Dierfysiologie HC uitgewerkt D2
Inhoudsopgave
HC1: Excretie H19 (11) ...................................................................................................................................... 2
HC2: Excretie H20 (10) .................................................................................................................................... 13
HC3: Spijsvertering deel 1 (15) ....................................................................................................................... 23
HC4: Spijsvertering deel 2 (10) ....................................................................................................................... 38
1
,HC1: Excretie H19 (11)
Layout
• Evolutie van de nieren van gewervelde dieren
• 19.1 Functies van de nieren
• 19.2 Anatomie van het urinestelsel
• 19.3 Overzicht van de nierfunctie
• 19.4 Filtratie
• 19,5 Reabsorptie
• 19.6 Secretie
• 19,7 Excretie
• 19.8 Mictie
Evolutie van de nieren van gewervelde dieren
De anatomie van de nieren van gewervelde dieren (en zelfs van zoogdieren)
zijn divers
• Onze vorm is best uitzonderlijk. Dolfijnen en ossen hebben andere
nieren; meer gelobd (meer globulair), die van ons zijn de lobben aan
elkaar gegroeid
De nier door evolutie: de ontwikkeling van de ontogenie
• De evolutie van de nieren komt door ontogenie
o Pronephros (anterior)→ mesonephros→ metanephros (posterior)
• Nieren kwamen eerst uit pronephros, later uit mesonephros en daarna zoals bij ons
uit metanephros. De aanmaak van de nieren schruift dus steeds wat naar achteren
door de evolutie heen. Dit komt omdat de vroege nieren vrij simpel zijn en dat de
latere landdieren ook complexere structuren vormen uit de mesonephros.
• Wordt gevormd uit intermediare mesoderm
• Pronephros worden nieren in de hele primitieve vertebraten.
• In de wat hogere vertebraten (been- en kraakbeenvissen) wordt de
pronephros aangelegd en verdwijnt weer. De mesonephros wordt
dan in de ‘adulte’ fase aangelegd en blijft werken als de nier.
• Reptielen, vogels en zoogdieren maken een laatste stadium, de metanephros. De
pronephros heeft hier meer een signaalfunctie, is verder niet functioneel en weinig
aanwezig. Mesonephros wordt ook aangelegd als tussenstadium, de functie hiervan
is dat het buisensysteem wat is aangelegd wordt omgebouwd in het
voortplantingsysteem. Metanephros is in de adulte fase en heeft de echte
nierfunctie.
Evolutie van de aanwezigheid van nierelementen (nefronen)
• Vissen en amfibien hebben simpele buissysteem. Reptielen maken hun hele
leven nefronen aan maar verschillen weinig van functie met die van de vissen
en amfibien.
• Het kapsel van Bowman
• De lus van Henle: krijgt belangrijke functie, daarom is die vooral bij vogels en
zoogdieren aanwezig/sterk ontwikkeld. Hiermee kunnen ze het excretieproduct
concentreren → hogere osmotische waarde krijgen
2
, o Bij vogels zie je twee varianten: nieren die bijna geen lus van Henle hebben
(reptieltype nefron) en nieren die dit wel hebben (zoogdiertype neforn),
net zoals bij zoogdieren
o Lus van Henle reapsorbeert water. Vogels die in natte gebieden leven
hebben deze dus niet zo ontwikkeld
• Proximale tubulus (PT), Intermediate Segment (IS), Distale tubulus (DT), Collecting
Tubule (CT). (welke onderdelen welk dier wel of niet heeft kan verschillen)
19.1 Functies van de nieren
Functie van de nieren
• Homeostatische regulatie
o Regulatie van het extracellulaire vloeistofvolume en dus ook de bloeddruk.
o Osmolariteit
o Ionenbalans (Na+, K+, Ca2+)
o pH (reguleren aantal H+/protonen)
• Excretie van afvalstoffen
o Metabolische afvalstoffen
o Xenobiotica (lichaamsvreemde stoffen)
• Productie van hormonen
o Erytropoëtine (EPO)
o Renine (RAAS)
o Prostaglandine
o Calcitriol (vitamine D)
19..2 Anatomie van het urinestelsel
Anatomie van het urinestelsel
• Nieren zijn bilateraal aangelegd, halverwege de romp
• Urine via urether naar urineblaas, dan via urethra (urine buis) naar buiten
het lichaam
• Nieren hebben eigen doorbloeding door aftakking van aorta (renale arteriën) en zijn
verbonden met de inferior vena cava (Renale venen)
Anatomie structuur van de nier
• Cortex = buitenste laag
o In de cortex zitten de glomeruli.
o corticale nefronen
• Medulla = merg, binnenste
o In de medulla zitten de lussen van Henle en
afvoerbuizen.
o juxtamedullaire nefronen (liggen in cortex en medulla)
▪ Zijn van belang bij waterreabsorptie
• Komt doordat de lus van Henle naar de medulla loopt. Hoe dieper de nefron in de
medulla, hoe sterker de lus van Henle
o De osmolariteit in de medulla is hoog en wordt hoger hoe dieper je de
medulla in gaat. Zo kunnen we met een trucje water terugwinnen
• Alle voorurine wordt verzameld in de papillen in het nierbekken (renal pelvis) naar
primaire urine buis
3
,Section sample, waar is het gesneden?
