כליות- סינון וספיגה חוזרת

בעמוד זה ישנו פירוט מלא של מבנה הנפרון ותפקודו

נפרון

הנפרון נחלק לגלומרולוזיס אשר מכיל בתוכו את קופסית באומן אשר בנויה כל זיהיה סינון של פלזמה מכלי דם אל צינוריות המבנה של מערכת צינוריות זאת מורכבת מ: האבובית המקורבת, משם זה ממשיך ללולעת הנלי שמחולקת לחלק יורד ועולה ומשם לאבובית מרוחקת ולצינורית מאספת אשר מחוברת למספר נפרונים. בכל שלב של הצינורית הזו לאורך הנפרון מתקיימות פונקציות ספציפיות, הנושא רחב ועמוד זה נפתח בהבנתו.

גלומרולוס

תפקידו של אברון זה ליצור סינון בלחץ, הכוחות אשר פועלים מפורטים כאן:

חדירות

ישנה חדירה סלקטיבית דרך הדופן של נימי הגלומרולי, כתוצאה מכך, מולקולות גדולות ו / או טעונות שליליות יעברו בתדירות נמוכה בהרבה מאשר קטנות ו / או טעונות חיוביות. לדוגמה, יונים קטנים כמו נתרן ואשלגן עוברים בחופשיות, בעוד שלחלבונים גדולים יותר, כמו המוגלובין ואלבומין אין כמעט חדירות. המולקולות שאינן חודרות יוצרות לחץ הידרו סטטי שמונע מהנוזל לעבור בכדי להתגבר עליו ישנו לחץ הידרו סטטי, הלחץ האוסטמיתי בפלזמת הדם שבנימי הכליות 30 ממ"כ, הלחץ בפקעית על שם באומן זניח.

לחץ הידרו סטטי

ישנו הפרש בין קוטר הנימים הAפרנטים לנימים הEפרנטים וכתוצאה מכך ישנו לחץ הידרו סטטי שמאפשר סינון, כאשר הלחץ יורד מערכת וויסות של רנין אנגיוטנסין אלדוסרטון משמרת אותו.

למרות ההפרש בין הלחץ האוסטמוטי בתוך הנימים הגלומרולריים לבין הקפסולה של באומן ישנו לחץ הידרו סטטי שמזרז את הסינון. הלחץ בנימי הכליות גדול מזה של נימי הדם עקב הפעלת מנגנון, והוא 55 ממ"כ, כאשר הלחץ בגופיף באומן 15 ממ"כ.

טבלה מסכמת הכוללת חישוב של לחצים והפרשם הכולל:

55	Pgc הוא הלחץ ההידרוסטטי הנימי הגלומרולרי
15	Pbc הוא הלחץ ההידרוסטטי של הקפסולה של באומן
30	πgc הוא הלחץ האוסטמוטי הנימי הגלומרולרי
זניח	πbc הלחץ האוסטמוטי של הקפסולה של באומן
תוצאת חישוב Pgc -Pbc -πgc
10	55-15-30

כאשר ישנו לחץ של 10 ממ"כ זה מאפשר לכליות לתפקד ולהגיע לקצב סינון הפלסמה של 180 ליטר ליממה = 125 מ"ל / דקה.

התסנין שעובר אל הקפסולה שעל שם באומן זורם אל צינורית מרכזית בנפרון אשר מנגנון פעולתה מפורט כאן

המשגות בנושא הנפרון:

ספיגה טרנס/אינטרא צלולרית- ספיגה אשר עוברת דרך הדופן של צינור הנפרון.

ספיגה פראצלולרית- ספיגה אשר עוברת בין התאים בדופן הנפרון ולא דרכם.

חלק לומינלי- החלל בפנים הצינור

האבובית המקורבת –

באבובית המקורבת נספגים בחזרה 50–60 אחוזים מהנתרן המסונן, כל הגלוקוז וחומצות האמינו, 80 אחוזים מהזרחן, 80 אחוזים מהביקרבונט, ו-50 אחוזים מהסידן. ספיגה חוזרת של מים לגוף מתבצעת שתי דרכים- בין התאים (פארא-צלולרית- 30 אחוזים מהספיגה החוזרת) ודרך התאים (אינטרא צלולרית- 70 אחוזים מהספיגה)- על ידי תעלות מים מסוג אקווהפורין 1 (תעלות דומות מסוג 2 נמצאות בצינור המאסף והן תלויות בפעילותו של הורמון נוגד השתנה.

משאבות ונשאים

משאבת נתרן-אשלגן:

המשאבה המרכזית שנמצאת על הממברנה הבאזו-לטרלית היא משחלף נתרן/אשלגן ATP. משאבה זו מכניסה שני יוני אשלגן לתא, ומוציאה תמורתם שלושה יוני נתרן אשר נספגים בחזרה בגוף. כתוצאה מכך נוצר כוח מניע למשאבות הנמצאות בצד הפנימי של צינור האבובית.

