Tübüler Geri Emilim
Böbreğin nefronlarından günde 180 litreye kadar sıvı geçtiğinden, bu sıvının ve içeriğinin çoğunun geri emilmesi gerektiği oldukça açıktır. Bu geri kazanım PCT, Henle halkası, DCT ve toplayıcı kanallarda gerçekleşir (aşağıdaki tablo ve aşağıdaki şekil). Nefronun çeşitli bölümleri, su ve spesifik solütleri geri emme kapasiteleri bakımından farklılık gösterir. Geri emilim ve salgılamanın çoğu konsantrasyon gradyanlarına bağlı olarak pasif bir şekilde gerçekleşirken, geri emilen veya kaybedilen su miktarı sıkı bir şekilde düzenlenir. Bu kontrol doğrudan ADH ve aldosteron tarafından, dolaylı olarak da renin tarafından sağlanır. Suyun çoğu PCT, Henle halkası ve DCT'de geri kazanılır. Yaklaşık yüzde 10'u (yaklaşık 18 L) toplama kanallarına ulaşır. Toplama kanalları, ADH'nin etkisi altında, dehidrasyon durumlarında içlerinden geçen suyun neredeyse tamamını geri kazanabilir veya aşırı hidrasyon durumlarında suyun neredeyse hiçbirini geri kazanamaz.
| Substans | PCT | Henle Döngüsü | DCT | Toplama kanalları |
| Glikoz | Neredeyse yüzde 100 yeniden emilir; Na+ ile ikincil aktif taşıma | |||
| Oligopeptitler, proteinler, amino asitler | Neredeyse yüzde 100 geri emilir; Na+ ile simport | |||
| Vitaminler | Yeniden emilir | |||
| Laktat | Yeniden emilir | |||
| Kreatinin | Salgılanır | |||
| Üre | Yüzde 50’si difüzyon yoluyla geri emilir; ayrıca salgılanır | Salgı, inen uzuvda difüzyon | Medüller toplayıcı kanallarda geri emilim; difüzyon | |
| Sodyum | Yüzde 65 aktif olarak geri emilir | Yüzde 25’i kalın çıkan uzuvda yeniden emilir; aktif taşıma | Yüzde 5 yeniden emilir; aktif | Yüzde 5 yeniden emilir, aldosteron tarafından uyarılır; aktif |
| Klorür | Reabsorbe edilir, Na+ ile simport, difüzyon | İnce ve kalın çıkan uzuvda yeniden emilir; çıkan uzuvda difüzyon | Yeniden emilir; difüzyon | Yeniden emilir; simport |
| Su | Yüzde 67’si solütlerle ozmotik olarak geri emilir | Yüzde 15’i inen uzuvda yeniden emilir; ozmoz | Yüzde 8’i ADH ile geri emilir; ozmoz | Değişken miktarlarda geri emilir, ADH tarafından kontrol edilir, ozmoz |
| HCO3– | Na+ ile yüzde 80-90 semport reabsorpsiyon | Yeniden emilir, Na+ ile simport ve Cl- ile antiport; çıkan uzuvda | Cl- ile geri emilen antiport | |
| H+ | Salgılanır; difüzyon | Salgılanır; aktif | Salgılanır; aktif | |
| NH4+ | Salgılanır; difüzyon | Salgılanır; difüzyon | Salgılanır; difüzyon | |
| Bazı ilaçlar | Salgılanır | Salgılanır; aktif | Salgılanır; aktif | |
| Potasyum | Yüzde 65 yeniden emilir; difüzyon | Yüzde 20’si kalın çıkan uzuvda yeniden emilir; simport | Salgılanır; aktif | Aldosteron tarafından kontrol edilen salgı; aktif |
| Kalsiyum | Yeniden emilir; difüzyon | Kalın çıkan uzuvda yeniden emilir; difüzyon | Paratiroid hormonu mevcutsa yeniden emilir; aktif | |
| Magnezyum | Yeniden emilir; difüzyon | Kalın çıkan uzuvda yeniden emilir; difüzyon | Yeniden emilir | |
| Fosfat | Yüzde 85 yeniden emilir, paratiroid hormonu tarafından inhibe edilir, difüzyon | Yeniden emilir; difüzyon |
Geri Kazanım Mekanizmaları
Maddelerin yeniden emilim veya salgılanma için zarlar boyunca hareket ettiği mekanizmalar arasında aktif taşıma, difüzyon, kolaylaştırılmış difüzyon, ikincil aktif taşıma ve ozmoz bulunur. Bunlar daha önceki bir bölümde tartışılmıştı ve bunları gözden geçirmek isteyebilirsiniz.
