Nierfysiologie, Hoofdstuk 12 & 13

• Week 3: Nierfysiologie, Hoofdstuk 12: Functionele anatomie van de nieren, en Hoofdstuk 13: Klaring en glomerulaire filtratie van de nier.

Bouw en Ligging van de Nier

• Het renale systeem omvat twee nieren, bijnieren, ureteren, een blaas en een urethra.
• De nieren liggen retroperitoneaal ter hoogte van de eerste lumbale wervel.
• Elke nier weegt tussen de 115 en 170 gram en beslaat ongeveer 0.5% van het totale lichaamsgewicht.
• De rechternier ligt iets meer caudaal dan de linker nier vanwege de grootte van de lever.

Dikke Stijgende Deel Lis van Henle

• Het dikke stijgende deel loopt deels door de medulla en deels door de cortex.
• Hier wordt de reabsorptie van keukenzout voortgezet, nu actief met ATP vanwege de lage concentratie in de voorurine.
• De cellen zijn dik en rijk aan mitochondriën voor dit actieve transport.
• Er is geen waterreabsorptie, waardoor de voorurine verder wordt verdund en het volume gelijk blijft.
• Calcium en magnesium worden ook gereabsorbeerd.

Distale Tubulus

• De distale tubulus is verdeeld in drie segmenten: een distaal gekromd deel, de verzamelbuis en de initiële verzamelbuis.
• De gekromde distale buis begint bij de macula densa en loopt tot de verzamelbuis.
• De verzamelbuis en de initiële/corticale verzamelbuis (ICT/CCT) bevatten intercalaire en principale cellen.
• Functioneel lijkt de distale tubulus op het dikke stijgende deel van de lis van Henle, met secundair actieve keukenzout reabsorptie.
• Er is geen waterreabsorptie en de osmolariteit daalt tot ongeveer 100 mOsm.
• De cellen zijn dik en via verbindingsbuisjes zijn de distale tubuli verbonden met het verzamelbuizensysteem.

Medullaire Verzamelbuis

• Hier bevinden zich weinig intercalaire cellen.
• De cellen dragen bij aan het transport van elektrolyten, water en ureum.
• Hoe dichter bij de ductus Bellini, hoe langer de cellen.
• De permeabiliteit van de epitheliale cellen neemt af van de proximale tubulus naar de verzamelbuis.
• De proximale tubulus heeft dus minder strakke tight junctions en een lage elektrische weerstand.

Verzamelbuizensysteem

• Het systeem heeft 4 typen epitheelcellen in 2 subgroepen: één voor zuur-base evenwicht, de ander voor keukenzout- en watertransport.
• De epitheelcellen hebben aldosteronreceptoren (RAAS) die natriumkanalen in de apicale membranen reguleren.
• Dit zorgt ervoor dat de uitscheiding van keukenzout gelijk staat aan de inname.
• ADH zorgt voor waterkanalen in de apicale membranen van epitheelcellen.
• Weinig ADH bij veel waterinname leidt tot weinig waterreabsorptie.
• Veel ADH bij weinig vochtinname leidt tot veel waterreabsorptie.
• De interstitiële ruimte heeft een hoge osmolariteit (boven 1000 mOsm) waardoor water de tubulus verlaat.

Balans

• De water- en zoutbalans is belangrijk voor het voorkomen van oedeem en hypertensie.
• De nieren reguleren ook het zuur-base evenwicht, waarbij verstoring kan leiden tot acidose.
• Daarnaast wordt de balans van andere elektrolyten gereguleerd.

Hormonale Functie

• De nieren functioneren als endocriene organen met diverse functies.
• Renine behoort tot het RAAS-systeem en beïnvloedt de systemische bloeddruk.
• Activatie van vitamine D speelt een rol bij de calciumhuishouding.
• Secretie van erytropoëtine (EPO) draagt bij aan de ontwikkeling van rode bloedcellen.
• Afgifte van prostaglandinen en kininen spelen een rol bij de circulatie in de nieren.

