Ledviny a jejich stavba
Ledviny jsou dvojice hnědých orgánů fazolovitého tvaru o velikosti pěsti, které měří na délku 10-12 cm. Jsou kryty ledvinovým pouzdrem, což je tuhé pouzdro z vláknité pojivové tkáně. K povrchu každé ledviny přiléhají dvě vrstvy tuku, které je pomáhají tlumit. Na konkávní straně ledviny je prohlubeň, do které vstupuje ledvinová tepna a z ledviny vychází ledvinová žíla a močovod. Ledviny se nacházejí na zadní stěně břišní dutiny těsně nad pasem a jsou chráněny hrudním košem. Jsou považovány za retroperitoneální, což znamená, že leží za pobřišnicí. Existují tři hlavní oblasti ledvin, kůra ledvin, dřeň ledvin a ledvinná pánvička. Vnější, zrnitá vrstva je kůra ledvin. Kůra se táhne dolů mezi radiálně pruhovanou vnitřní vrstvou. Vnitřní radiálně pruhovaná vrstva je dřeň ledviny. Ta obsahuje tkáň pyramidového tvaru zvanou ledvinové pyramidy, oddělené ledvinovými sloupci. Močovody navazují na ledvinovou pánvičku a jsou samotným středem ledviny.
Renální žíly
Renální žíly jsou žíly, které odvodňují ledvinu. Spojují ledvinu s dolní dutou žílou. Protože se dolní dutá žíla nachází na pravé polovině těla, je levá ledvinová žíla obvykle delší z nich. Na rozdíl od pravé ledvinové žíly se do levé ledvinové žíly často dostává levá gonadální žíla (u mužů levá testikulární žíla, u žen levá ovariální žíla). Často ji přijímá také levá suprarenální žíla.
Renální arterie
Renální arterie obvykle vycházejí z břišní aorty a zásobují ledviny krví. Tepenné zásobení ledvin je variabilní a každou ledvinu může zásobovat jedna nebo více renálních tepen. Vzhledem k poloze aorty, dolní duté žíly a ledvin v těle je pravá ledvinová tepna obvykle delší než levá ledvinová tepna. Pravá ledvinová tepna obvykle přechází dozadu do dolní duté žíly. ledvinové tepny přivádějí velkou část celkového průtoku krve ledvinami. Ledvinovými tepnami může projít až třetina celkového srdečního výdeje, aby byla filtrována ledvinami.
Močovody
Močovody jsou dvě trubice, které odvádějí moč z ledvin do močového měchýře. Každý močovod je svalová trubice dlouhá asi 25 cm. Svaly ve stěnách močovodů posílají moč v malých výronech do močového měchýře (skládací vak nacházející se v přední části dutiny kostěné pánve, který umožňuje dočasné uložení moči). Poté, co se moč z močovodů dostane do močového měchýře, fungují malé záhyby ve sliznici močového měchýře jako záklopky bránící zpětnému toku moči. Výtok z močového měchýře je ovládán svěračovým svalem. Plný měchýř stimuluje senzorické nervy ve stěně měchýře, které uvolní svěrač a umožní uvolnění moči. Uvolnění svěrače je však zčásti také naučenou reakcí pod dobrovolnou kontrolou. Uvolněná moč se dostává do močové trubice.
Močový měchýř
Močový měchýř je dutý, svalnatý a roztažitelný nebo pružný orgán, který se nachází na pánevním dně (u mužů výše než prostata). Na jeho přední hranici leží stydká symfýza a na zadní hranici pochva (u žen) a konečník (u mužů). Močový měchýř pojme přibližně 17 až 18 uncí (500 až 530 ml) moči, touha po mikci se však obvykle dostaví, když obsahuje přibližně 150 až 200 ml. Když se močový měchýř naplní močí (přibližně do poloviny), receptory protažení vyšlou nervové impulsy do míchy, která pak vyšle reflexní nervový impuls zpět do svěrače (svalového ventilu) na hrdle močového měchýře, což způsobí jeho uvolnění a umožní průtok moči do močové trubice. Vnitřní svěrač močové trubice je mimovolní. Močovody vstupují do močového měchýře šikmo z jeho dorzolaterálního dna v oblasti zvané trigon. Trigon je oblast trojúhelníkového tvaru na postero-inferiorní stěně močového měchýře. Močová trubice ústí v nejnižším bodě trojúhelníku trigona. Moč v močovém měchýři také pomáhá regulovat tělesnou teplotu. Močový měchýř se při normální činnosti při úplném vyprázdnění zcela vyprázdní, jinak je to známka toho, že je narušena jeho elasticita, když se zcela vyprázdní, může to způsobit pocit chladu v důsledku rychlé změny tělesné teploty.