Aktif taşıma, bir maddeyi bir zar boyunca düşük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona taşımak için enerjiyi, genellikle ATP'nin fosfat bağında bulunan enerjiyi kullanır. Aktif taşıma çok spesifiktir ve taşınacak madde için uygun şekilli bir reseptöre sahip olmalıdır. Na+/K+ pompası tarafından Na+'ın hücre dışına ve K+'ın hücre içine aktif olarak taşınması buna bir örnektir. Her iki iyon da daha düşük bir konsantrasyondan daha yüksek bir konsantrasyona zıt yönlerde taşınır.
Basit difüzyon, bir maddeyi konsantrasyon gradyanında daha yüksek bir konsantrasyondan daha düşük bir konsantrasyona taşır. Enerji gerektirmez ve sadece çözünebilir olması gerekir.
Kolaylaştırılmış difüzyon, bir maddeyi konsantrasyon gradyanında aşağı doğru hareket ettirmesi bakımından difüzyona benzer. Aradaki fark, hareket için spesifik zar reseptörleri veya kanal proteinleri gerektirmesidir. Glikozun ve bazı durumlarda Na+ iyonlarının hareketi kolaylaştırılmış difüzyona bir örnektir. Bazı aracılı taşıma durumlarında, iki farklı madde aynı kanal protein portunu paylaşır; bu mekanizmalar simport ve antiport terimleriyle tanımlanır.
Simport mekanizmaları iki veya daha fazla maddeyi aynı anda aynı yönde hareket ettirirken, antiport mekanizmaları iki veya daha fazla maddeyi hücre zarı boyunca zıt yönlerde hareket ettirir. Her iki mekanizma da ATP pompaları tarafından sağlanan konsantrasyon gradyanlarını kullanabilir. Daha önce açıklandığı gibi, aktif taşıma bu şekilde başka bir maddenin taşınmasını sağladığında buna "ikincil aktif taşıma" denir. Böbreklerde glukoz geri emilimi ikincil aktif taşıma ile gerçekleşir. Tübüler bir hücrenin bazal zarındaki Na+/K+ ATPazlar Na+'ı sürekli olarak hücre dışına pompalayarak Na+'ın tübüler lümenden hücre içine hareket etmesi için güçlü bir elektrokimyasal gradyan sağlar. Luminal (apikal) yüzeyde, bir Na+/glukoz simport proteini hem Na+ hem de glukozun hücre içine hareketine yardımcı olur. Kotransporter, Na+ bazal zar Na+/K+ ATPazlar tarafından oluşturulan elektrokimyasal gradyandan aşağı doğru hareket ederken, glikozu konsantrasyon gradyanına karşı hücre içine taşır. Glikoz molekülü daha sonra kolaylaştırılmış difüzyon yoluyla bazal zar boyunca interstisyel boşluğa ve oradan da peritübüler kılcal damarlara difüze olur.
Homeostatik plazma konsantrasyonlarını korumak için Ca++, Na+, glukoz ve amino asitlerin çoğu nefron tarafından geri emilmelidir. Üre, K+, amonyak (NH3), kreatinin ve bazı ilaçlar gibi diğer maddeler atık ürünler olarak süzüntü içine salgılanır. Asit-baz dengesi akciğerler ve böbreklerin eylemleriyle sağlanır: Akciğerler vücudu H+'dan arındırırken, böbrekler H+ ve HCO3- salgılar veya geri emer (aşağıdaki tablo). Üre söz konusu olduğunda, yaklaşık yüzde 50'si PCT tarafından pasif olarak geri emilir. Gerektiğinde toplama kanallarında daha fazlası geri kazanılır. ADH, üre taşıyıcılarının ve aquaporin kanal proteinlerinin yerleştirilmesini tetikler.