Bloeddruk en Renine-Angiotensine-Aldosteron Systeem

• De ideale bloeddruk is 120/80 mmHg, hypertensie is 140/90 mmHg of hoger, hypotensie is 90/60 mmHg of lager.
• De bloeddruk is afhankelijk van de perifere weerstand en de cardiac output (hartminuutvolume).
• Cardiac output is het product van de hartslagfrequentie en het slagvolume.
• Er zijn drie systemen om de bloeddruk te verhogen:
• Zenuwstelsel en bloedvaten (snel): baroreceptoren activeren de sympathicus voor verhoogde hartslag en vasoconstrictie.
• Hersenen (langzaam): de hypofyse maakt ADH aan voor het vasthouden van vocht en verhoging van het bloedvolume.
• Nieren (langzaam): baroreceptoren in afferente arteriolen activeren renine-uitscheiding en het RAAS-systeem.

Renine-Angiotensine-Aldosteron Systeem (RAAS)

• Het RAAS heeft een direct effect op de nieren.
• Pro-renine en renine worden aangemaakt in de nier door de juxtaglomerulaire cellen.
• Renine zet angiotensinogeen om in angiotensine I, wat door ACE wordt omgezet in angiotensine II.
• Angiotensine II zorgt voor vasoconstrictie en de aanmaak van aldosteron in de bijnieren.
• Aldosteron zorgt voor natriumretentie in de niertubulus, waardoor er meer water wordt vastgehouden.
• Angiotensine II zorgt voor een dorstprikkel en samenknijpen van het efferente vat, wat de filtratiedruk verhoogt.
• Bij nierschade moet dit systeem geblokkeerd worden met angiotensinogeen-receptor-blokkers of ACE-remmers.

Bloeddrukverlagend Systeem

• Om een hoge bloeddruk te verlagen, gebruikt het lichaam natriuretische peptiden.
• Atriaal natriuretisch peptide (ANP) is het belangrijkst en wordt afgegeven bij uitrekking van de volume receptoren in het hart.
• ANP functies:
• Extra natrium uitscheiding.
• Vermindering van het dorstgevoel.
• Remming van ADH en aldosteron afgifte.
• Vasodilatatie.

Tubulair Transport

• De nieren hebben een hoog zuurstofverbruik door actief tubulair transport.
• De terugresorptie van natrium via de Natrium-Kalium-ATPase pomp vereist veel ATP.
• Natrium is het belangrijkste osmotisch actieve deeltje in de bloedbaan (ongeveer 140 mmol).
• 90% van de renale blood flow loopt door de cortex en slechts 10% door de medulla.
• De medullaire zuurstofspanning is veel lager is dan die in het arteriële bloed.

Innervatie

• De nieren worden volledig sympathisch geïnnerveerd.
• Sympathische vezels geven norepinefrine en dopamine af, wat leidt tot:
• Vasoconstrictie.
• Versterking van de reabsorptie van Na+.
• Stimulatie van secretie van renine.

Hemodynamiek van de Nier

• De nieren ontvangen 20% van de cardiac output.
• De Renal Blood Flow (RBF) is dus 0,2 x CO.
• De nefronen ultrafiltreren alleen het bloedplasma (ongeveer 55% van het totale bloedvolume).
• De Renal Plasma Flow (RPF) is dus (1-Ht) × RBF.
• De glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) is de hoeveelheid plasma die per tijdseenheid wordt geultrafiltreerd.
• Voor een gezonde volwassen man ligt de GFR rond de 125 ml/min of 180 L/24h.
• Van die 125 ml/min wordt 124 ml/min geresorbeerd, dus de diurese is 1 ml/min.
• De dagelijkse urineproductie is gemiddeld 1,5 tot 2 liter per dag.

Glomerulaire Filtratie

• De nier bestaat uit een bundel van essentiële gespecialiseerde bloedvaten.
• De renale bloedflow naar de nier is ongeveer één liter per minuut.
• De drijvende kracht achter de glomerulaire filtratie is hemodynamica.
• Door glomerulaire filtratie wordt 180 liter per dag en zo'n 125 ml per minuut gefiltreerd.
• Naarmate iemand ouder wordt, neemt deze filtratiesnelheid af, omdat nefronen bij het ouder worden degraderen.

