Ba2: Nier 1
FYSIOLOGIE VAN DE NIER.......................................................................................................... 5
Functies ......................................................................................................................................................................... 5
Regulatie extracellulair volume en bloeddruk ................................................................................................................... 5
Regulatie osmolariteit ....................................................................................................................................................... 5
Toediening oplossing aan het extracellulair vocht........................................................................................................ 6
Behoud van ionenbalans ................................................................................................................................................... 6
Homeostatische regulatie pH ............................................................................................................................................ 6
Zuur-base verstoring: metabole acidose ...................................................................................................................... 6
Zuur-base verstoring: metabole alkalose...................................................................................................................... 6
Uitscheiding van afvalstoffen ............................................................................................................................................ 7
Aanmaak van hormonen ................................................................................................................................................... 7
Het nefron ..................................................................................................................................................................... 7
Reservecapaciteit van de nieren ........................................................................................................................................ 7
Functionele eenheid van de nier ........................................................................................................................................ 7
Doorbloeding ..................................................................................................................................................................... 8
Hoe werkt een nefron? ...................................................................................................................................................... 8
Filtratie & reabsorptie ................................................................................................................................................... 8
Secretie & excretie ........................................................................................................................................................ 8
Urine excretie substantie-X........................................................................................................................................... 8
Filtratie fractie............................................................................................................................................................... 9
Glomerulaire functie ..................................................................................................................................................... 9
Glomerulaire filtratie ..................................................................................................................................................... 9
Glomerulus ........................................................................................................................................................................ 9
Glomerulaire filtratiebarrière ............................................................................................................................................ 9
Podocytopathy ............................................................................................................................................................ 10
Capillaire druk ................................................................................................................................................................. 10
Glomerulaire filtratie rate (GFR)...................................................................................................................................... 10
Netto filtratiedruk /autoregulatie ............................................................................................................................... 10
Myogene respons / gladde spiercelrespons ......................................................................................................... 10
Tubuloglomerulaire feedback ............................................................................................................................... 11
Hormonen en autonome neuronen ...................................................................................................................... 11
Filtratie coëfficiënt ...................................................................................................................................................... 11
Oefeningen en toepassingen ....................................................................................................................................... 12
NORMALE HISTOLOGIE VAN DE NIER .................................................................................. 13
Algemene kenmerken.................................................................................................................................................. 13
Bloedvoorziening ......................................................................................................................................................... 13
Nefron – Algemeen ...................................................................................................................................................... 13
Nefron – Glomerulus ................................................................................................................................................... 14
Bouw................................................................................................................................................................................ 14
Glomerulaire basaalmembraan ...................................................................................................................................... 15
Glomerulaire filter....................................................................................................................................................... 15
Mesangium ...................................................................................................................................................................... 16
1
,Nefron – tubuli ............................................................................................................................................................ 16
Verloop ............................................................................................................................................................................ 16
Microscopische kenmerken ............................................................................................................................................. 16
Tubulus contortus primus / proximale tubulus .......................................................................................................... 16
Tubulus contortus secundus / distale tubulus ............................................................................................................ 17
Lus van Henle .............................................................................................................................................................. 17
Dik, opstijgende deel ............................................................................................................................................. 17
Dun dalend/stijgend deel ...................................................................................................................................... 17
Ductus Colligens / afvoerbuis...................................................................................................................................... 17
Ductus papillaris (ductus Bellini) ................................................................................................................................. 17
Juxtaglomerulair apparaat ........................................................................................................................................... 18
TUBULAIRE REABSORPTIE, SECRETIE EN EXCRETIE ......................................................... 19
Filtratie ........................................................................................................................................................................ 19
Reabsorptie ................................................................................................................................................................. 19
Actief transport van natrium ........................................................................................................................................... 19
Symport met natrium ...................................................................................................................................................... 20
Moleculen gereabsorbeerd door Na-afhankelijk transport ............................................................................................. 20
Andere reabsorpties ........................................................................................................................................................ 20
Saturatie .......................................................................................................................................................................... 20
Reabsorptie in de peritubulaire capillairen ..................................................................................................................... 21
Secretie ....................................................................................................................................................................... 21
Tertiair actief transport ................................................................................................................................................... 21
Excretie ....................................................................................................................................................................... 21
Toepassingen en oefeningen ....................................................................................................................................... 21
NIERFUNCTIEMETING ............................................................................................................. 22
Klaring ......................................................................................................................................................................... 22
Inuline klaring .................................................................................................................................................................. 22
GFR .................................................................................................................................................................................. 22
Creatinine .................................................................................................................................................................... 22
Formules .......................................................................................................................................................................... 23
Glucose klaring ................................................................................................................................................................ 23
Ureum klaring .................................................................................................................................................................. 23
Penicilline klaring............................................................................................................................................................. 23