| Substans | Filtrelenen miktar (gram) | Geri emilen miktar (gram) | İdrardaki miktar (gram) |
| Su | 180 L | 179 L | 1 L |
| Proteinler | 10–20 | 10–20 | 0 |
| Klor | 630 | 625 | 5 |
| Sodyum | 540 | 537 | 3 |
| Bikarbonat | 300 | 299.7 | 0.3 |
| Glikoz | 180 | 180 | 0 |
| Üre | 53 | 28 | 25 |
| Potasyum | 28 | 24 | 4 |
| Ürik asit | 8.5 | 7.7 | 0.8 |
| Kreatinin | 1.4 | 0 | 1.4 |
PCT'de Geri Emilim ve Salgılama
Böbrek korpüskülü kanı filtreleyerek kandan farklı olarak içinde hücre ve büyük proteinlerin bulunmadığı bir süzüntü oluşturur. Bu noktadan toplayıcı kanalların sonlarına kadar, süzme veya idrar oluşumu, gerçek idrar üretilmeden önce salgılama ve geri emilim yoluyla değişime uğramaktadır. İdrarı oluşturan maddenin değiştirildiği ilk nokta PCT'dir. Burada bazı maddeler geri emilirken, diğerleri salgılanır. "Geri emilir" teriminin kullanıldığına dikkat edin. Bu maddelerin tümü sindirim sisteminde "emilmiştir" - suyun yüzde 99'u ve nefron tarafından süzülen solütlerin çoğu yeniden emilmelidir. Geri emilen su ve maddeler peritübüler ve vasa rekta kapillerleri tarafından dolaşıma geri gönderilir. Glomerül ile peritübüler ve vasa rekta kapillerleri arasındaki farkı anlamak önemlidir. Glomerulus, kapiller damarlarının içinde nispeten yüksek bir basınca sahiptir ve bunu, afferent arteriyolü genişleterek ve efferent arteriyolü daraltarak sürdürebilir. Bu, sistemik kan basıncı değişse bile yeterli filtrasyon basıncını sağlar. Suyun peritübüler kapillerlere ve vasa rektaya hareketi öncelikle osmolarite ve konsantrasyon gradyanlarından etkilenecektir. Sodyum aktif olarak PCT'den hücreler arasındaki interstisyel boşluklara pompalanır ve konsantrasyon gradyanından peritübüler kapillerlere doğru difüze olur. Bunu yaparken su, kılcal damar içinde izotonik bir sıvı ortamını korumak için pasif olarak onu takip edecektir. Buna zorunlu su geri emilimi denir, çünkü su Na+'yı takip etmeye "mecburdur" (aşağıdaki şekil).
PCT'nin zarları boyunca nefronun diğer bölümlerine kıyasla daha fazla madde hareket eder. Bu maddelerin birçoğu (amino asitler ve glukoz) Na+ ile birlikte taşınmak için simport mekanizmalarını kullanır. Antiport, aktif taşıma, difüzyon ve kolaylaştırılmış difüzyon, maddelerin bir zarın bir tarafından diğer tarafına taşındığı ek mekanizmalardır. Hücrelerin iki yüzeyi olduğunu hatırlayın: apikal ve bazal. Apikal yüzey, bir boşluğun veya tüpün lümenine veya açık alanına, bu durumda PCT'nin içine bakan yüzeydir. Hücrenin bazal yüzeyi, hücrenin bağlandığı bağ dokusu tabanına (bazal zar) veya tabakalı bir hücre tabakası varsa bazal zara daha yakın olan hücre zarına bakar. PCT'de bazal zara karşı basit kübik endotelyal hücrelerden oluşan tek bir tabaka vardır. Pompa ve kanalların sayıları ve belirli tipleri apikal ve baziler yüzeyler arasında farklılık gösterir. Apikal zarda Na+ ile birlikte taşınan (simport mekanizması) maddelerden birkaçı Cl-, Ca++, amino asitler, glukoz ve PO3-4'tür. Sodyum, bazal zarda ATP kullanılarak aktif bir şekilde K+ ile değiştirilir. Apikal zarda bir simport mekanizması ile taşınan maddelerin çoğu bazal zarda kolaylaştırılmış difüzyon ile taşınır. En az üç iyon, K+, Ca++ ve Mg++, bitişik hücre zarları arasında yanal olarak difüze olur (transselüler).