• Je ziet glomeruli en die zie je eigenlijk alleen in de cortex! en je ziet geen lus van
henle (is aanwezig in medulla). Dus dwarsdoorsnede is gemaakt in cortex
Relatief dikkere medullas correleren met de urineconcentratie
• De concentratie van de urine heeft te maken met de lussen van
Henle. Deze zitten in de medulla. De dikte (diepte) van de
medulla zegt dus iets over het concentrerend vermogen:
o hoe dikker de medulla→ hoe langer de lus van henle van
juxtamedullaire nefronen zijn ->hoe sterker de urine
geconcentreerd kan worden -> als je meer water
terugwint, heb je dus een hogere concentratie in urine wat overblijft
• De dikte van de medulla kan je ook koppelen aan leefomstandigheden. In de woestijn
moeten dieren zoveel mogelijk water vasthouden, dus moet de urine geconcentreerd
zijn en moet de medulla dik zijn. In aquatische milieus is dit juist het
tegenovergestelde. (Hoe kleiner je bent, hoe dikker in verhouding de medulla)
Renal papillen en pelvis: sterk ontwikkeld bij soorten die inheems zijn in droge habitats
• Renal papilla = alles van de medulla komt samen in de renale papilla. Dieren die in
droge omstandigheden leven hebben een ‘prominente’/sterk ontwikkelde papilla die
zelfs iets doorgaat tot in de ureter. In de nierpapil lopen ook gedeeltelijk de lussen
van Henle (droge omstandigheden). De nierpapillen kunnen ook een andere grootte
hebben
• Wij hebben osmolariteit van 300 ml Osm maar kan geconcentreerd worden tot 1200
De tubular elementen van de zoogdier nier
• Nefron:glomerulus, distale en proximale tubulus, een verzamelbuis, lus van Henle
• Als je de structuur van de nier pakt zie je ene kluw van opgepropte bol van
capillairen die in kapsel van Bowman zit. Dit is de glomerulus
• Bloed komt aan via afferente arteriolen naar glomerulus, dan naar efferente
arteriolen-> dan naar peritubular capillairen (capilairen langs de proximale en
distale tubuli)-> dat vertakt zich verder in de vasa recta (vaten netwerk dat langs
de lus van henle ligt).
• Er zijn smalle en dikke delen in de buizen→ te maken met type epitheel en het
volume wat verandert. Als het volume kleiner is, is dun epitheel beter voor relatief
makkelijkere diffusie. Bij verzamelbuis dikker kubisch epitheel; zal actieve
uitwisseling zijn i.p.v. passief via diffusie
Vascularisatie via de nier
• Renal artery naar de nieren. Tussen de segmenten lopen ook arterien
(segmental artery), deze lopen naar interlobare artery en vertakken dan en
komen als afferente arteriolen bij de glomerulus (cappilairen) aan.
• Bloed gaat dan de glomerulus uit via de efferente arteriolen en kan dan
twee routes op. Hij kan langs de proximale en distale tubuli lopen dan is het
peritubulair capilairen (cortical nefron) of het wordt juxtamedullary nefron
als het langs de lis van henle loopt via de vasa recta
• Dit wordt weer verzameld in vergelijkbaar ader systeem terug naar renal vein
4
, • Vanaf efferente arteriolen zijn er dus twee opties:
o Peritubular capillair (vaten lopen langs de tubuli)
o Vasa recta (vaten die langs de lussen van Henle gaan)
• De glomerulus en vasa recta en peritubular capillairen zijn capilairbedden
• Dat maakt dit systeem heel bijzonder: het passeert twee capillairbedden
i.p.v. één→ heet poortadersysteem
• Je hoeft de 1 na eerste 3 en 1 na laatste 3 aderen niet te kennen kwa naam.
Het systemische renal portaalsysteem (renaal bloeddsysteem)
• Zijn ook dieren die een tweede poortadersysteem hebben maar dit ligt dan buiten de
nieren-> systemisch renal portal system. De caudale capillairbedden en
vervolgens capillairbed nieren
• Renal portal system = venous bloed van het staartgedeelte van het
lichaam gaat eerst langs de nieren en daarna pas naar de rest vd
circulatie. Dit systeem kan geshunt worden (dicht/open).
• Alle vertebraten (behalve zoogdieren): het veneuze bloed komt vanuit het
caudale deel van het lichaam naar de nieren
o Zij gebruiken de achterkant van hun lichaam anders: zij kunnen
meteen hun bloed afdoen van hun afvalstoffen voor het naar de
rest van het lichaam stroomt
o Wij hebben wss een nog beter, succesvoller aangepast hoge
bloeddruksysteem en daarom hebben wij dat systeem niet nodig.
• Bloed wat uit caudale deel lichaam terugkomt, wordt volledig geleid via de nieren en
gaat dan terug naar het hart als de shunts dicht zijn.
• Plaatje: ringstructuur te zien. Kleppen gaan open, bloed gaat de vena cava in.
