Biologi I

Og selv om nyrerne er det vigtigste osmoregulerende organ, spiller huden og lungerne også en rolle i processen. Vand og elektrolytter tabes gennem svedkirtler i huden, som er med til at fugte og køle hudoverfladen, mens lungerne udstøder en lille mængde vand i form af slimhindeudskillelser og via fordampning af vanddamp.

Nyrer: Det vigtigste osmoregulerende organ

Figur 1. Nyrerne filtrerer blodet og producerer urin, som opbevares i blæren, inden det udledes gennem urinrøret. (credit: modifikation af arbejde udført af NCI)

Nyrerne, der er illustreret i figur 1, er et par bønneformede strukturer, der er placeret lige under og bagved leveren i peritonealhulen. Binyrerne sidder oven på hver nyre og kaldes også de suprarenale kirtler. Nyrerne filtrerer blodet og renser det. Alt blodet i menneskekroppen filtreres mange gange om dagen af nyrerne; disse organer bruger næsten 25 procent af den ilt, der optages gennem lungerne, til at udføre denne funktion. Ilt giver nyrecellerne mulighed for effektivt at fremstille kemisk energi i form af ATP gennem aerob respiration. Det filtrat, der kommer ud af nyrerne, kaldes urin.

Nyrernes opbygning

Udvendigt er nyrerne omgivet af tre lag, som er illustreret i figur 2. Det yderste lag er et sejt bindevævslag, der kaldes nyrefascia. Det andet lag kaldes den perirenale fedtkapsel, som er med til at forankre nyrerne på plads. Det tredje og inderste lag er nyrekapslen. Indvendigt har nyren tre regioner – en ydre cortex, en medulla i midten og nyrebækkenet i den region, der kaldes nyrens hilum. Hilum er den konkave del af bønneformen, hvor blodkar og nerver går ind og ud af nyren; det er også urinledernes udgangssted. Nyrebarken er granulær på grund af tilstedeværelsen af nefroner – nyrens funktionelle enhed. Medulla består af flere pyramideformede vævsmasser, kaldet nyrepyramiderne. Mellem pyramiderne er der mellemrum, der kaldes nyresøjler, som blodkarrene passerer igennem. Spidserne af pyramiderne, kaldet nyrepapiller, peger mod nyrebækkenet. Der er i gennemsnit otte nyrepyramider i hver nyre. Nyrepyramiderne sammen med det tilstødende kortikale område kaldes nyrelapperne. Nyrebækkenet fører til urinlederen på ydersiden af nyren. På indersiden af nyren forgrener nyrebækkenet sig i to eller tre forlængelser, der kaldes de store calyces, som igen forgrener sig i de små calyces. Ureterne er urinførende rør, der kommer ud af nyren og tømmes i urinblæren.

Figur 2. Nyrens indre struktur er vist. (credit: modifikation af arbejde fra NCI)

Da nyren filtrerer blod, er dens netværk af blodkar en vigtig del af dens struktur og funktion. De arterier, vener og nerver, der forsyner nyren, går ind og ud ved nyrens hilum. Nyrernes blodforsyning starter med forgreningen af aorta i nyrearterierne (som hver især er navngivet efter det område af nyren, de passerer igennem) og slutter med udgangen fra nyrevenerne for at slutte sig til den nedre vena cava inferior. Nyrernes arterier deler sig i flere segmentale arterier, når de kommer ind i nyrerne. Hver segmentalarterie deler sig yderligere i flere interlobararterier og går ind i nyresøjlerne, som forsyner nyrelapperne. De interlobariske arterier deler sig ved krydset mellem nyrebark og medulla for at danne de buede arterier. De buede “bueformede” arterier danner buer langs basen af de medullære pyramider. De kortikale radiate arterier stråler, som navnet antyder, ud fra de buede arterier. De kortikale radiære arterier forgrener sig i talrige afferente arterioler og går derefter ind i de kapillærer, der forsyner nefronerne. Venerne følger arteriernes vej og har lignende navne, bortset fra at der ikke findes segmentale vener.

Som tidligere nævnt er den funktionelle enhed i nyren nefronet, illustreret i figur 3. Hver nyre består af over en million nefroner, der er spredt ud over nyrernes cortex, hvilket giver den et granulært udseende, når den skæres sagittalt. Der findes to typer nefroner – kortikale nefroner (85 %), som ligger dybt i nyrebarken, og juxtamedullære nefroner (15 %), som ligger i nyrebarken tæt på nyremarven. Et nefron består af tre dele – en nyrekorpuskel, en nyretubulus og det tilhørende kapillærnetværk, som har sit udspring i de kortikale radiære arterier.

