Nieren en hun structuur
De nieren zijn een paar boonvormige, bruine organen die ongeveer zo groot zijn als uw vuist.Ze meten 10-12 cm lang. Ze worden bedekt door het nierkapsel, dat een taai kapsel van vezelig bindweefsel is. Aan het oppervlak van elke nier zitten twee laagjes vet om de nieren te beschermen. Aan de holle zijde van de nier bevindt zich een holte waar een nierslagader naar binnen gaat en waar een nierader en een urineleider de nier verlaten. De nieren bevinden zich aan de achterwand van de buikholte, net boven de taille, en worden beschermd door de ribbenkast. Ze worden beschouwd als retroperitoneaal, wat betekent dat ze achter het buikvlies liggen. Er zijn drie belangrijke gebieden van de nier: de niercortex, het niermerg en het nierbekken. De buitenste, korrelige laag is de niercortex. De cortex strekt zich uit tussen een radiaal gestreepte binnenlaag. De binnenste, radiaal gestreepte laag is het niermerg. Deze bevat piramidevormig weefsel, de renale piramiden genoemd, gescheiden door renale kolommen. De urineleiders lopen door in het nierbekken en vormen het centrum van de nier.
Nierader
De nieraderen zijn aders die de nier afvoeren. Zij verbinden de nier met de vena cava inferior. Omdat de vena cava inferior op de rechterhelft van het lichaam ligt, is de linker nierader meestal de langste van de twee. In tegenstelling tot de rechter nierader ontvangt de linker nierader vaak de linker gonadale ader (linker testikelader bij mannen, linker eierstokader bij vrouwen). Vaak ontvangt zij ook de linker suprarenale ader.
Nierslagader
De nierslagaders ontspringen gewoonlijk uit de abdominale aorta en voorzien de nieren van bloed. De arteriële aanvoer van de nieren is variabel en er kunnen een of meer nierslagaders zijn die elke nier van bloed voorzien. Door de ligging van de aorta, de vena cava inferior en de nieren in het lichaam is de rechter nierslagader gewoonlijk langer dan de linker nierslagader. De rechter nierslagader kruist gewoonlijk posterior met de vena cava inferior. De nierslagaders vervoeren een groot deel van de totale bloedstroom naar de nieren. Tot een derde van de totale cardiale output kan door de nierslagaders gaan om door de nieren te worden gefilterd.
Ureters
De ureters zijn twee buizen die de urine van de nieren naar de blaas afvoeren. Elke urineleider is een gespierde buis van ongeveer 25 cm lang. Spieren in de wanden van de urineleiders sturen de urine in kleine straaltjes naar de blaas (een inklapbare zak in het voorste deel van de holte van het benige bekken waarin de urine tijdelijk kan worden opgeslagen). Nadat de urine vanuit de urineleiders de blaas is binnengestroomd, werken kleine plooitjes in het blaasslijmvlies als kleppen die het terugstromen van de urine voorkomen. De uitgang van de blaas wordt gecontroleerd door een sluitspier. Een volle blaas prikkelt de gevoelszenuwen in de blaaswand die de sluitspier ontspannen en de urine laten uitvloeien. De ontspanning van de sluitspier is echter voor een deel ook een aangeleerde reactie onder vrijwillige controle. De vrijgekomen urine komt in de urinebuis terecht.