• Als de kleppen dicht gaan (autonome controle), dan gaat het bloed de blauwe
zijwegen in en komt het in de nieren, het wordt gefiltreerd en gaat later via de renale
venen weer terug naar de vena cava. Maar stimuli voor de shunts is niet helemaal
duidelijk.
o De foto van de xray: is de shunt open of dicht?→dicht
• Diergeneeskunde: medicatie wat toxisch is voor de nieren wordt dus niet in de
achterpoten toegediend, zodat de toxicanten niet door de nieren gaat.
19.3 Overzicht van de nierfunctie
Uitscheiding via het nefron door bewegingen van opgeloste stoffen
• E = excretie van urine hoe wij het in de wc zien
• De urinaire excretie van een stof hangt af van zijn filtratie -reabrosptie + secretie
• Het bloed wordt gefiltreerd in de glomerulus (zijn er 1000’en van)
• Het filtraat wat eruit komt heet ultrafiltraat en dat wordt het eerste
voorurine. Samenstelling grotendeels hetzelfde zoals in het
bloedplasma zit
• Nadat een deel ervan in de nefron terechtkomt, gaat het de
efferente nefronen voorbij naar de peritubulaire capillairen
• Daarna komt reabsoprtie. De belangrijke stoffen worden weer terug
het lichaam in gereabsorbeerd. Als er nou een overschot is, wordt die
reabsorptie minder actief
5
, • Er zijn ook stoffen die minder goed gefiltreert kunnen worden, maar die we wel wilen
dat het lichaam verlaat→ gaat via secretie eruit
• Bij dit systeem kan veel gefilteerd worden; veel belangrijke stoffen komen in de
voorurine, maar die kunnen gereabsorbeerd worden (kost wel energie). Moeten dus
transporters evolueren die actief stoffen kunnen transporteren. Dit is blijkbaar vaak
nodig geweest telkens als er een nieuwe stof kwam
19.4 Filtratie
De filtratiefractie (volume)
• 20% van het volume gaat verloren na filtratie en 80% van
het bloed gaat verder naar de efferente arteriolen
• Van de 20% wordt 19% terug gereabsorbeerd. Minder
dan 1% wordt uiteindelijk uitgescheiden, dus 99% wordt
behouden in het lichaam (tenzij je bvb veel alcohol drinkt,
dan veel plassen voor behouden osmolariteit
• Er gaat 180L bloed naar de nieren in een dag (35x je bloedvolume)
Het glomerulaire filter is zowel een ladings- als een grootte barrière
• Bloed wordt gefiltert in glomerulus en het filtraat komt uit in kapsel van bowman
• Het endotheel zelf is ook gevensterd. Zitten ruimtes in waar bloed langs kan
stromen en zo gefilterd kan worden. Als het erlangs gaat komt het lang
3 lagen.
• De glomerulus is een capillair. Deze drie lagen zijn de filter:
o 1. Gefenestreerd endotheel
▪ Bevat porien wat dus barrière is voor grootte
o 2. glomerulair basement membraan
▪ glycocalyx laagje is negatief geladen dus negatieve deeltjes komen
barrière moeilijk over en moeten via secretie eruit)
o 3. Podocyten (bevat uitlopers (processes) van podocyten met spleten die als
kruisende vingers langs elkaar komen en zo kleine spleetjes maken)
▪ Dit is een mechanische barrière voor de grootte van de moleculen.
• Basaal membraan bestaat uit epitheelcellen dicht op elkaar voor barrierefunctie.
Bestaat uit matrixeiwitten die ondergrond creëren voor epitheelcellen
• Stoffen door de barrière is afhankelijk van:
o Molecuulgewicht (~70kD)
o Grootte/radius eiwitten (grootte er moeilijk overheen)
o Lading (- moeilijk er overheen)
• Dus water en ionen gaat makkelijk er overheen, suikers en aminozuren ook, maar
grote eiwitten niet.
• Een kleiner molecuul kan er makkelijk doorheen dan een groter molecuul. Maar als
het kleine molecuul een negatieve lading heeft en een groot molecuul een positieve,
dan kan het grote molecuul er beter doorheen dan de kleine→ alle 3 de lagen
hebben een negatieve lading dus een negatief molecuul wordt afgestoten
6
,Het nefron wijzigt het vloeistofvolume en de osmolariteit
• Filtraat is vrijwel identiek aan plasma in het renal corpuscle
• Bowmans capsule: Filtratie
• Proximale tububli: Reabsorptie en secretie
o Ongeveer 70% van het filtraat wordt gereabsorbeerd door
de proximale tubuli (opgeloste stoffen en water)
o Op de cellen van de proximale tubulus heb je een brush
border (microvili), oppervlakte vergroting.
• Lus van Henle: Reabsorptie
o Filtraat in de lus van Henle, eerst concentratie en daarna
verdunning van urine
o In dalende deel wordt passief water terug gereabsorbeerd door de hoge
osmolariteit in het interstitiele weefsel. Dit hoog geconsentreerde water gaat
naar het stijgende deel. In het stijgende deel (ondoorlaatbaar voor water) is
er actieve reabsorptie van ionen wat dus die de osmolariteit van de
interstitiele weefsel verhoogd. Hierdoor gaat de osmolariteit van de urine
weer omlaag. (dit gebeurt eerst passief en later steeds meer actief).