Figur 3. Nefronet er den funktionelle enhed i nyren. Glomerulus og de konvoluterede tubuli er placeret i nyrernes cortex, mens samleledningerne er placeret i pyramiderne i medulla. (credit: modifikation af arbejde fra NIDDK)

Nyrekorpuskel

Nyrekorpusklen, der ligger i nyrebarken, består af et netværk af kapillærer kaldet glomerulus og kapslen, et skålformet kammer, der omgiver det, kaldet den glomerulære eller Bowmans kapsel.

Nyretubuli

Nyretubuli er en lang og snoet struktur, der udgår fra glomerulus og kan opdeles i tre dele baseret på funktion. Den første del kaldes den proximale konvolut-tubulus (PCT) på grund af dens nærhed til glomerulus; den forbliver i nyrebarken (cortex). Den anden del kaldes Henle-sløjfen eller nefritisk sløjfe, fordi den danner en sløjfe (med nedadgående og opadgående lemmer), der går gennem nyremarven. Den tredje del af nyretubulus kaldes den distale tubulus convoluted tubulus (DCT), og denne del er også begrænset til nyrebarken. DCT, som er den sidste del af nefronet, forbinder og tømmer sit indhold i samleledninger, der ligger langs de medullære pyramider. Samleledningerne samler indholdet fra flere nefroner og smelter sammen, når de kommer ind i papillerne i nyremarven.

Kapillærnetværk i nefronet

Det kapillære netværk, der udspringer af nyrernes arterier, forsyner nefronet med blod, der skal filtreres. Den gren, der kommer ind i glomerulus, kaldes den afferente arteriole. Den gren, der forlader glomerulus, kaldes den efferente arteriole. Inden for glomerulus kaldes det net af kapillærer for det glomerulære kapillærbed. Når den efferente arteriole forlader glomerulus, danner den det peritubulære kapillærnetværk, som omgiver og interagerer med dele af nyretubuli. I de kortikale nefroner omgiver det peritubulære kapillærnetværk PCT og DCT. I juxtamedullære nefroner danner det peritubulære kapillærnetværk et netværk omkring Henles løkke og kaldes vasa recta.

Nyrernes funktion og fysiologi

Nyrerne filtrerer blodet i en tretrins proces. Først filtrerer nefronerne det blod, der løber gennem kapillærnetværket i glomerulus. Næsten alle opløste stoffer, bortset fra proteiner, filtreres ud i glomerulus ved en proces, der kaldes glomerulær filtrering. For det andet opsamles filtratet i nyretubuli. De fleste af de opløste stoffer bliver reabsorberet i PCT ved en proces, der kaldes tubulær reabsorption. I Henle-kredsløbet fortsætter filtratet med at udveksle opløsninger og vand med nyremarven og det peritubulære kapillærnetværk. Der reabsorberes også vand under dette trin. Derefter udskilles yderligere opløsninger og affaldsstoffer i nyretubuli under den tubulære sekretion, som i det væsentlige er den modsatte proces af den tubulære reabsorption. Samlegårdene opsamler filtrat, der kommer fra nefronerne, og smelter sammen i de medullære papiller. Herfra afleverer papillerne filtratet, der nu kaldes urin, til de mindre calyces, der til sidst forbindes med urinlederne gennem nyrebækkenet. Hele denne proces er illustreret i figur 4.

Figur 4. Et diagram over nefronet.