Nefrona giren su, Na+ ve K+'nın yaklaşık yüzde 67'si PCT'de yeniden emilir ve dolaşıma geri döner. Glikoz, amino asitler ve vitaminler gibi diğer organik maddelerin neredeyse yüzde 100'ü normalde burada geri kazanılır. Dolaşımdaki glikoz seviyeleri, PCT'deki tüm glikoz taşıyıcılarının doygunluğa ulaşmasına yetecek kadar yüksekse, yani glikoz taşıma kapasiteleri aşılmışsa (taşıma maksimumu veya Tm) idrarda bir miktar glikoz görülebilir. Erkeklerde geri kazanılabilecek maksimum glikoz miktarı yaklaşık 375 mg/dk iken, kadınlarda yaklaşık 300 mg/dk'dır. Bu geri kazanım oranı yaklaşık 200 mg/dL'lik bir arteriyel konsantrasyona karşılık gelir. Aşırı yüksek şeker alımı idrarda kısa süreli şeker görülmesine neden olsa da, glikozüri görülmesi genellikle tip I veya II diabetes mellitus'a işaret eder. Glikozun PCT lümeninden interstisyel alana taşınması, ince bağırsak tarafından emilme şekline benzer. Hem glikoz hem de Na+ aynı yönde, interstisyel boşluğa doğru taşınmak üzere hücrenin apikal yüzeyindeki aynı simport proteinlerine eş zamanlı olarak bağlanır. Sodyum elektrokimyasal ve konsantrasyon gradyanında hücre içine doğru hareket eder ve glikozu da beraberinde götürür. Na+ daha sonra hücrenin bazal yüzeyinden aktif olarak hücre dışına, interstisyel boşluğa pompalanır. Glikoz, kolaylaştırılmış difüzyon yoluyla interstisyel boşluğa girmek için hücreyi terk eder. Glikozu hareket ettirecek enerji, bazal yüzeyde Na+'ı hücre dışına pompalayan Na+/K+ ATPaz'dan gelir. Cl- ve değişken miktarlarda Ca++, Mg++ ve HPO2-4'ün yüzde ellisi de PCT'de geri kazanılır.
Bikarbonat (HCO3–) geri kazanımı, asit-baz dengesinin sürdürülmesi için hayati öneme sahiptir, çünkü çok güçlü ve hızlı etkili bir tampon maddedir. Bu mekanizmayı katalize etmek için önemli bir enzim kullanılır: karbonik anhidraz (CA). Aynı enzim ve tepkime kırmızı kan hücrelerinde CO2 taşınmasında, midede hidroklorik asit üretiminde ve pankreasta mideden gelen asidik kimyayı tamponlamak için HCO3- üretiminde kullanılır. Böbrekte, CA'nın çoğu hücre içinde bulunur, ancak küçük bir miktarı hücrenin apikal yüzeyindeki zarın fırça sınırına bağlanır. PCT lümeninde HCO3- hidrojen iyonlarıyla birleşerek karbonik asit (H2CO3) oluşturur. Bu, enzimatik olarak katalize edilerek apikal zar boyunca hücre içine difüze olan CO2 ve suya dönüştürülür. Su, akuaporin su kanallarının varlığı nedeniyle yağ çift katmanlı zar boyunca ozmotik olarak hareket edebilir. Hücre içinde, bikarbonat iyonları (HCO3-) üretmek için ters tepkime meydana gelir. Bu bikarbonat iyonları Na+ ile birlikte bazal zar boyunca PCT etrafındaki interstisyel boşluğa taşınır (aşağıdaki şekil). Bu gerçekleşirken aynı zamanda bir Na+/H+ antiporter, Na+'ı geri kazanırken H+'ı lümene atar. Bikarbonatın geri kazanılabilmesi için hidrojen iyonunun nasıl geri dönüştürüldüğüne dikkat edin. Ayrıca, Na+/K+ pompası tarafından bir Na+ gradyanı oluşturulduğuna dikkat edin.
Solütlerin PCT lümeninden interstisyel boşluğa önemli ölçüde geri kazanımı, su geri kazanımını destekleyen bir ozmotik gradyan oluşturur. Daha önce de belirtildiği gibi su, akuaporin proteinleri tarafından oluşturulan kanallar aracılığıyla hareket eder. Bu proteinler tüm hücrelerde değişen miktarlarda bulunur ve hidrofobik yağ çift katmanlı zar boyunca bir geçiş yolu oluşturarak zarlar boyunca ve hücreler boyunca su hareketini düzenlemeye yardımcı olur. Toplayıcı kanalların zarlarındaki akuaporin proteinlerinin sayısının değiştirilmesi de kanın osmolaritesinin düzenlenmesine yardımcı olur. Pozitif yüklü birçok iyonun hareketi de bir elektrokimyasal gradyan oluşturur. Bu yük, negatif iyonların interstisyel boşluklara doğru hareketini ve pozitif iyonların lümene doğru hareketini teşvik eder.