• Distale tubulus: reabsorptie en secretie
o Vergelijkbare functies als de proximale buis
• Verzamelbuis: voor reabsorptie en secretie
o In de verzamelbuis is er veel reabsorptie van water via aquaporines
o ADH bindt ADH receptor -> aquaporines worden aangelegd in het membraan.
Dus als er veel ADH is, wordt de verzamelbuis heel doorlaatbaar voor water,
en kan het water dus uit het lumen naar het hypertone merg heen.
• Het is makkelijkst om alles te filtreren en alleen de goeie stoffen terug te winnen,
want die blijven door de evolutie heen vrijwel hetzelfde, terwijl de afvalstoffen erg
kunnen gaan verschillen en dus meer moeite kost om specifiek eruit te halen.
De glomerulaire filtratiedruk/snelheid (GFR)
• GFR is de volume van vloeistof gefiltreert in nefronen per tijdseenheid
• De twee Starlingkrachten spelen hiebrij ene rol: de hydrostatische druk in
bloed (Ph) en in het kapsel (Pfluid) en de colloïd-osmotische druk (π).
• GFR wordt bepaald door Netto filtratie druk en filtratie coëfficient
o Netto filtratie druk. Netto filtratie druk= Ph- π -Pfluid
o Filtratie coëfficient. Dit wordt weer bepaald door
▪ Slit oppervlaktegebied en Filtratie-barrière permeabiiliteit
▪ Het zegt dus iets meer over de filter zelf ipv het filtraat. De
permeabiliteit is erg hoog omdat alle drie de lagen permeabel
zijn. De oppervlakte is ook erg groot: de glomerulus is een erg
gekronkeld bloedvat en heeft dus veel contactoppervlak
• bij verschillende bloeddrukken tussen 80 en 180mmHg zie je dat de GFR
constant gehouden kan worden. Dit is belangrijk omdat je anders bijv bij te
hoge bloeddruk te veel zou filtreren en hierdoor miss bepaalde componenten
niet meer kan terugwinnen. Of hierdoor gaat de filtratie barrière kapot en dan
lekken en dan verlies je dus weer belangrijke componenten.
7
, Formules gerelateerd aan de glomerulaire filtratiesnelheid
• RBF (renale bloed flow)
• RPF (renale plasma flow)
RPF = RBF x (1 – hematocriet) = RBF x 0,55
• GFR (glomerulaire filtratiesnelheid)
• Filtratiefractie = GFR/ RPF
o Dus welk deel van het plasma dat voorbij komt (RPF) wordt gefiltreerd (GFR)
• Glomerulaire afferente arteriolen hebben sfincters. Deze kunnen aangepast worden
door allerlei systemen waardoor als ze dichtknijpen de druk hydrostatische druk in de
glomerulus omlaag gaat en dus de GFR omlaag
• Efferente arteriolen lijken een kleinere rol te spelen. Maar deze zou je ook kunnen
afknijpen maar het gevolg is dan dus andersom. Hierdoor kan het bloed niet meer
weg waardoor de GFR toeneemt
• Als de weerstand omhooggaat, wordt de stroming lager
Glomerular filtratie
• Je hebt de hydrostatische druk in de glomerulus capillair en in de kapsel van
Bowman. Daarnaast heb je de colloid osmotische druk, ook in beiden.
• De GFR is afhankelijk van de filtratiecoefficient k * (het verschil in
hydrostatische druk – verschil in colloïd-osmotische druk)
• De groene pijl is wat er netto uit gaat en de rode pijl is wat er terug in gaat. De
twee krachten zijn in redelijke balans met elkaar, maar er is meer kracht de
capillair uit dus is er filtratie.
• Grafiek:
o Groene lijn→ hydrostatische druk. -> neemt eerst iets af door de
filtratie en daarna contstant doordat hij gelijk is aan beide kanten
o Blauwe lijn→colloid osmotische druk-> gaat langzaam omhoog, en
die blijft veranderen omdat er continu uitwisseling is.
o De eiwitten worden geconcentreerder, dus de blauwe lijn neemt toe.
Lokale autoregulatie van de glomerulaire filtratiesnelheid
• De GFR is relatief constant. Als de GFR te laag wordt dan hopen de
afvalstoffen op -> nierfalen. Als de GFR te hoog is, dan raak je teveel nuttige
stoffen kwijt zoals suikers en water. Om de GFR redelijk constant te houden
wordt het goed gereguleerd. Door 3 principes van regulatie:
• 1. Myogene respons van de afferente arteriolen
o Intrinsiek vermogen van vasculaire gladde spieren (in de arteriolen) om te
reageren op drukveranderingen
o Vergelijkbaar met autoregulatie in andere systemische arteriolen
o Verhoogde bloeddruk -> Rekgevoelige ionenkanalen openen-> Vasculaire
gladde spiercellen depolariseren-> Ca2+-instroom-> Contractie->
Vasoconstrictie Verhoogt de weerstand-> Vermindert de bloedstroom
▪ Dosis afhankelijk: meer rek-> meer Ca2+ influx-> meer vasoconstrictie
• 2. Hormonen en autonome neuronen beïnvloeden ook de GFR (zoals RAAS)
o Door de weerstand in arteriolen te veranderen.