Uretra
Močová trubice je svalová trubice, která spojuje močový měchýř s vnější částí těla. Funkcí močové trubice je odvádět moč z těla. U ženy měří asi 1,5 palce (3,8 cm), ale u muže až 8 palců (20 cm). Protože je močová trubice u ženy mnohem kratší, je pro ženu mnohem snazší dostat do močového měchýře škodlivé bakterie, což se běžně nazývá infekce močového měchýře nebo infekce močových cest. Nejčastějšími bakteriemi zánětu močového měchýře jsou E-coli z tlustého střeva, které byly vyloučeny ve stolici. ženská močová trubice
U lidské ženy je močová trubice dlouhá asi 1-2 palce a ústí ve vulvě mezi klitorisem a poševním vchodem.
Muži mají močovou trubici delší než ženy. To znamená, že ženy bývají náchylnější k infekcím močového měchýře (zánět močového měchýře) a močových cest.
Mužská močová trubice
U lidského muže je močová trubice dlouhá asi 8 palců a ústí na konci hlavičky penisu.
Délka mužské močové trubice a skutečnost, že obsahuje řadu ohybů, ztěžuje katetrizaci.
Močový svěrač je souhrnný název pro svaly sloužící k ovládání toku moči z močového měchýře. Tyto svaly obklopují močovou trubici, takže při jejich kontrakci je močová trubice uzavřena.
- Existují dvě odlišné oblasti svalů: vnitřní svěrač u hrdla močového měchýře a
- vnější neboli distální svěrač.
Lidé mužského pohlaví mají mnohem silnější svaly svěrače než ženy, což znamená, že mohou zadržet velké množství moči na dvakrát delší dobu, až 800 ml, tedy „zadržet ji“.
Nefrony
Nefron je základní strukturální a funkční jednotka ledvin. Název nefron pochází z řeckého slova (nephros), které znamená ledvina. Jeho hlavní funkcí je regulovat množství vody a rozpustných látek filtrováním krve, zpětným vstřebáváním toho, co je potřeba, a vylučováním zbytku ve formě moči. Nefrony vylučují z těla odpadní látky, regulují objem a tlak krve, řídí hladinu elektrolytů a metabolitů a regulují pH krve. Jejich funkce jsou životně důležité a jsou regulovány endokrinním systémem pomocí hormonů, jako je antidiuretický hormon, aldosteron a parathormon.
Každý nefron má vlastní přívod krve ze dvou kapilárních oblastí z ledvinové tepny. Každý nefron se skládá z počáteční filtrační složky (ledvinné tělísko) a tubulu specializovaného na reabsorpci a sekreci (ledvinný tubulus). Ledvinové tělísko filtruje velké rozpuštěné látky z krve a dodává vodu a malé rozpuštěné látky do ledvinového tubulu k úpravě.
Glomerulus
Glomerulus je kapilární chomáček, který dostává krev z aferentní arterioly ledvinového oběhu. Tlak krve v glomerulu zajišťuje hnací sílu pro filtraci tekutin a rozpuštěných látek z krve do prostoru tvořeného Bowmanovým pouzdrem. zbytek krve, který není filtrován do glomerulu, přechází do užší eferentní arterioly. Poté se přes intersticiální prostor přesune do vasa recta, což jsou sběrné kapiláry protkané stočenými tubuly, kam se dostanou i reabsorbované látky. Ta se pak spojí s eferentními žilkami z ostatních nefronů do ledvinové žíly a znovu se spojí s hlavním krevním oběhem.
Aferentní/eferentní arterioly
Aferentní arterioly zásobují krví glomerulus. Kolem aferentní arterioly se v místě jejího vstupu do ledvinného tělíska nachází skupina specializovaných buněk známých jako juxtaglomerulární buňky. Eferentní arteriola odvodňuje glomerulus. Mezi oběma arteriolami leží specializované buňky zvané macula densa. Juxtaglomerulární buňky a macula densa společně tvoří juxtaglomerulární aparát. V buňkách juxtaglomerulárního aparátu se tvoří a ukládá enzym renin. Renin se uvolňuje v reakci na snížení krevního tlaku v aferentních arteriolách, snížení obsahu chloridu sodného v distálním stočeném tubulu a stimulaci sympatických nervů receptory (beta-adrenovými) na buňkách juxtaglomerulárního aparátu. Renin je potřebný k tvorbě angiotenzinu I a angiotenzinu II, které stimulují sekreci aldosteronu kůrou nadledvin.