Henle Halkasında Geri Emilim ve Salgılama
Henle halkası iki bölümden oluşur: kalın ve ince inen ve ince ve kalın çıkan bölümler. Kortikal nefronların ilmekleri böbrek medullasına çok fazla uzanmaz. Juxtamedullary nefronlar, bazıları medullanın çok derinlerine kadar uzanan değişken mesafelerde ilmeklere sahiptir. Döngünün inen ve çıkan kısımları, glomerül tarafından süzülen Na+ ve suyun çoğunun geri kazanılmasını sağlamak için oldukça özelleşmiştir. Oluşan idrar döngü boyunca hareket ettikçe, ozmolarite kanla izosmotik (yaklaşık 278-300 mOsmol/kg) durumdan hem yaklaşık 1200 mOsmol/kg'lık çok hipertonik bir çözeltiye hem de yaklaşık 100 mOsmol/kg'lık çok hipotonik bir çözeltiye değişecektir. Bu değişiklikler, inen uzuvda ozmoz ve çıkan uzuvda aktif taşıma ile gerçekleştirilir. Bu döngülerden geri kazanılan solütler ve su, vasa rekta yoluyla dolaşıma geri gönderilir.
İnen Halka
İnen ilmeğin çoğunluğu tek katlı yassı epitel hücrelerinden oluşur; ilmeğin işlevini basitleştirmek için bu tartışma bu hücrelere odaklanmaktadır. Bu zarlar, filtratta ozmolarite yaklaşık 300 mOsmol/kg'dan yaklaşık 1200 mOsmol/kg'a yükseldikçe suyun inen halkadan çevredeki interstisyuma sınırsız hareketine izin veren kalıcı akuaporin kanal proteinlerine sahiptir. Bu artış, nefrona giren suyun yüzde 15'ine kadarının geri emilmesiyle sonuçlanır. Burada az miktarda üre, Na+ ve diğer iyonlar da geri kazanılır.
Glomerülde süzülen çözünen maddelerin çoğu, yaklaşık yüzde 82'lik bir oranla suyun büyük bir kısmıyla birlikte geri kazanılmıştır. Oluşan idrar yükselen döngüye girdiğinde, idrar olarak algıladığınız şeyi oluşturmak için çözünen maddelerin konsantrasyonunda büyük ayarlamalar yapılacaktır.
Yükselen Halka
Yükselen halka çok kısa ince ve daha uzun kalın kısımlardan oluşur. Bir kez daha, fonksiyonu basitleştirmek için, bu bölümde sadece kalın kısım ele alınmaktadır. Kalın kısım fırça sınırı olmayan tek katlı kübik epitel ile kaplıdır. Akuaporin proteinlerinin yokluğu nedeniyle su için tamamen geçirimsizdir, ancak iyonlar, özellikle Na+ ve CL-, bir kotransport sistemi tarafından aktif olarak geri emilir. Bunun iki önemli etkisi vardır: Su tutulurken NaCl'nin uzaklaştırılması, DCT'ye ulaştığında hipoosomotik bir filtrata yol açar; NaCl'nin interstisyel boşluğa pompalanması böbrek medullasındaki hiperosmotik ortama katkıda bulunur.
Bazal zardaki Na+/K+ ATPaz pompaları elektrokimyasal bir gradyan oluşturarak apikal zardaki Na+/Cl- sempatizanları tarafından Cl- geri emilimini sağlar. Na+ hücrenin bazal tarafından interstisyel sıvıya aktif olarak pompalanırken, Cl- sızdıran sıkı bağlantılar yoluyla hücreler arasında paraselüler bir yolla Na+'yı lümenden interstisyel sıvıya kadar takip eder. Bunlar, belirli çözünen maddelerin konsantrasyon gradyanlarına göre hareket etmesine izin verdikleri yükselen döngü hücreleri arasında bulunur. Simporterlar aracılığıyla hücreye giren K+'un çoğu apikal zardaki sızdıran kanallar aracılığıyla lümene (konsantrasyon gradyanından aşağıya) geri döner. İnterstisyel boşlukta şimdi oluşan ortama dikkat edin: "Arka kapıdan çıkan" K+ ile, yükselen halkayı çevreleyen interstisyumda bir Na+ ve iki Cl- iyonu kalmıştır. Bu nedenle, ilmeğin lümenine kıyasla, interstisyel boşluk artık negatif yüklü bir ortamdır. Bu negatif yük katyonları (Na+, K+, Ca++ ve Mg++) lümenden paraselüler bir yolla interstisyel boşluğa ve vasa rektaya çeker.