o Door de filtratiecoëfficiënt te veranderen
8
Inhoudsopgave
HC1: Excretie H19 (11) ...................................................................................................................................... 2
HC2: Excretie H20 (10) .................................................................................................................................... 13
HC3: Spijsvertering deel 1 (15) ....................................................................................................................... 23
HC4: Spijsvertering deel 2 (10) ....................................................................................................................... 38
1
,HC1: Excretie H19 (11)
Layout
• Evolutie van de nieren van gewervelde dieren
• 19.1 Functies van de nieren
• 19.2 Anatomie van het urinestelsel
• 19.3 Overzicht van de nierfunctie
• 19.4 Filtratie
• 19,5 Reabsorptie
• 19.6 Secretie
• 19,7 Excretie
• 19.8 Mictie
Evolutie van de nieren van gewervelde dieren
De anatomie van de nieren van gewervelde dieren (en zelfs van zoogdieren)
zijn divers
• Onze vorm is best uitzonderlijk. Dolfijnen en ossen hebben andere
nieren; meer gelobd (meer globulair), die van ons zijn de lobben aan
elkaar gegroeid
De nier door evolutie: de ontwikkeling van de ontogenie
• De evolutie van de nieren komt door ontogenie
o Pronephros (anterior)→ mesonephros→ metanephros (posterior)
• Nieren kwamen eerst uit pronephros, later uit mesonephros en daarna zoals bij ons
uit metanephros. De aanmaak van de nieren schruift dus steeds wat naar achteren
door de evolutie heen. Dit komt omdat de vroege nieren vrij simpel zijn en dat de
latere landdieren ook complexere structuren vormen uit de mesonephros.
• Wordt gevormd uit intermediare mesoderm
• Pronephros worden nieren in de hele primitieve vertebraten.
• In de wat hogere vertebraten (been- en kraakbeenvissen) wordt de
pronephros aangelegd en verdwijnt weer. De mesonephros wordt
dan in de ‘adulte’ fase aangelegd en blijft werken als de nier.
• Reptielen, vogels en zoogdieren maken een laatste stadium, de metanephros. De
pronephros heeft hier meer een signaalfunctie, is verder niet functioneel en weinig
aanwezig. Mesonephros wordt ook aangelegd als tussenstadium, de functie hiervan
is dat het buisensysteem wat is aangelegd wordt omgebouwd in het
voortplantingsysteem. Metanephros is in de adulte fase en heeft de echte
nierfunctie.
Evolutie van de aanwezigheid van nierelementen (nefronen)
• Vissen en amfibien hebben simpele buissysteem. Reptielen maken hun hele
leven nefronen aan maar verschillen weinig van functie met die van de vissen
en amfibien.
• Het kapsel van Bowman
• De lus van Henle: krijgt belangrijke functie, daarom is die vooral bij vogels en
zoogdieren aanwezig/sterk ontwikkeld. Hiermee kunnen ze het excretieproduct
concentreren → hogere osmotische waarde krijgen
2
, o Bij vogels zie je twee varianten: nieren die bijna geen lus van Henle hebben
(reptieltype nefron) en nieren die dit wel hebben (zoogdiertype neforn),
net zoals bij zoogdieren
o Lus van Henle reapsorbeert water. Vogels die in natte gebieden leven
hebben deze dus niet zo ontwikkeld
• Proximale tubulus (PT), Intermediate Segment (IS), Distale tubulus (DT), Collecting
Tubule (CT). (welke onderdelen welk dier wel of niet heeft kan verschillen)
19.1 Functies van de nieren
Functie van de nieren
• Homeostatische regulatie
o Regulatie van het extracellulaire vloeistofvolume en dus ook de bloeddruk.
o Osmolariteit
o Ionenbalans (Na+, K+, Ca2+)
o pH (reguleren aantal H+/protonen)
• Excretie van afvalstoffen
o Metabolische afvalstoffen
o Xenobiotica (lichaamsvreemde stoffen)
• Productie van hormonen
o Erytropoëtine (EPO)
o Renine (RAAS)
o Prostaglandine
o Calcitriol (vitamine D)
19..2 Anatomie van het urinestelsel
Anatomie van het urinestelsel
• Nieren zijn bilateraal aangelegd, halverwege de romp
• Urine via urether naar urineblaas, dan via urethra (urine buis) naar buiten
het lichaam
• Nieren hebben eigen doorbloeding door aftakking van aorta (renale arteriën) en zijn
verbonden met de inferior vena cava (Renale venen)
Anatomie structuur van de nier
• Cortex = buitenste laag
o In de cortex zitten de glomeruli.
o corticale nefronen
• Medulla = merg, binnenste
o In de medulla zitten de lussen van Henle en
afvoerbuizen.
o juxtamedullaire nefronen (liggen in cortex en medulla)
▪ Zijn van belang bij waterreabsorptie
• Komt doordat de lus van Henle naar de medulla loopt. Hoe dieper de nefron in de
medulla, hoe sterker de lus van Henle
o De osmolariteit in de medulla is hoog en wordt hoger hoe dieper je de
medulla in gaat. Zo kunnen we met een trucje water terugwinnen
• Alle voorurine wordt verzameld in de papillen in het nierbekken (renal pelvis) naar
primaire urine buis
3
,Section sample, waar is het gesneden?