Glomerulární pouzdro nebo Bowmanovo pouzdro
Bowmanovo pouzdro (nazývané také glomerulární pouzdro) obklopuje glomerulus a skládá se z viscerální (jednoduché dlaždicové epitelové buňky) (vnitřní) a parietální (jednoduché dlaždicové epitelové buňky) (vnější) vrstvy. Viscerální vrstva leží těsně pod zesílenou glomerulární bazální membránou a je tvořena podocyty, které vysílají nožičky po celé délce glomerulu. Nožní výběžky mezi sebou interdigitují a vytvářejí filtrační štěrbiny, které jsou na rozdíl od štěrbin v endotelu glomerulu překlenuty membránami. Velikost filtračních štěrbin omezuje průchod velkých molekul (např. albuminu) a buněk (např. červených krvinek a krevních destiček). Kromě toho mají nožní výběžky záporně nabitý plášť (glykokalyx), který omezuje filtraci záporně nabitých molekul, jako je albumin. Toto působení se nazývá elektrostatická repulze.
Parietální vrstva Bowmanova pouzdra je vystlána jednou vrstvou dlaždicového epitelu. Mezi viscerální a parietální vrstvou je Bowmanův prostor, do kterého se dostává filtrát po průchodu filtračními štěrbinami podocytů. Zde se mezi kapilárami nacházejí buňky hladkého svalstva a makrofágy, které jim poskytují oporu. Na rozdíl od viscerální vrstvy nemá parietální vrstva filtrační funkci. Filtrační bariéru tvoří spíše tři složky: membrány filtračních štěrbin, silná glomerulární bazální membrána a glykokalyx vylučovaný podocyty. 99 % glomerulárního filtrátu se nakonec reabsorbuje.
Proces filtrace krve v Bowmanově pouzdře je ultrafiltrace (neboli glomerulární filtrace) a normální rychlost filtrace je 125 ml/min, což odpovídá desetinásobku denního objemu krve. Měření rychlosti glomerulární filtrace (GFR) je diagnostickým testem funkce ledvin. Snížená GFR může být známkou selhání ledvin. Mezi podmínky, které mohou ovlivnit GFR, patří: arteriální tlak, zúžení aferentních arteriol, zúžení eferentních arteriol, koncentrace plazmatických bílkovin a koloidní osmotický tlak.
Všechny bílkoviny, které mají zhruba 30 kilodaltun nebo méně, mohou volně procházet membránou. Ačkoli pro záporně nabité molekuly existuje určitá dodatečná překážka v důsledku negativního náboje bazální membrány a podocytů. Veškeré malé molekuly, jako je voda, glukóza, sůl (NaCl), aminokyseliny a močovina, volně procházejí Bowmanovým prostorem, ale buňky, krevní destičky a velké bílkoviny nikoli. Výsledkem je, že filtrát opouštějící Bowmanovo pouzdro má při průchodu do proximálního stočeného tubulu složení velmi podobné krevní plazmě. Společně se glomerulus a Bowmanovo pouzdro nazývají ledvinové tělísko.
Proximální zkroucený tubulus (PCT)
Proximální tubulus lze anatomicky rozdělit na dva segmenty: proximální zkroucený tubulus a proximální přímý tubulus. Proximální zkroucený tubulus lze dále rozdělit na segmenty S1 a S2 na základě histologického vzhledu jeho buněk. Podle tohoto pojmenování se proximální přímý tubulus běžně nazývá segment S3. Proximální zkroucený tubulus má v lumen jednu vrstvu kuboidních buněk. Je to jediné místo v nefronu, které obsahuje kuboidní buňky. Tyto buňky jsou pokryty miliony mikrovilů. Mikrovily slouží ke zvětšení povrchu pro reabsorpci.
Tekutina ve filtrátu vstupující do proximálního stočeného tubulu je reabsorbována do peritubulárních kapilár, včetně přibližně dvou třetin filtrované soli a vody a všech filtrovaných organických solutů (především glukózy a aminokyselin). Tento proces je řízen transportem sodíku z lumen do krve pomocí Na+/K+ ATPázy v bazolaterální membráně epiteliálních buněk. Velká část hmotnostního pohybu vody a rozpuštěných látek probíhá mezi buňkami přes těsné spoje, které v tomto případě nejsou selektivní.
Rozpuštěné látky se vstřebávají izotonicky, což znamená, že osmotický potenciál tekutiny opouštějící proximální tubulus je stejný jako osmotický potenciál výchozího glomerulárního filtrátu. Glukóza, aminokyseliny, anorganický fosfát a některé další soluty se však reabsorbují sekundárním aktivním transportem přes kotransportní kanály poháněné sodíkovým gradientem z nefronu.