Karşı Akım Çarpan Sistemi
Henle halkasının yapısı ve buna bağlı vasa rekta bir karşı akım çarpan sistemi oluşturur (aşağıdaki şekil). Karşı akım terimi, inen ve çıkan halkaların yan yana olmasından ve akışkanlarının zıt yönlerde (karşı akım) akmasından kaynaklanmaktadır. Çarpan terimi, medullanın derinliklerindeki üre ve Na+ konsantrasyonlarını artıran (çoğaltan) solüt pompalarının etkisinden kaynaklanmaktadır.
Yukarıda tartışıldığı gibi, çıkan halka NaCl'yi oluşan idrardan interstisyel boşluklara aktif olarak geri emer. Ayrıca, toplayıcı kanallarda üreyi interstisyel boşluklara aktif olarak pompalayan üre pompaları bulunur. Bu durum NaCl'nin vasa rekta yoluyla dolaşıma geri dönmesine neden olur ve medullanın derinliklerinde yüksek ozmolar bir ortam yaratır.
Amonyak (NH3) protein metabolizmasının toksik bir yan ürünüdür. Amino asitlerin karaciğer hepatositleri tarafından deamine edilmesiyle oluşur. Bu, amin grubu NH2'nin amino asitler parçalandıkça onlardan çıkarıldığı anlamına gelir. Ortaya çıkan amonyağın çoğu karaciğer hepatositleri tarafından üreye dönüştürülür. Üre sadece daha az toksik olmakla kalmaz, aynı zamanda Henle halkası ve toplama kanalları tarafından suyun geri kazanılmasına yardımcı olmak için kullanılır. Su, akuaporin kanalları aracılığıyla inen halkadan medullanın interstisyel boşluklarına serbestçe difüze olurken, üre de medullanın derinliklerine doğru inerken inen halkanın lümenine serbestçe difüze olur ve toplayıcı kanala ulaştığında oluşan idrardan büyük bir kısmı yeniden emilir. Böylece, Na+ ve ürenin bu mekanizmalarla interstisyel boşluklara hareketi medullanın hiperosmotik ortamını oluşturur. Bu karşı akım çarpan sisteminin net sonucu, dolaşımdaki hem suyu hem de Na+'ı geri kazanmaktır.
Glutamin amino asidi böbrek tarafından deamine edilebilir. Amino asitten gelen NH2, NH3'e dönüştürülüp PCT'nin lümenine pompalanırken, Na+ ve HCO3- bir simport mekanizması yoluyla böbrek piramidinin interstisyel sıvısına atılır. Bu işlem PCT hücrelerinde gerçekleştiğinde, ilave fayda idrarda net bir hidrojen iyonu kaybı (zayıf asit NH4+ oluşturmak için amonyakla kompleksleşir) ve kanda bir bikarbonat iyonu (HCO3-) kazanımıdır. Amonyak ve bikarbonat bire bir oranında değiş tokuş edilir. Bu değişim, vücudun asidi tamponlayıp dışarı atabilmesinin bir başka yoludur. İnen halkada akuaporin kanallarının bulunması, muazzam miktarlarda suyun halkayı terk ederek piramidin hiperosmolar interstisyumuna girmesini ve burada vasa rekta tarafından dolaşıma geri gönderilmesini sağlar. Döngü yukarı doğru döndüğünde, suyun döngüden çıkması mümkün olmadığından akvaporin kanalları yoktur. Bununla birlikte, kalın çıkan halkanın hücrelerinin bazal zarında, ATPaz pompaları Na+'ı aktif olarak hücreden uzaklaştırır. Apikal zardaki bir Na+/K+/2Cl- simporter pasif olarak bu iyonların pompa tarafından oluşturulan bir konsantrasyon gradyanıyla halkanın lümeninden hücre sitoplazmasına girmesine izin verir. Bu mekanizma, çıkan halkanın sıvısını nihayetinde yaklaşık 50-100 mOsmol/L'ye seyreltmek için çalışır.