Urinary Bladder
De urineblaas is een hol, gespierd en uitzetbaar of elastisch orgaan dat op de bekkenbodem ligt (bij mannen boven de prostaat). Aan de voorste grens ervan ligt de schaambeensymfyse en aan de achterste grens de vagina (bij vrouwen) en het rectum (bij mannen). De urineblaas kan ongeveer 500 tot 530 ml urine bevatten, maar de behoefte om te urineren wordt meestal pas gevoeld wanneer de blaas ongeveer 150 tot 200 ml bevat. Wanneer de blaas zich vult met urine (ongeveer halfvol), sturen rekreceptoren zenuwimpulsen naar het ruggenmerg, dat vervolgens een reflexmatige zenuwimpuls terugstuurt naar de sluitspier (spierklep) in de hals van de blaas, waardoor deze ontspant en de urine in de urinebuis stroomt. De interne urethrale sluitspier is onwillekeurig. De urineleiders komen diagonaal vanaf de dorsolaterale bodem de blaas binnen in een gebied dat de trigone wordt genoemd. De trigone is een driehoekig gebied op de postero-inferieure wand van de blaas. De urinebuis komt uit op het laagste punt van de driehoek van de trigone. De urine in de blaas helpt ook de lichaamstemperatuur te regelen. Een normaal werkende blaas leegt zich volledig bij een volledige ontlading, anders is het een teken dat de elasticiteit in het gedrang komt, wanneer de blaas volledig leeg is, kan dit een verkoelend gevoel veroorzaken door de snelle verandering van de lichaamstemperatuur.
Urethra
De urinebuis is een gespierde buis die de blaas met de buitenkant van het lichaam verbindt. De functie van de plasbuis is de urine uit het lichaam te verwijderen. Hij is ongeveer 3,8 cm lang bij vrouwen en tot 20 cm bij mannen. Omdat de urinebuis bij vrouwen veel korter is, is het voor vrouwen veel gemakkelijker om schadelijke bacteriën in hun blaas te krijgen. Dit wordt een blaasontsteking of UTI genoemd. De meest voorkomende bacterie van een UTI is E-coli uit de dikke darm die in de ontlasting zijn uitgescheiden.Vrouwelijke urinebuis
Bij de menselijke vrouw is de urinebuis ongeveer 1-2 centimeter lang en opent zich in de vulva tussen de clitoris en de vaginale opening.
Mannen hebben een langere plasbuis dan vrouwen. Dit betekent dat vrouwen vatbaarder zijn voor infecties van de blaas (blaasontsteking) en de urinewegen.
Mannelijke urinebuis
Bij de menselijke man is de urinebuis ongeveer 8 centimeter lang en opent zich aan het uiteinde van de eikel.
De lengte van de urinebuis van de man, en het feit dat deze een aantal bochten bevat, bemoeilijkt katheterisatie.
De urethrale sluitspier is een verzamelnaam voor de spieren die worden gebruikt om de urinestroom uit de urineblaas te controleren. Deze spieren omsluiten de plasbuis, zodat wanneer ze samentrekken, de plasbuis wordt afgesloten.
- Er zijn twee verschillende spiergebieden: de interne sfincter, bij de blaashals en
- de externe, of distale, sfincter.
Menselijke mannen hebben veel sterkere sluitspieren dan vrouwelijke, wat betekent dat zij een grote hoeveelheid urine twee keer zo lang kunnen vasthouden, tot wel 800 mL, d.w.z. “vasthouden”.
Nefronen
Een nefron is de structurele en functionele basiseenheid van de nier. De naam nefron komt van het Griekse woord (nephros) dat nier betekent. De belangrijkste functie is het regelen van water en oplosbare stoffen door het bloed te filteren, wat nodig is weer op te nemen en de rest als urine uit te scheiden. De nefronen verwijderen afvalstoffen uit het lichaam, regelen het bloedvolume en de bloeddruk, controleren het peil van elektrolyten en metabolieten, en regelen de pH-waarde van het bloed. De functies zijn van vitaal belang voor het leven en worden geregeld door het endocriene systeem door hormonen zoals antidiuretisch hormoon, aldosteron en bijschildklierhormoon.
Elk nefron heeft zijn eigen bloedtoevoer vanuit twee haarvatengebieden van de nierslagader. Elk nefron bestaat uit een initieel filterend bestanddeel (de niercorpuskel) en een tubulus gespecialiseerd voor reabsorptie en secretie (de niertubulus). Het nierlichaampje filtert grote opgeloste stoffen uit het bloed en levert water en kleine opgeloste stoffen af aan de renale tubule voor modificatie.