Klička nefronu neboli Henleova klička
Henleova klička (někdy označovaná jako klička nefronu) je trubice ve tvaru písmene U, která se skládá ze sestupného a vzestupného raménka. Začíná v kůře, přijímá filtrát z proximálního stočeného tubulu, pokračuje do dřeně a poté se vrací do kůry, aby se vyprázdnila do distálního stočeného tubulu. Jeho hlavním úkolem je koncentrovat sůl v intersticiu, tkáni obklopující kličku.
Sestupné raménko Jeho sestupné raménko je propustné pro vodu, ale zcela nepropustné pro sůl, a tak se pouze nepřímo podílí na koncentraci v intersticiu. Jak filtrát sestupuje hlouběji do hypertonického intersticia ledvinné dřeně, voda ze sestupného raménka volně vytéká osmózou, dokud se tonicita filtrátu a intersticia nevyrovná. Delší sestupná ramena umožňují delší dobu odtoku vody z filtrátu, takže delší ramena způsobují, že filtrát je hypertoničtější než ramena kratší. Vzestupné raménko Na rozdíl od sestupného raménka je vzestupné raménko Henleovy kličky nepropustné pro vodu, což je kritická vlastnost mechanismu protiproudé výměny, který klička využívá. Vzestupné raménko aktivně odčerpává sodík z filtrátu a vytváří hypertonické intersticium, které pohání protiproudou výměnu. Při průchodu vzestupným raménkem se filtrát stává hypotonickým, protože ztratil velkou část svého obsahu sodíku. Tento hypotonický filtrát se dostává do distálního stočeného tubulu v kůře ledvin.
Distální stočený tubulus (DCT)
Distální stočený tubulus je svou strukturou a funkcí podobný proximálnímu stočenému tubulu. Buňky vystýlající tubulus mají četné mitochondrie, které umožňují aktivní transport energie dodávané ATP. Velká část transportu iontů v distálním stočeném tubulu je regulována endokrinním systémem. V přítomnosti parathormonu distální stočený tubulus reabsorbuje více vápníku a vylučuje více fosfátu. Při přítomnosti aldosteronu se reabsorbuje více sodíku a vylučuje více draslíku. Atriální natriuretický peptid způsobuje, že distální stočený tubulus vylučuje více sodíku. Kromě toho tubulus vylučuje také vodík a amonium k regulaci pH. po překonání délky distálního stočeného tubulu zůstávají pouze 3 % vody a zbývající obsah soli je zanedbatelný. Do stočených tubulů a sběrných kanálků se osmózou dostává 97,9 % vody v glomerulárním filtrátu.
Sběrné kanálky
Každý distální stočený tubulus odvádí svůj filtrát do systému sběrných kanálků, jejichž prvním segmentem je spojovací tubulus. Systém sběrných kanálků začíná v kůře ledvin a zasahuje hluboko do dřeně. Když moč putuje systémem sběrných kanálků, prochází dřeňovým intersticiem, které má vysokou koncentraci sodíku v důsledku protiproudého násobícího systému Henleovy kličky. Ačkoli je sběrný kanálek normálně nepropustný pro vodu, v přítomnosti antidiuretického hormonu (ADH) se stává propustným. Až tři čtvrtiny vody z moči mohou být reabsorbovány, když opouštějí sběrný kanálek osmózou. Hladina ADH tedy určuje, zda bude moč koncentrovaná, nebo zředěná. Dehydratace vede ke zvýšení ADH, zatímco dostatek vody má za následek nízkou hladinu ADH, což umožňuje zředění moči. Spodní části sběrného kanálku jsou také propustné pro močovinu, což umožňuje, aby se část močoviny dostala do dřeně ledviny, a tím se zachovala její vysoká koncentrace iontů (což je pro nefron velmi důležité).
Moč opouští dřeňové sběrné kanálky přes ledvinnou papilu a vyprazdňuje se do ledvinných kalichů, ledvinné pánvičky a nakonec močovodem do močového měchýře.Protože má jiný embryonální původ než zbytek nefronu (sběrný kanálek pochází z endodermu, zatímco nefron z mezodermu), není sběrný kanálek obvykle považován za součást vlastního nefronu.
Renální hormony
1. Vitamin D – stává se metabolicky aktivním v ledvinách. Pacienti s onemocněním ledvin mají příznaky narušené rovnováhy vápníku a fosfátů.
2. Erytropoetin- Uvolňuje se ledvinami v reakci na sníženou hladinu kyslíku ve tkáních (hypoxie).
3. Natriuretický hormon- Uvolňuje se z granulí kardiocytů umístěných v pravé srdeční síni v reakci na zvýšené napětí síní. Inhibuje sekreci ADH, která může přispívat ke ztrátám sodíku a vody.
.