• Je ziet glomeruli en die zie je eigenlijk alleen in de cortex! en je ziet geen lus van
henle (is aanwezig in medulla). Dus dwarsdoorsnede is gemaakt in cortex
Relatief dikkere medullas correleren met de urineconcentratie
• De concentratie van de urine heeft te maken met de lussen van
Henle. Deze zitten in de medulla. De dikte (diepte) van de
medulla zegt dus iets over het concentrerend vermogen:
o hoe dikker de medulla→ hoe langer de lus van henle van
juxtamedullaire nefronen zijn ->hoe sterker de urine
geconcentreerd kan worden -> als je meer water
terugwint, heb je dus een hogere concentratie in urine wat overblijft
• De dikte van de medulla kan je ook koppelen aan leefomstandigheden. In de woestijn
moeten dieren zoveel mogelijk water vasthouden, dus moet de urine geconcentreerd
zijn en moet de medulla dik zijn. In aquatische milieus is dit juist het
tegenovergestelde. (Hoe kleiner je bent, hoe dikker in verhouding de medulla)
Renal papillen en pelvis: sterk ontwikkeld bij soorten die inheems zijn in droge habitats
• Renal papilla = alles van de medulla komt samen in de renale papilla. Dieren die in
droge omstandigheden leven hebben een ‘prominente’/sterk ontwikkelde papilla die
zelfs iets doorgaat tot in de ureter. In de nierpapil lopen ook gedeeltelijk de lussen
van Henle (droge omstandigheden). De nierpapillen kunnen ook een andere grootte
hebben
• Wij hebben osmolariteit van 300 ml Osm maar kan geconcentreerd worden tot 1200
De tubular elementen van de zoogdier nier
• Nefron:glomerulus, distale en proximale tubulus, een verzamelbuis, lus van Henle
• Als je de structuur van de nier pakt zie je ene kluw van opgepropte bol van
capillairen die in kapsel van Bowman zit. Dit is de glomerulus
• Bloed komt aan via afferente arteriolen naar glomerulus, dan naar efferente
arteriolen-> dan naar peritubular capillairen (capilairen langs de proximale en
distale tubuli)-> dat vertakt zich verder in de vasa recta (vaten netwerk dat langs
de lus van henle ligt).
• Er zijn smalle en dikke delen in de buizen→ te maken met type epitheel en het
volume wat verandert. Als het volume kleiner is, is dun epitheel beter voor relatief
makkelijkere diffusie. Bij verzamelbuis dikker kubisch epitheel; zal actieve
uitwisseling zijn i.p.v. passief via diffusie
Vascularisatie via de nier
• Renal artery naar de nieren. Tussen de segmenten lopen ook arterien
(segmental artery), deze lopen naar interlobare artery en vertakken dan en
komen als afferente arteriolen bij de glomerulus (cappilairen) aan.
• Bloed gaat dan de glomerulus uit via de efferente arteriolen en kan dan
twee routes op. Hij kan langs de proximale en distale tubuli lopen dan is het
peritubulair capilairen (cortical nefron) of het wordt juxtamedullary nefron
als het langs de lis van henle loopt via de vasa recta
• Dit wordt weer verzameld in vergelijkbaar ader systeem terug naar renal vein
4
, • Vanaf efferente arteriolen zijn er dus twee opties:
o Peritubular capillair (vaten lopen langs de tubuli)
o Vasa recta (vaten die langs de lussen van Henle gaan)
• De glomerulus en vasa recta en peritubular capillairen zijn capilairbedden
• Dat maakt dit systeem heel bijzonder: het passeert twee capillairbedden
i.p.v. één→ heet poortadersysteem
• Je hoeft de 1 na eerste 3 en 1 na laatste 3 aderen niet te kennen kwa naam.
Het systemische renal portaalsysteem (renaal bloeddsysteem)
• Zijn ook dieren die een tweede poortadersysteem hebben maar dit ligt dan buiten de
nieren-> systemisch renal portal system. De caudale capillairbedden en
vervolgens capillairbed nieren
• Renal portal system = venous bloed van het staartgedeelte van het
lichaam gaat eerst langs de nieren en daarna pas naar de rest vd
circulatie. Dit systeem kan geshunt worden (dicht/open).
• Alle vertebraten (behalve zoogdieren): het veneuze bloed komt vanuit het
caudale deel van het lichaam naar de nieren
o Zij gebruiken de achterkant van hun lichaam anders: zij kunnen
meteen hun bloed afdoen van hun afvalstoffen voor het naar de
rest van het lichaam stroomt
o Wij hebben wss een nog beter, succesvoller aangepast hoge
bloeddruksysteem en daarom hebben wij dat systeem niet nodig.
• Bloed wat uit caudale deel lichaam terugkomt, wordt volledig geleid via de nieren en
gaat dan terug naar het hart als de shunts dicht zijn.
• Plaatje: ringstructuur te zien. Kleppen gaan open, bloed gaat de vena cava in.