Glomerulaire Filtratiesnelheid en Klaring

• De klaring van een stof is het (virtuele) plasmavolume dat in zijn geheel geklaard wordt van deze stof gedurende een gegeven tijd.
• De klaring wordt bepaald door de glomerulaire filtratiesnelheid (GFR), de tubulaire resorptie en de tubulaire secretie.
• De GFR is het totale volume van voorurine dat per tijdseenheid door alle glomeruli van beide nieren door het kaneel van Rouman gefilterd wordt.
• In de klinische praktijk wordt de estimated (geschatte) GFR uitgerekend.
• De MDRD-formule of de CKD-EPI-formule: op basis van het plasmacreatinine, de leeftijd, het geslacht en de etniciteit om de spiermassa (Ucreat) in te schatten. is vooral geschikt bij populatiestudies en is van prognostische waarde.
• Cockcroft-Gaultformule: schatting van de creatinineklaring op basis van het plasmacreatinine, de leeftijd, het geslacht en het lichaamsgewicht,wordt veel gebruikt voor berekening van geneesmiddelen doseringen.

Van Klaring naar Renale Plasmaflow

• Stof X moet voldoen aan de volgende voorwaarden om er de renale plasmaflow mee te kunnen berekenen:
• Stof X wordt volledig uit het plasma geklaard door de nieren.
• Stof X wordt vrij gefiltreerd en uitgescheiden (gesecerneerd).
• Er vindt geen reabsorptie plaats.
• Er is geen stof X traceerbaar in de niervene.
• Para-aminohippuurzuur (PAH) is een stof die aan deze voorwaarden voldoet. de klaring van PAH is gelijk aan de RPF.

Glomerulaire Ultrafiltratie

• Factoren die een rol spelen bij de ultrafiltratie zijn:
• De glomerulaire barrière: verloopt via grootte-, lading- en vormselectiviteit (Kleine deeltjes worden volledig gefiltreerd., Grotere deeltjes kunnen in gezonde toestand niet door de glomerulaire filtratiemembraan.)
• Starlingkrachten: de hydrostatische druk en de oncotische druk (De glomerulaire hydrostatische druk is verreweg de belangrijkste determinant van de GFR).

Renale Vaatweerstand, Renale Bloedflow en Filtratie

• De renale bloedflow wordt bepaald door de perfusiedruk en de totale renale vaatweerstand (afferent en efferent).
• De GFR wordt bepaald door de renale plasmaflow, balans tussen tonus in de afferente en efferente vaten en de filtratiefractie (FF).
• De afferente vaattonus is afhankelijk van:
• Myogene autoregulatie door de afferente arteriole.
• Tubuloglomerulaire feedback
• De efferente vaattonus wordt gereguleerd door het RAAS systeem.

Glomerulaire Hypertensie

• Bij mensen met diabetes mellitus, obesitas, hypertensie of bij het verlies aan nefronen, vindt er een verminderde regulatie plaats aan de afferente kant van de glomerulus.
• Hierdoor neemt het aanbod van bloed in de glomerulus toe en ontstaat een toegenomen ultrafiltratie en GFR.
• Als gevolg hiervan wordt het RAAS systeem geactiveerd.

Effect van NSAIDs en ACE-Remmers

• Veranderingen in het effectief circulerend volume (ECF) hebben verschillende effecten:
• Renine-angiotensine-aldosteron-as: angiotensine II zorgt vaak voor vasoconstrictie van de efferente arteriole, waardoor de druk in de capillairen toeneemt. (ACE-remmers grijpen aan op het angiotensine II systeem).
• Sympathische zenuwen
• Arginine vasopressine AVP (vroeger ADH genoemd)
• ANP
• Prostaglandine NSAIDs blokkeren prostaglandines en zorgen voor vasoconstrictie in de afferente arteriolen.
• Bij het gebruik van ACE-remmers in combinatie met NSAIDs daalt de druk en daardoor de GFR enorm, waardoor acute nierschade kan ontstaan.