Glomerulus
De glomerulus is een capillair plukje dat zijn bloedtoevoer ontvangt van een afferente arteriole van de renale circulatie. De glomerulaire bloeddruk levert de drijvende kracht voor het filteren van vloeistof en opgeloste stoffen uit het bloed en in de ruimte die wordt gevormd door het kapsel van Bowman. De rest van het bloed dat niet in de glomerulus wordt gefilterd, gaat naar de smallere efferente arteriole. Vervolgens gaat het naar de vasa recta, die verzamelcapillairen zijn die door de interstitiële ruimte verstrengeld zijn met de convoluale tubuli, waar ook de geresorbeerde stoffen binnenkomen. Dit voegt zich vervolgens samen met efferente venulen van andere nefronen in de nierader, en voegt zich weer bij de hoofdbloedstroom.
Afferente/Efferente arteriolen
De afferente arteriole levert bloed aan de glomerulus. Een groep gespecialiseerde cellen, juxtaglomerulaire cellen genaamd, bevindt zich rond de afferente arteriole waar deze de niercorpus binnengaat. De efferente arteriole draineert de glomerulus. Tussen de twee arteriolen liggen gespecialiseerde cellen die de macula densa worden genoemd. De juxtaglomerulaire cellen en de macula densa vormen samen het juxtaglomerulaire apparaat. Het is in de cellen van het juxtaglomerulaire apparaat dat het enzym renine wordt gevormd en opgeslagen. Renine komt vrij als reactie op een verlaagde bloeddruk in de afferente arteriolen, een verlaagd natriumchloridegehalte in de distale convoluole tubulus en stimulatie door de sympatische zenuw van receptoren (bèta-adrenaline) op de juxtaglomerulaire cellen. Renine is nodig voor de vorming van angiotensine I en angiotensine II, die de secretie van aldosteron door de bijnierschors stimuleren.
Glomerulair kapsel of kapsel van Bowman
Het kapsel van Bowman (ook glomerulair kapsel genoemd) omgeeft de glomerulus en is samengesteld uit viscerale (eenvoudige plaveiselepitheelcellen) (binnenste) en pariëtale (eenvoudige plaveiselepitheelcellen) (buitenste) lagen. De viscerale laag ligt net onder het verdikte glomerulaire basismembraan en bestaat uit podocyten die voetprocessen over de lengte van de glomerulus uitsturen. De voetprocessen interdigiteren met elkaar en vormen filtratiespleten die, in tegenstelling tot die in het glomeruluaire endotheel, worden overspannen door diafragma’s. De grootte van de filtratiespleten beperkt de doorgang van grote moleculen (bv. albumine) en cellen (bv. rode bloedcellen en bloedplaatjes). Bovendien hebben de voetzolen een negatief geladen mantel (glycocalyx) die de filtratie van negatief geladen moleculen, zoals albumine, beperkt. Deze actie wordt elektrostatische afstoting genoemd.
De pariëtale laag van het kapsel van Bowman is bekleed met een enkele laag plaveiselepitheel. Tussen de viscerale en pariëtale lagen bevindt zich de ruimte van Bowman, waarin het filtraat binnenkomt nadat het door de filtratiespleten van de podocyten is gegaan. Hier liggen gladde spiercellen en macrofagen tussen de haarvaten, die ze ondersteunen. In tegenstelling tot de viscerale laag, heeft de pariëtale laag geen functie bij de filtratie. De filtratiebarrière wordt gevormd door drie componenten: de membranen van de filtratiespleten, het dikke glomerulaire keldermembraan en de glycocalyx die door podocyten wordt afgescheiden. 99% van het glomerulaire filtraat wordt uiteindelijk geherabsorbeerd.
Het proces van filtratie van het bloed in het kapsel van Bowman is ultrafiltratie (of glomerulaire filtratie), en de normale filtratiesnelheid is 125 ml/min, wat overeenkomt met tien maal het bloedvolume per dag. Het meten van de glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) is een diagnostische test van de nierfunctie. Een verlaagde GFR kan een teken zijn van nierfalen. Omstandigheden die van invloed kunnen zijn op de GFR zijn onder meer: arteriële druk, afferente arteriole vernauwing, efferente arteriole vernauwing, plasma-eiwitconcentratie en colloïd osmotische druk.
