofysen till blodet, efter att ha transporterats från nc. supraopticus till neurohypofysen längst neuronens axon. Neuronen i nc. supraopticus får även signaler från baroreceptorer i bland annat aortabågen. Dessa receptorer reagerar på när blodvolymen minskar. ADH kommer genom blodomloppet att nå njuren via arteria renalis. I njuren kommer ADH påverka vattenupptaget i njurens funktionella enhet nefronet. ADH påverkar permeabiliteten för vatten i nefronets sista del: samlingsrören. I samlingsrörens tubuliceller kommer ADH att uppreglera antalet Aquaporin 2 porer (AQP-2) på cellernas apikala membran (membranet som ligger in mot insidan av nefronet). Således ökar vattenpermeabiliteten över det apikala membranet. Över det basolaterala membranet är permeabiliteten för vatten alltid hög på grund av Aquaporin-3 kanaler som ständigt finns här.
Eftersom det primärurin som når samlingsrören är hypotont samtidigt som interstitiet i medulla renalis runt samlingsrören är hypertont, tack vare natriumreabsorbationen i Henles slynga, kommer vatten att reabsorberas från primärurinen när aquaporin-2-porer uppregleras på tubulicellernas apikala membran. Alltså, när ADH når njuren fås en reabsorbation av vatten från nefronens samlingsrör tack vare osmolaliteten i medulla renalis uppbyggd av Henles slynga. Detta innebär att när kroppen utsöndrar ADH som ett svar på en minskad blodvolym fås ett hypotont blod, något som kroppen verkar föredra före hypovolemi.
Vad är ANP?
Natriuretiska peptider (ANP, BNP och CNP ) är en familj av hormon/parakrina faktorer som är strukturellt relaterade. Huvudfunktionen hos ANP är att orsaka en minskning av expanderad extracellulär vätska (ECF) volym genom att öka renal natriumutsöndring. ANP syntetiseras och utsöndras av hjärtmuskelceller i förmakens väggar i hjärtat . Dessa celler innehåller volymreceptorer som svarar på ökad sträckning av förmaksväggen på grund av ökad förmaksblodvolym .
Brain natriuretic peptide (BNP) – en felaktig benämning; det utsöndras av hjärtmuskelceller i hjärtkamrarna – liknar ANP till sin effekt. Det verkar via samma receptorer som ANP gör, men med 10 gånger lägre affinitet än ANP.
Vad triggar utsöndring av ANP?
Sträckning av förmaksväggen, via förmaksvolymreceptorer.
Ökad sympatisk stimulering av β-adrenoceptorer
Ökad natriumkoncentration ( hypernatremi), även om natriumkoncentration inte är den direkta stimulansen för ökad ANP-utsöndring
Endotelin, en potent vasokonstriktor
Hur verkar ANP på njurarna?
Den medullära uppsamlingskanalen är huvudplatsen för ANP-reglering av natriumutsöndring. ANP påverkar natriumkanaler på både apikala och basolaterala sidor vilket resulterar i mindre återabsorption av natrium och mer natriumutsöndring.
ANP ökar glomerulär filtrationshastighet och glomerulär permeabilitet. ANP dilaterar direkt den afferenta arteriolen och motverkar den noradrenalininducerade vasokonstriktionen av den afferenta arteriolen. ANP hämmar effekten av angiotensin II på mesangialcellerna och de slappnar därigenom av. ANP ökar radien och antalet glomerulära porer, vilket ökar glomerulär permeabilitet och resulterar i större filterbelastning av natrium och vatten.
Ökar blodflödet genom vasa recta, vilket kommer att skölja ut de lösta ämnena (natriumklorid (NaCl) och urea) ur medullärt interstitium. Den lägre osmolariteten hos medullärt interstitium leder till mindre reabsorption av tubulär vätska och ökad utsöndring.
Minskar natriumreabsorption i vissa delar.
Det hämmar reninsekretionen och hämmar därigenom produktionen av angiotensin och aldosteron.
Det hämmar det njursympatiska nervsystemet.
ANP har motsatt effekt av angiotensin II på njuren: angiotensin II ökar renal natriumretention och ANP ökar renal natriumförlust.
Vad har ANP för effekt på binjuren?
Minskar utsöndringen av aldosteron från zona glomerulosa i binjurebarken.
Vad har ANP för vaskulär effekt?
Avslappnar vaskulär glatt muskulatur i arterioler och venoler.