סימפורטרים:

למשל סימפורטר נתרן-גלוקוז, או נתרן-חומצות אמינו: נמצאים בצד הפנימי של האבובית, (המחצית הראשונה) הנתרן עובר בפעפוע, כאשר גלוקוז או חומצות אמינו עוברות בהעברה משנית יחד עם הנתרן. באותו האופן, סימפורטר נתרן-פוספט (אשר מושפע ספציפית מפעילות של PTH ומרמת הזרחן בדם- אשר מעכבים את המשאבה)

אנטיפורטר נתרן-מימן

בכניסה של נתרן לעומת יציאה של מימן. המימן בתורו יוצר יחד עם ביקרבונט (והאנזים קרבוניק אנהידרז) מים ופחמן דו-חמצני. הפחמן הדו-חמצני נכנס חזרה לתא ונהפך שוב לביקרבונט אשר יוצא מהתא באמצעות סימפורטר נתרן/ביקרבונט.

ספיגה פרצלולרית:

חלק מהתסנין עובר בין התאים: למשל, חלק מהאשלגן עובר ספיגה מחדש בדרך פרצלולרית, (וחלק בתוך תעלה בתוך התא) כמו גם כלור ואניונים נוספים. במחצית השנייה של האבובית המקורבת, נתרן עובר ספיגה באופן פארא צלולרי יחד עם כלור.

ספיגה טרנסצלולרית-

מים עוברים דרך תעלות מים מיוחדות, (מלבד העברתם במנגנון טרנסצלולרי) אוריאה עוברת בפעפוע יחד עם המים (משנית לספיגת המים).

מנגנון גרירת הממס- solvent drag:

המים זורמים בספיגה חוזרת לאבובית, כתוצאה מספיגת הנתרן, והם גוררים איתם מומסים כגון אשלגן, סידן ומגנזיום.

לולעת הנלי

לולאת הנלה, האחראית בעיקרה למיהול התסנין (הפילטרט). כתוצאה מהספיגה החוזרת של מלחים ומומסים יש ירידה בריכוז של נוזל האבובית, עד לערך הנמוך מ-150 מיליאוסמול.
לולאת הנלה היא המשכית לאבובית המקורבת, מורכבת מזרוע יורדת דקה ומזרוע עולה. הזרוע העולה מורכבת מחלק תחתון דק ומחלק עליון עבה, המהוות כמחצית מהזרוע. דפנות הזרוע היורדת עבירים באופן פסיבי למים ולמומסים המפעפעים דרכן ונספגים בחזרה לגוף, כחמישית מהמים המסוננים נספגים בחזרה דרך הזרוע היורדת הדקה בנוסף לכמויות לא משמעותיות של מומסים.
דפנות הזרוע העולה אטומים למעבר מים אך מאפשרים מעבר מומסים, בחלקה העבה של הזרוע העולה מתבצעת ספיגה חוזרת אקטיבית של כרבע מהנתרן, מהכלור ומהאשלגן שבתסנין. כמויות משמעותיות נוספות של מגנזיום, ביקרבונט וסידן נספגות בחזרה מאותו אזור. תוך כדי הספיגה החוזרת, מופרשים יוני מימן לתוך התסנין.

משאבות, תעלות ונשאים

משאבת נתרן-אשלגן

בדומה למשאבה באבובית הקרובה (טובול פרוקיסמלי) אשר פועלת על ATP (הובלה פעילה), כאן המשאבה מוציאה חזרה לדם נתרן אחד ומחזירה אשלגן. משאבה זו יוצרת ריכוז נמוך של נתרן בתא ובכך היא יוצרת מפל כימי (מפל ריכוזים) המעודד תנועת נתרן.

משאבת נתרן-אשלגן-כלוריד Na-2Cl-K

מנגנון הובלת-נגד זה נמצא בצד הלומינלי, הצד הפונה פנימה, ומצמד את התנועה של יון נתרן אחד לזו של שני יוני כלור (כלוריד) ויון אשלגן, אשר נכנסים כולם לתא מהלומן. הגורם קובע המהירות של המשאבה הוא הכלוריד. כשיש מיעוט של כלור בנוזל האבובית, היא לא תפעל. החלק היורד של הלולאה מקביל לחלק העולה מושפע מהעלייה בריכוז האלקטרוליטים משום שהוא חדיר למים מפריש מים בתגובה לעליה בלחץ אוסטמוטי.