Eiwitten die ruwweg 30 kilodalton of minder zijn, kunnen vrij door het membraan passeren. Hoewel, er is wat extra belemmering voor negatief geladen moleculen door de negatieve lading van het keldermembraan en de podocyten. Kleine moleculen zoals water, glucose, zout (NaCl), aminozuren en ureum kunnen vrij door de ruimte van Bowman, maar cellen, bloedplaatjes en grote eiwitten kunnen dat niet. Het gevolg is dat het filtraat dat het kapsel van Bowman verlaat, qua samenstelling sterk lijkt op bloedplasma wanneer het in de proximale convoluole tubulus terechtkomt. Samen worden de glomerulus en het kapsel van Bowman de corpusculus renalis genoemd.
Proximale convoluted tubule (PCT)
De proximale tubule kan anatomisch in twee segmenten worden verdeeld: de proximale convoluted tubule en de proximale rechte tubule. De proximale convoluted tubule kan verder worden onderverdeeld in S1- en S2-segmenten op basis van het histologische uiterlijk van de cellen. Volgens deze naamgevingsconventie wordt de proximale rechte tubulus gewoonlijk het S3-segment genoemd. De proximale geconvolueerde tubulus heeft één laag van kuboïdale cellen in het lumen. Dit is de enige plaats in het nefron die kuboïdale cellen bevat. Deze cellen zijn bedekt met miljoenen microvilli. De microvilli dienen om het oppervlak voor reabsorptie te vergroten.
Vocht in het filtraat dat de proximale convoluale tubulus binnenkomt, wordt gereabsorbeerd in de peritubulaire capillairen, inclusief ongeveer tweederde van het gefilterde zout en water en alle gefilterde organische oplosmiddelen (voornamelijk glucose en aminozuren). Dit wordt aangedreven door natriumtransport vanuit het lumen naar het bloed door de Na+/K+ ATPase in het basolaterale membraan van de epitheelcellen. Veel van de massaverplaatsing van water en oplosmiddelen vindt plaats tussen de cellen door de tight junctions, die in dit geval niet selectief zijn.
De oplosmiddelen worden isotonisch geabsorbeerd, in die zin dat het osmotisch potentieel van de vloeistof die de proximale tubulus verlaat hetzelfde is als dat van het oorspronkelijke glomerulaire filtraat. Glucose, aminozuren, anorganisch fosfaat en sommige andere opgeloste stoffen worden echter geherabsorbeerd via secundair actief transport door cotransportkanalen die worden aangedreven door de natriumgradiënt uit het nefron.
Lus van het nefron of lus van Henle
De lus van Henle (soms de nefronlus genoemd) is een U-vormige buis die bestaat uit een dalend en een stijgend deel. De lus begint in de cortex, ontvangt filtraat van de proximale convoluole tubulus, strekt zich uit tot in het merg en keert dan terug naar de cortex om uit te monden in de distale convoluole tubulus. Zijn voornaamste rol is het concentreren van het zout in het interstitium, het weefsel dat de lus omgeeft.
Descending limb Zijn descending limb is permeabel voor water maar volledig ondoorlaatbaar voor zout, en draagt dus slechts indirect bij tot de concentratie van het interstitium. Naarmate het filtraat dieper in het hypertonische interstitium van het niermerg afdaalt, stroomt het water door osmose vrij uit de afdalende ledemaat totdat de toniciteit van het filtraat en het interstitium in evenwicht zijn. Langere afdalende ledematen laten meer tijd voor water om uit het filtraat te stromen, dus langere ledematen maken het filtraat meer hypertonisch dan kortere ledematen. In tegenstelling tot de dalende ledematen is de stijgende ledemaat van de lus van Henle ondoordringbaar voor water, een cruciaal kenmerk van het tegenstroom uitwisselingsmechanisme dat door de lus wordt toegepast. De klimmende ledemaat pompt actief natrium uit het filtraat, waardoor het hypertonisch interstitium ontstaat dat de tegenstroom uitwisseling stimuleert. Bij het passeren van de opgaande ledemaat wordt het filtraat hypotoon omdat het veel van zijn natriumgehalte heeft verloren. Dit hypotone filtraat wordt doorgegeven aan de distale convoluole tubulus in de niercortex.