DCT'den toplama kanalına geçişte, orijinal suyun yaklaşık yüzde 20'si ve sodyumun yaklaşık yüzde 10'u hala mevcuttur. Su geri emilimi için başka bir mekanizma olmasaydı, yaklaşık 20-25 litre idrar üretilirdi. Şimdi komşu kılcal damarlarda, yani vasa recta'da neler olduğunu düşünün. Karşı akım çarpan sistemini koruyan bir oranda hem çözünen maddeleri hem de suyu geri kazanmaktadırlar. Genel olarak kan, besin ve atıkların değişimine zaman tanımak için kılcal damarlarda yavaş akar. Özellikle vasa rektada, bu akış hızı iki ek nedenden dolayı önemlidir. Kan hücrelerinin hem çekilmeyecek hem de patlamayacak şekilde su kaybetmesine ve geri kazanmasına izin vermek için akış yavaş olmalıdır. İkinci olarak, hızlı bir akış çok fazla Na+ ve üreyi uzaklaştırarak çözünen maddelerin ve suyun geri kazanımı için gerekli olan ozmolar gradyanı yok edecektir. Böylece, karşı akım mekanizmasını korumak için yavaş akarak, vasa rekta inerken, Na+ ve üre kapillerlere serbestçe girebilirken, su serbestçe çıkar; yükselirken, Na+ ve üre çevredeki medullaya salgılanırken, su tekrar girer ve çıkarılır. Bu şekilde, sayısal akım mekanizmasını korumak için yavaş akış sağlanarak, vasa recta inerken Na+ ve üre serbestçe kapilere girebilirken su serbestçe çıkar; yükselirken ise Na+ ve üre çevredeki medullaya salgılanırken su yeniden girer ve uzaklaştırılır.
| İNTERAKTİF BAĞLANTI Karşı akım çarpan sistemi hakkında bilgi edinmek için bu videoyu izleyin. |
Distal Kıvrımlı Tübülde Geri Emilim ve Salgılama
Seyreltik formdaki idrar DCT'ye girdiğinde filtrelenmiş suyun yaklaşık yüzde 80'i geri kazanılmıştır. DCT (Distal Konvolüte Tübül), oluşan idrarın toplama kanallarına girmeden önce yaklaşık %10-15 daha fazla geri kazanılacaktır. Aldosteron, DCT ve toplayıcı kanalın bazal zarındaki Na+/K+ ATPaz miktarını artırır. Na+'nın toplayıcı kanal lümeninden dışarı hareketi, sıkı bağlantılar boyunca paraselüler bir yolla Cl-'nin lümenden interstisyel boşluğa hareketini teşvik eden negatif bir yük oluşturur. Peritübüler kılcal damarlar solütleri ve suyu alarak dolaşıma geri gönderir.
DCT hücreleri de süzüntüden Ca++ geri kazanır. Paratiroid hormonu (PTH) reseptörleri DCT hücrelerinde bulunur ve PTH'ye bağlandıklarında lüminal yüzeylerine kalsiyum kanallarının yerleştirilmesine neden olurlar. Kanallar, oluşan idrardan Ca++ geri kazanımını artırır. Buna ek olarak, Na+ hücre dışına pompalandıkça, ortaya çıkan elektrokimyasal gradyan Ca++'ı hücre içine çeker. Son olarak, kalsitriol (1,25 dihidroksivitamin D, D vitamininin aktif formu) kalsiyum geri kazanımı için çok önemlidir. Hücre içine Ca++ taşıyan kalsiyum bağlayıcı proteinlerin üretimini tetikler. Bu bağlayıcı proteinler aynı zamanda kalsiyumun hücre içindeki hareketi için de önemlidir ve bazolateral zar boyunca kalsiyumun ekzositozuna yardımcı olur. Bu noktada geri emilmeyen Ca++ idrarda kaybolur.
Toplama Kanalları ve Suyun Geri Kazanımı
Solütler, ana hücreler ve interkale hücreler olmak üzere iki farklı hücre tipi içeren toplayıcı kanalların zarları boyunca hareket eder. Bir ana hücre, sodyum ve potasyumun geri kazanımı veya kaybı için kanallara sahiptir. İnterkale bir hücre asit veya bikarbonat salgılar veya absorbe eder. Nefronun diğer bölümlerinde olduğu gibi, bu hücrelerin zarlarında da bir dizi mikro makine (pompalar ve kanallar) sergilenmektedir.