• Als de kleppen dicht gaan (autonome controle), dan gaat het bloed de blauwe
zijwegen in en komt het in de nieren, het wordt gefiltreerd en gaat later via de renale
venen weer terug naar de vena cava. Maar stimuli voor de shunts is niet helemaal
duidelijk.
o De foto van de xray: is de shunt open of dicht?→dicht
• Diergeneeskunde: medicatie wat toxisch is voor de nieren wordt dus niet in de
achterpoten toegediend, zodat de toxicanten niet door de nieren gaat.
19.3 Overzicht van de nierfunctie
Uitscheiding via het nefron door bewegingen van opgeloste stoffen
• E = excretie van urine hoe wij het in de wc zien
• De urinaire excretie van een stof hangt af van zijn filtratie -reabrosptie + secretie
• Het bloed wordt gefiltreerd in de glomerulus (zijn er 1000’en van)
• Het filtraat wat eruit komt heet ultrafiltraat en dat wordt het eerste
voorurine. Samenstelling grotendeels hetzelfde zoals in het
bloedplasma zit
• Nadat een deel ervan in de nefron terechtkomt, gaat het de
efferente nefronen voorbij naar de peritubulaire capillairen
• Daarna komt reabsoprtie. De belangrijke stoffen worden weer terug
het lichaam in gereabsorbeerd. Als er nou een overschot is, wordt die
reabsorptie minder actief
5
, • Er zijn ook stoffen die minder goed gefiltreert kunnen worden, maar die we wel wilen
dat het lichaam verlaat→ gaat via secretie eruit
• Bij dit systeem kan veel gefilteerd worden; veel belangrijke stoffen komen in de
voorurine, maar die kunnen gereabsorbeerd worden (kost wel energie). Moeten dus
transporters evolueren die actief stoffen kunnen transporteren. Dit is blijkbaar vaak
nodig geweest telkens als er een nieuwe stof kwam
19.4 Filtratie
De filtratiefractie (volume)
• 20% van het volume gaat verloren na filtratie en 80% van
het bloed gaat verder naar de efferente arteriolen
• Van de 20% wordt 19% terug gereabsorbeerd. Minder
dan 1% wordt uiteindelijk uitgescheiden, dus 99% wordt
behouden in het lichaam (tenzij je bvb veel alcohol drinkt,
dan veel plassen voor behouden osmolariteit
• Er gaat 180L bloed naar de nieren in een dag (35x je bloedvolume)
Het glomerulaire filter is zowel een ladings- als een grootte barrière
• Bloed wordt gefiltert in glomerulus en het filtraat komt uit in kapsel van bowman
• Het endotheel zelf is ook gevensterd. Zitten ruimtes in waar bloed langs kan
stromen en zo gefilterd kan worden. Als het erlangs gaat komt het lang
3 lagen.
• De glomerulus is een capillair. Deze drie lagen zijn de filter:
o 1. Gefenestreerd endotheel
▪ Bevat porien wat dus barrière is voor grootte
o 2. glomerulair basement membraan
▪ glycocalyx laagje is negatief geladen dus negatieve deeltjes komen
barrière moeilijk over en moeten via secretie eruit)
o 3. Podocyten (bevat uitlopers (processes) van podocyten met spleten die als
kruisende vingers langs elkaar komen en zo kleine spleetjes maken)
▪ Dit is een mechanische barrière voor de grootte van de moleculen.
• Basaal membraan bestaat uit epitheelcellen dicht op elkaar voor barrierefunctie.
Bestaat uit matrixeiwitten die ondergrond creëren voor epitheelcellen
• Stoffen door de barrière is afhankelijk van:
o Molecuulgewicht (~70kD)
o Grootte/radius eiwitten (grootte er moeilijk overheen)
o Lading (- moeilijk er overheen)
• Dus water en ionen gaat makkelijk er overheen, suikers en aminozuren ook, maar
grote eiwitten niet.
• Een kleiner molecuul kan er makkelijk doorheen dan een groter molecuul. Maar als
het kleine molecuul een negatieve lading heeft en een groot molecuul een positieve,
dan kan het grote molecuul er beter doorheen dan de kleine→ alle 3 de lagen
hebben een negatieve lading dus een negatief molecuul wordt afgestoten
6
,Het nefron wijzigt het vloeistofvolume en de osmolariteit
• Filtraat is vrijwel identiek aan plasma in het renal corpuscle
• Bowmans capsule: Filtratie
• Proximale tububli: Reabsorptie en secretie
o Ongeveer 70% van het filtraat wordt gereabsorbeerd door
de proximale tubuli (opgeloste stoffen en water)
o Op de cellen van de proximale tubulus heb je een brush
border (microvili), oppervlakte vergroting.
• Lus van Henle: Reabsorptie
o Filtraat in de lus van Henle, eerst concentratie en daarna
verdunning van urine
o In dalende deel wordt passief water terug gereabsorbeerd door de hoge
osmolariteit in het interstitiele weefsel. Dit hoog geconsentreerde water gaat
naar het stijgende deel. In het stijgende deel (ondoorlaatbaar voor water) is
er actieve reabsorptie van ionen wat dus die de osmolariteit van de
interstitiele weefsel verhoogd. Hierdoor gaat de osmolariteit van de urine
weer omlaag. (dit gebeurt eerst passief en later steeds meer actief).