Hver del af nefronet (som ses i figur 4) udfører en anden funktion i forbindelse med filtrering af affaldsstoffer og opretholdelse af den homøostatiske balance. (1) Glomerulus tvinger små opløste stoffer ud af blodet ved hjælp af tryk. (2) Den proximalt konvolutterede tubulus reabsorberer ioner, vand og næringsstoffer fra filtratet til den interstitielle væske og transporterer aktivt toksiner og lægemidler fra den interstitielle væske til filtratet. Den proximale tubulus convoluted tubulus justerer også blodets pH-værdi ved selektivt at udskille ammoniak (NH3) i filtratet, hvor det reagerer med H+ for at danne NH4+. Jo mere surt filtratet er, jo mere ammoniak udskilles der. (3) Den nedadgående Henle-loop er foret med celler, der indeholder aquaporiner, som tillader vand at passere fra filtratet til den interstitielle væske. (4) I den tynde del af den ascenderende Henle-loop diffunderer Na+- og Cl-ioner ind i interstitialvæsken. I den tykke del transporteres de samme ioner aktivt ind i den interstitielle væske. Fordi der tabes salt, men ikke vand, bliver filtratet mere fortyndet, efterhånden som det bevæger sig opad i lemmen. (5) I den distale konvolutterede tubulus udskilles K+- og H+-ioner selektivt i filtratet, mens Na+-, Cl- og HCO3-ioner reabsorberes for at opretholde pH- og elektrolytbalancen i blodet. (6) Samlingskanalen reabsorberer opløselige stoffer og vand fra filtratet, hvorved der dannes fortyndet urin. (credit: modifikation af arbejde fra NIDDK)

Glomerulær filtrering

Glomerulær filtrering filtrerer det meste af de opløste stoffer ud på grund af højt blodtryk og specialiserede membraner i den afferente arteriole. Blodtrykket i glomerulus opretholdes uafhængigt af faktorer, der påvirker det systemiske blodtryk. De “utætte” forbindelser mellem endothelcellerne i det glomerulære kapillærnetværk gør det let for opløste stoffer at passere igennem. Alle opløste stoffer i de glomerulære kapillærer, bortset fra makromolekyler som proteiner, passerer igennem ved passiv diffusion. Der er intet energibehov på dette stadium af filtreringsprocessen. Den glomerulære filtrationshastighed (GFR) er den mængde glomerulært filtrat, som nyrerne danner pr. minut. GFR reguleres af flere mekanismer og er en vigtig indikator for nyrefunktionen.

For at lære mere om nyrernes vaskulære system skal du klikke dig igennem denne gennemgang og trinene i blodgennemstrømningen.

Tubulær reabsorption og sekretion

Tubulær reabsorption sker i PCT-delen af nyretubulus. Næsten alle næringsstoffer reabsorberes, og dette sker enten ved passiv eller aktiv transport. Reabsorptionen af vand og nogle vigtige elektrolytter reguleres og kan påvirkes af hormoner. Natrium (Na+) er den hyppigst forekommende ion, og det meste af den reabsorberes ved aktiv transport og transporteres derefter til de peritubulære kapillærer. Da Na+ transporteres aktivt ud af tubulus, følger vandet med for at udligne det osmotiske tryk. Vand reabsorberes også uafhængigt i de peritubulære kapillærer på grund af tilstedeværelsen af aquaporiner, eller vandkanaler, i PCT. Dette sker på grund af det lave blodtryk og det høje osmotiske tryk i de peritubulære kapillærer. Alle opløste stoffer har dog et transportmaksimum, og overskuddet reabsorberes ikke.

I Henle-loopet ændres membranens permeabilitet. Den nedadgående gren er permeabel for vand, ikke for opløste stoffer; det modsatte er tilfældet for den opadgående gren. Desuden invaderer Henle- løkken nyrernes medulla, som naturligt har en høj saltkoncentration og har en tendens til at absorbere vand fra nyretubuli og koncentrere filtratet. Den osmotiske gradient øges, efterhånden som den bevæger sig dybere ind i medulla. Da to sider af Henle-løkken udfører modsatrettede funktioner, som illustreret i figur 5, fungerer den som en modstrømsmultiplikator. Vasa recta omkring den fungerer som modstrømsudveksler.

Figur 5. Henle-sløjfen.

Henle-sløjfen (som ses i figur 5) fungerer som en modstrømsmultiplikator, der bruger energi til at skabe koncentrationsgradienter. Den nedadgående gren er vandgennemtrængelig. Vand strømmer fra filtratet til den interstitielle væske, så osmolaliteten inde i lemmet øges, efterhånden som det falder ned i nyremarven. I bunden er osmolaliteten højere inde i løkken end i den interstitielle væske. Når filtratet kommer ind i den opstigende lem, kommer Na+- og Cl-ioner således ud gennem ionkanaler i cellemembranen. Længere oppe transporteres Na+ aktivt ud af filtratet, og Cl- følger efter. Osmolariteten angives i enheder af milliosmol pr. liter (mOsm/L)

Praktikspørgsmål

Loopdiuretika er lægemidler, der undertiden anvendes til behandling af hypertension. Disse lægemidler hæmmer reabsorptionen af Na+- og Cl-ioner i den opstigende del af Henle-løkkenet. En bivirkning er, at de øger vandladningen. Hvorfor tror du, at dette er tilfældet?