Distal Convoluted Tubule (DCT)
De distale convoluted tubule is qua structuur en functie vergelijkbaar met de proximale convoluted tubule. De cellen langs de tubulus hebben talrijke mitochondriën, waardoor actief transport kan plaatsvinden door de energie die ATP levert. Veel van het ionentransport in de distale convoluted tubule wordt geregeld door het endocriene systeem. In aanwezigheid van bijschildklierhormoon neemt de distale convoluted tubule meer calcium weer op en scheidt meer fosfaat uit. Bij de aanwezigheid van aldosteron wordt er meer natrium geabsorbeerd en meer kalium uitgescheiden. Atriaal natriuretisch peptide zorgt ervoor dat de distale convoluole tubulus meer natrium uitscheidt. Bovendien scheidt de tubulus ook waterstof en ammonium af om de pH te regelen. Na een reis over de lengte van de distale convoluted tubulus blijft er slechts 3% water over, en het resterende zoutgehalte is verwaarloosbaar. 97,9% van het water in het glomerulaire filtraat komt door osmose in de convoluole tubuli en verzamelbuizen terecht.
verzamelbuizen
Elke distale convoluole tubulus levert zijn filtraat af aan een systeem van verzamelbuizen, waarvan het eerste segment de verbindende tubulus is. Het systeem van verzamelbuizen begint in de niercortex en strekt zich uit tot diep in de medulla. Terwijl de urine door het systeem van verzamelbuizen stroomt, passeert zij het medullaire interstitium, dat een hoge natriumconcentratie heeft als gevolg van het tegenstroom-multiplicatorsysteem van de lus van Henle. Hoewel de verzamelbuis normaal ondoorlaatbaar is voor water, wordt hij doorlaatbaar in aanwezigheid van antidiuretisch hormoon (ADH). Tot drie vierde van het water uit de urine kan opnieuw worden geabsorbeerd wanneer het door osmose de verzamelbuis verlaat. Het niveau van ADH bepaalt dus of de urine geconcentreerd of verdund zal zijn. Uitdroging resulteert in een toename van ADH, terwijl een tekort aan water resulteert in een laag ADH, waardoor de urine verdund kan worden. Lagere delen van de verzamelbuis zijn ook doorlaatbaar voor ureum, waardoor een deel ervan in het merg van de nier terechtkomt, waardoor de hoge ionenconcentratie (die zeer belangrijk is voor het nefron) gehandhaafd blijft.
De urine verlaat de medullaire verzamelbuizen via de nierpapil, leegt in de nierkelken, het nierbekken en komt via de urineleider ten slotte in de blaas terecht.Omdat het een andere embryonale oorsprong heeft dan de rest van het nefron (het verzamelkanaal is afkomstig van het endoderm, terwijl het nefron van het mesoderm is), wordt het verzamelkanaal gewoonlijk niet beschouwd als een deel van het eigenlijke nefron.
Renale hormonen
1. Vitamine D- Wordt metabolisch actief in de nier. Patiënten met nieraandoeningen hebben symptomen van een verstoorde calcium- en fosfaatbalans.
2. Erytropoëtine- Wordt door de nieren afgegeven als reactie op een verlaagd zuurstofgehalte in het weefsel (hypoxie).
3. Natriuretisch hormoon- Wordt afgegeven door cardiocytaire granules die zich in de rechteratria van het hart bevinden als reactie op een verhoogde atriale rek. Het remt ADH-secreties die kunnen bijdragen tot het verlies van natrium en water.