• Distale tubulus: reabsorptie en secretie
o Vergelijkbare functies als de proximale buis
• Verzamelbuis: voor reabsorptie en secretie
o In de verzamelbuis is er veel reabsorptie van water via aquaporines
o ADH bindt ADH receptor -> aquaporines worden aangelegd in het membraan.
Dus als er veel ADH is, wordt de verzamelbuis heel doorlaatbaar voor water,
en kan het water dus uit het lumen naar het hypertone merg heen.
• Het is makkelijkst om alles te filtreren en alleen de goeie stoffen terug te winnen,
want die blijven door de evolutie heen vrijwel hetzelfde, terwijl de afvalstoffen erg
kunnen gaan verschillen en dus meer moeite kost om specifiek eruit te halen.
De glomerulaire filtratiedruk/snelheid (GFR)
• GFR is de volume van vloeistof gefiltreert in nefronen per tijdseenheid
• De twee Starlingkrachten spelen hiebrij ene rol: de hydrostatische druk in
bloed (Ph) en in het kapsel (Pfluid) en de colloïd-osmotische druk (π).
• GFR wordt bepaald door Netto filtratie druk en filtratie coëfficient
o Netto filtratie druk. Netto filtratie druk= Ph- π -Pfluid
o Filtratie coëfficient. Dit wordt weer bepaald door
▪ Slit oppervlaktegebied en Filtratie-barrière permeabiiliteit
▪ Het zegt dus iets meer over de filter zelf ipv het filtraat. De
permeabiliteit is erg hoog omdat alle drie de lagen permeabel
zijn. De oppervlakte is ook erg groot: de glomerulus is een erg
gekronkeld bloedvat en heeft dus veel contactoppervlak
• bij verschillende bloeddrukken tussen 80 en 180mmHg zie je dat de GFR
constant gehouden kan worden. Dit is belangrijk omdat je anders bijv bij te
hoge bloeddruk te veel zou filtreren en hierdoor miss bepaalde componenten
niet meer kan terugwinnen. Of hierdoor gaat de filtratie barrière kapot en dan
lekken en dan verlies je dus weer belangrijke componenten.
7
, Formules gerelateerd aan de glomerulaire filtratiesnelheid
• RBF (renale bloed flow)
• RPF (renale plasma flow)
RPF = RBF x (1 – hematocriet) = RBF x 0,55
• GFR (glomerulaire filtratiesnelheid)
• Filtratiefractie = GFR/ RPF
o Dus welk deel van het plasma dat voorbij komt (RPF) wordt gefiltreerd (GFR)
• Glomerulaire afferente arteriolen hebben sfincters. Deze kunnen aangepast worden
door allerlei systemen waardoor als ze dichtknijpen de druk hydrostatische druk in de
glomerulus omlaag gaat en dus de GFR omlaag
• Efferente arteriolen lijken een kleinere rol te spelen. Maar deze zou je ook kunnen
afknijpen maar het gevolg is dan dus andersom. Hierdoor kan het bloed niet meer
weg waardoor de GFR toeneemt
• Als de weerstand omhooggaat, wordt de stroming lager
Glomerular filtratie
• Je hebt de hydrostatische druk in de glomerulus capillair en in de kapsel van
Bowman. Daarnaast heb je de colloid osmotische druk, ook in beiden.
• De GFR is afhankelijk van de filtratiecoefficient k * (het verschil in
hydrostatische druk – verschil in colloïd-osmotische druk)
• De groene pijl is wat er netto uit gaat en de rode pijl is wat er terug in gaat. De
twee krachten zijn in redelijke balans met elkaar, maar er is meer kracht de
capillair uit dus is er filtratie.
• Grafiek:
o Groene lijn→ hydrostatische druk. -> neemt eerst iets af door de
filtratie en daarna contstant doordat hij gelijk is aan beide kanten
o Blauwe lijn→colloid osmotische druk-> gaat langzaam omhoog, en
die blijft veranderen omdat er continu uitwisseling is.
o De eiwitten worden geconcentreerder, dus de blauwe lijn neemt toe.
Lokale autoregulatie van de glomerulaire filtratiesnelheid
• De GFR is relatief constant. Als de GFR te laag wordt dan hopen de
afvalstoffen op -> nierfalen. Als de GFR te hoog is, dan raak je teveel nuttige
stoffen kwijt zoals suikers en water. Om de GFR redelijk constant te houden
wordt het goed gereguleerd. Door 3 principes van regulatie:
• 1. Myogene respons van de afferente arteriolen
o Intrinsiek vermogen van vasculaire gladde spieren (in de arteriolen) om te
reageren op drukveranderingen
o Vergelijkbaar met autoregulatie in andere systemische arteriolen
o Verhoogde bloeddruk -> Rekgevoelige ionenkanalen openen-> Vasculaire
gladde spiercellen depolariseren-> Ca2+-instroom-> Contractie->
Vasoconstrictie Verhoogt de weerstand-> Vermindert de bloedstroom
▪ Dosis afhankelijk: meer rek-> meer Ca2+ influx-> meer vasoconstrictie
• 2. Hormonen en autonome neuronen beïnvloeden ook de GFR (zoals RAAS)
o Door de weerstand in arteriolen te veranderen.
o Door de filtratiecoëfficiënt te veranderen
8