İdrar hacminin ve ozmolaritesinin düzenlenmesi, toplayıcı kanalların başlıca işlevleridir. Toplama kanalları, geri kazanılan su miktarını değiştirerek vücudun normal ozmolaritesinin korunmasında önemli bir rol oynar. Kan hiperosmotik hale gelirse, toplama kanalları kanı seyreltmek için daha fazla su toplar; kan hiposmotik hale gelirse, toplama kanalları daha az su toplar ve bu da kanın konsantrasyonuna yol açar. Bunu söylemenin başka bir yolu da şudur: Plazma ozmolaritesi yükselirse, daha fazla su geri kazanılır ve idrar hacmi azalır; plazma ozmolaritesi azalırsa, daha az su geri kazanılır ve idrar hacmi artar. Bu işlev arka hipofiz hormonu ADH (vazopressin) tarafından düzenlenir. Hafif dehidrasyon ile plazma ozmolaritesi hafifçe yükselir. Bu artış hipotalamustaki osmoreseptörler tarafından tespit edilir ve bu da arka hipofizden ADH salınımını uyarır. Plazma ozmolaritesi hafifçe azalırsa, bunun tersi gerçekleşir.
ADH tarafından uyarıldığında, aquaporin kanalları, toplayıcı kanalları sıralayan ana hücrelerin apikal zarına yerleştirilir. Kanallar medullaya doğru indikçe, çevrelerindeki ozmolarite artar (yukarıda açıklanan karşı akım mekanizmaları nedeniyle). Akuaporin su kanalları mevcutsa, su ozmotik olarak toplayıcı kanaldan çevredeki interstisyel boşluğa ve peritübüler kılcal damarlara çekilecektir. Bu nedenle, nihai idrar daha konsantre olacaktır. Daha az ADH salgılanırsa, daha az aquaporin kanalı açılır ve daha az su geri kazanılır, bu da idrarın seyrelmesine neden olur. Akuaporin kanallarının sayısı değiştirilerek, geri kazanılan veya kaybedilen su hacmi değiştirilir. Bu da kan ozmolaritesini, kan basıncını ve idrar ozmolaritesini düzenler.
Oluşan idrardan Na+ pompalandıkça, dolaşım için su pasif olarak geri kazanılır; vasküler hacmin bu şekilde korunması normal kan basıncının sürdürülmesi için kritik önem taşır. Aldosteron, anjiyotensin II uyarısına yanıt olarak adrenal korteks tarafından salgılanır. Son derece güçlü bir vazokonstriktör olan anjiyotensin II, kan basıncını artırmak için hemen işlev görür. Aldosteron üretimini de uyararak, damar hacmini (su geri kazanımı) koruyarak kan basıncını desteklemek için daha uzun süreli bir mekanizma sağlar.
ADH için reseptörlere ek olarak, asıl hücrelerin steroid hormon aldosteron için reseptörleri bulunur. ADH öncelikle su geri kazanımının düzenlenmesinde rol oynarken, aldosteron Na+ geri kazanımını düzenler. Aldosteron, ana hücreleri luminal Na+ ve K+ kanallarının yanı sıra hücrelerin bazal zarında Na+/K+ ATPaz pompaları üretmeleri için uyarır. Aldosteron çıkışı arttığında, oluşan idrardan daha fazla Na+ geri kazanılır ve su pasif olarak Na+'ı takip eder. Pompa Na+'u vücut için geri kazanırken, K+'u da oluşan idrara pompalar, çünkü pompa K+'u ters yönde hareket ettirir. Aldosteron azaldığında, oluşan idrarda daha fazla Na+ kalır ve dolaşımda daha fazla K+ geri kazanılır. Simport kanalları Na+ ve Cl-'yi birlikte taşır. Ana hücrelerdeki diğer kanallar Na+'un geri kazanımıyla doğru orantılı olarak toplayıcı kanala K+ salgılar.
İnterkale hücreler kan pH'ının düzenlenmesinde önemli rol oynar. Araya giren hücreler H+ salgılarken K+ ve HCO3- geri emer. Bu işlev, idrarın asitliğini artırırken plazmanın asitliğini düşürür.
Önceki Ders: İdrar Oluşumunun Fizyolojisi
Sonraki Ders: Böbrek Kan Akışının Düzenlenmesi
Yorumlar
Yorum Gönder