Vis svar

Loop-diuretika mindsker udskillelsen af salt i nyremarven og reducerer derved dens osmolalitet. Som følge heraf udskilles mindre vand i medulla via det nedadgående led, og mere vand udskilles som urin.

Hvor filtratet når DCT, er det meste af urinen og de opløste stoffer blevet reabsorberet. Hvis kroppen har brug for yderligere vand, kan alt vand reabsorberes på dette tidspunkt. Yderligere reabsorption styres af hormoner, hvilket vil blive omtalt i et senere afsnit. Udskillelse af affaldsstoffer sker på grund af manglende reabsorption kombineret med tubulær sekretion. Uønskede produkter som f.eks. metaboliske affaldsstoffer, urinstof, urinsyre og visse lægemidler udskilles ved tubulær sekretion. Det meste af den tubulære sekretion sker i DCT, men en del sker i den tidlige del af samlekanalen. Nyrerne opretholder også syre-base-balancen ved at udskille overskydende H+-ioner.

Men selv om dele af nyretubuli benævnes proximale og distale, er der i en kryds-snyrerne er tubuli placeret tæt på hinanden og i kontakt med hinanden og med glomerulus. Dette giver mulighed for udveksling af kemiske budbringere mellem de forskellige celletyper. F.eks. har den DCT opstigende gren af Henle-kredsløbet masser af celler kaldet macula densa, som er i kontakt med celler fra de afferente arterioler kaldet juxtaglomerulære celler. Sammen udgør macula densa og juxtaglomerulære celler det juxtaglomerulære kompleks (JGC). JGC er en endokrin struktur, der udskiller enzymet renin og hormonet erythropoietin. Når hormoner udløser macula densa-cellerne i DCT på grund af variationer i blodvolumen, blodtryk eller elektrolytbalance, kan disse celler straks videreformidle problemet til kapillærerne i de afferente og efferente arterioler, som kan trække sig sammen eller slappe af for at ændre nyrernes glomerulære filtreringshastighed.

Nyfrolog

En nefrolog studerer og beskæftiger sig med sygdomme i nyrerne – både dem, der forårsager nyresvigt (f.eks. diabetes), og de tilstande, der opstår som følge af nyresygdomme (f.eks. forhøjet blodtryk). Blodtryk, blodvolumen og ændringer i elektrolytbalancen hører under en nefrolog.

Nephrologer arbejder normalt sammen med andre læger, som henviser patienter til dem eller rådfører sig med dem om specifikke diagnoser og behandlingsplaner. Patienter henvises normalt til en nefrolog på grund af symptomer som blod eller protein i urinen, meget højt blodtryk, nyresten eller nyresvigt.

Nephrologi er et subspeciale inden for intern medicin. For at blive nefrolog efterfølges medicinstudiet af yderligere uddannelse for at blive certificeret i intern medicin. Yderligere to eller flere år bruges specifikt på at studere nyresygdomme og deres ledsagende virkninger på kroppen.

I resumé: Nyrerne og de osmoregulerende organer

Nyrerne er de vigtigste osmoregulerende organer i pattedyrs systemer; de fungerer til at filtrere blodet og opretholde kropsvæskernes osmolaritet på 300 mOsm. De er omgivet af tre lag og består indvendigt af tre forskellige regioner – cortex, medulla og pelvis.

De blodkar, der transporterer blod ind i og ud af nyrerne, udspringer fra og smelter sammen med henholdsvis aorta og vena cava inferior. Nyrernes arterier forgrener sig fra aorta og går ind i nyren, hvor de yderligere deler sig i segmentale, interlobarale, buede og kortikale radiære arterier.

Nyrerne er den funktionelle enhed i nyren, som aktivt filtrerer blodet og danner urin. Nephronet består af nyrekorpusklen og nyretubuli. Kortikale nefroner findes i nyrebarken, mens juxtamedullære nefroner findes i nyrebarken tæt på nyremarven. Nephronet filtrerer og udveksler vand og opløste stoffer med to sæt blodkar og vævsvæsken i nyrerne.

Der er tre trin i dannelsen af urin: glomerulær filtrering, som finder sted i glomerulus, tubulær reabsorption, som finder sted i nyretubuli, og tubulær sekretion, som også finder sted i nyretubuli.