תעלות אשלגן

בצד הלומינלי של הלולאה מתבצעת העברה בפעפוע של אשלגן בחזרה אל נוזל האבובית (השתן) (התעלות נקראות תעלות ROMK). התעלות אינן תלויות מתח אבל המתח האלקטרו שלילי בין הצדדים הוא שמוביל

משאבת נתרן-מימן

בצד הלומינלי של התעלה. בתוך התא פועל האנזים קרבוניק אנהידראז, אשר מייצר ממים ומפחמן דו-חמצני מימן,אשר יוצא החוצה בתמורה לכניסת נתרן, וביקרבונט אשר חוזר חזרה לדם. משאבות אלו מעלות את

העברה פאראצלולרית (בין תאית)

לאחר שאשלגן נכנס לדופן הצינור במשאבות ויצא לכוון החלל הפמיני בתעלות ROMK, נוצר הפרש בין החלק הפמיני של הצינור לבין החלק החיצוני כאשר ישנו יותר מטען אלקטרו חיובי בצינור, כוח זה הוא כוח מניע חשוב אשר מפעיל את הספיגה החוזרת של קטיונים אחדים, בהם סידן ומנגזיום. ולכן

אבובית מרוחקת

האבובית המרוחקת והצינור המאסף סופגים בחזרה כ- 7% מהמלח שהסתנן, מפרישים לאבובית כמויות של אשלגן ומימן, וסופגים בחזרה כ- 17% מהמים. ספיגת המים תלויה בריכוז הורמון נוגד השתנה- ADH. באופן כללי, הנפרון הדיסטלי מורכב מרבעה חלקים: הטובול הדיסטלי, המקטע המקשר- connecting segment, הצינור המאסף הקורטיקלי (שנמצא בקורטקס) והצינור המאסף המדולרי (שנמצא במדולה). בנפרון הדיסטלי מתבצע ה"כוונון הסופי" של נפח והרכב השתן ובאמצעות, בין היתר, בקרה הורמונלית. הקטע המוקדם של האבובית המרוחקת סופג בחזרה נתרן, כלור וסידן, ואינו חדיר למים, בקטע המאוחר יותר של האבובית המרוחקת ובצינור המאסף יש שני סוגים של תאים- תאים ראשים- principal cells- אשר סופגים בחזרה נתרן ומים, ומפרישים לחלל האבובית אשלגן, ותאי ביניים- intercalated cells- אשר מפרישים מימן וסופגים בחזרה ביקרבונט (או מפרישים ביקרבונט- ממלאים תפקיד חשוב בוויסות מאזן חומצה ובסיס).

סימפורטר נתרן-כלור

על הצד הלומינלי: כלור ונתרן נכנסים לתא.

תעלת סידן

בצד הלומינלי: מעבירה סידן לתוך התא. העברת הסידן מהצד הלומינלי נעשית באופן עקיף על ידי מערכת התלויה בהורמון בלוטת יותרת התריס- PTH באופן בו ההורמון פועל כאשר יש מחסור בסידן בגוף (ראה- פיזיולוגיה של סידן, על ידי קישורו למערכת של אדנין ציקלאז אשר קיימת על הממברנה הבאזו לטרלית- כתוצאה מפעילות המערכת מיוצר חלבון אשר יודע לקשור סידן- CBP, אשר בעזרתו הסידן נכנס לתא מהצד הלומינלי.

משאבת נתרן-אשלגן התלויה ב- ATP- בצד הבאזו-לטרלי:

בדומה ללולאת הנלה.

אנטיפורטר נתרן-סידן בצד הבאזו לטרלי:

הנתרן חוזר בחזרה בעוד שהסידן יוצא לדם.

תעלת כלור

על הצד הבאזו-לטרלי.

צינורית מאספת

הצינורית המאספת סופגת רק 2.5% מהנתרן שעבר סינון, אך היא אחראית על קביעת הריכוז הסופי של נתרן בשתן ועל חלק משמעותי מהפרשת האשלגן.

בצינורית המאספת- תאים מסוג principal cells:

תעלת נתרן מסוג (אינס)ENAC, תעלת אשלגן ותעלת מים בחלק הלומינלי.

משאבת נתרן-אשלגן הפועלת על ATP בחלק הבאזו לטרלי: אשר מוציאה נתרן בחזרה לדם ומחזירה אשלגן לשתן. משאבה זו מתווכת על ידי אלדוסטרון אשר מחיש את פעילותה, ומעלה את כמות תעלות הנתרן על הממברנה הלומינלית.

תעלות מים הפועלות על ידי הורמון נוגד השתנה ADH.

בצינורית המאספת- תאים מסוג intercalated cells: (סוג A)

משאבת מימן הפועלת על ATP בחלק הלומינלי.

אנטיפורטר ביקרבונט-כלור- הביקרבונט חוזר לדם והכלור יוצא אל השתן. (בתאים מסוג B מתבצעת הפרשה לשתן של ביקרבונט).