Toepassingen en oefeningen ....................................................................................................................................... 23
ZUUR-BASE EVENWICHT (ZELFSTUDIE) ............................................................................. 24
Algemeen .................................................................................................................................................................... 24
Waarom is het behoud van een zuur-base evenwicht zo belangrijk? ........................................................................... 24
Welke mechanismen staan in voor het behoud van zuur-base evenwicht? ................................................................. 25
Buffersystemen (proteïnen, fosfaat ionen en HCO3-) ....................................................................................................... 25
Ventilatie kan compenseren voor pH veranderingen ...................................................................................................... 26
Nieren gebruiken ammonium en fosfaatbuffers ............................................................................................................. 26
2
, Proximale tubuli .......................................................................................................................................................... 27
Distale nefron .............................................................................................................................................................. 27
Welke is de meest courante pH afwijking en waarom? ............................................................................................... 28
Respiratoire acidose.................................................................................................................................................... 28
Respiratoire alkalose ................................................................................................................................................... 28
Hoe kan ventilatie pH afwijkingen corrigeren? ............................................................................................................ 28
Waar en hoe corrigeert de nier pH afwijkingen ? ......................................................................................................... 28
Proximale tubuli .............................................................................................................................................................. 29
Distale nefron .................................................................................................................................................................. 29
Maak een onderscheid tussen respiratoire en metabole pH afwijkingen ..................................................................... 30
Respiratoire acidose ........................................................................................................................................................ 30
Metabole acidose ............................................................................................................................................................ 30
Respiratoire alkalose ....................................................................................................................................................... 31
Metabole alkalose ........................................................................................................................................................... 31
Oefeningen en toepassingen ....................................................................................................................................... 31
WATERBALANS .......................................................................................................................... 32
Algemeen .................................................................................................................................................................... 32
Concentratie/dilutie .................................................................................................................................................... 32
Osmose ....................................................................................................................................................................... 33
Reabsorptie in het nefron ............................................................................................................................................ 33
Vasopressine / ADH ......................................................................................................................................................... 33
Regulatie ADH ............................................................................................................................................................. 34
Enuresis Nocturna ....................................................................................................................................................... 34
Hoge osmolariteit van het interstitium ter hoogte van de medulla – Countercurrent mechanisme ............................... 35
Ureum – medullair interstitium ....................................................................................................................................... 35
Osmotische diurese ..................................................................................................................................................... 36
Vragen en toepassingen .............................................................................................................................................. 36
ZOUTBALANS – EXTRACELLULAIR VOLUME (ECV) ........................................................... 38
Effectieve cellulaire volume ......................................................................................................................................... 38
Introductie................................................................................................................................................................... 38
Water- en zoutbalans .................................................................................................................................................. 39
RAAS ................................................................................................................................................................................ 39
Aldosterone ..................................................................................................................................................................... 40
ANP .................................................................................................................................................................................. 41
Afwijkingen in de volume en de osmolariteit .............................................................................................................. 41
Oefeningen en toepassingen ....................................................................................................................................... 41
3
,TRANSPORT TER HOOGTE VAN DE NIER ............................................................................. 42
Natrium (Na+) .............................................................................................................................................................. 42
Ureum ......................................................................................................................................................................... 43
Glucose ........................................................................................................................................................................ 44
Aminozuren ................................................................................................................................................................. 44
Eiwitten ....................................................................................................................................................................... 45
Uraat ........................................................................................................................................................................... 45
Fosfaat......................................................................................................................................................................... 45
Calcium (Ca2+) .............................................................................................................................................................. 46
Magnesium (Mg2+) ....................................................................................................................................................... 46
Kalium (K+) ................................................................................................................................................................... 47
KALIUMBALANS ......................................................................................................................... 48
Verdeling en functies ................................................................................................................................................... 48
Membraanpotentiaal .................................................................................................................................................. 48
Kaliumbalans ............................................................................................................................................................... 49
Hypo- vs. hyperkaliemie .............................................................................................................................................. 50
Hypokaliemie ................................................................................................................................................................... 50
Oorzaken ..................................................................................................................................................................... 50
Symptomen ................................................................................................................................................................. 50
Behandeling ................................................................................................................................................................ 50
Hyperkaliemie .................................................................................................................................................................. 50
Oorzaken ..................................................................................................................................................................... 50
Symptomen ................................................................................................................................................................. 50
Behandeling ................................................................................................................................................................ 50
4
,Fysiologie van de nier
Functies
Regulatie extracellulair volume en bloeddruk
Onze MAP, ofwel onze gemiddelde arteriële bloeddruk bepaalt de perfusiedruk in de organen. De
perfusiedruk is belangrijk omdat die bepaalt hoeveel zuurstof door de organen opgenomen kan
worden.
Onze MAP wordt bepaald door 4 belangrijke factoren: het bloedvolume, het hartdebiet, de
systeemweerstand en de relatieve
distributie van het bloed.
Ons bloedvolume wordt bepaald
door de vochthoeveelheid die we
binnenkrijgen en de
vochthoeveelheid die we verliezen.
We kunnen bloed verliezen op een
passieve manier (vb. bloeding)
verliezen maar ook gereguleerd
door de nieren.
Ons hartdebiet wordt bepaald door
ons hartritme en ons slagvolume.
De systeemweerstand wordt bepaald door de diameter van de arteriolen. Wanneer deze gaat
verkleinen, gaan we een hogere druk krijgen maar chronisch kan het er ook toe leiden dat ons
linkerventrikel gaat hypertroferen.
Als laatste hebben we dan nog de bloeddistributie die dan weer vooral bepaald gaat worden door
de diameter van de venulen. Wanneer we deze gaan verkleinen, gaan we meer bloed naar het hart
sturen.
Regulatie osmolariteit
De osmolariteit is eigenlijk gelijk aan de tonus van de, in het extracellulair vocht opgeloste deeltjes.
De concentratie van deze deeltjes bepaald of en hoe groot de aantrekking van vocht is.
We hebben de osmolariteit die uitgedrukt wordt in mOsm/L plasma en de osmolaliteit, uitgedrukt
in mOsm/kg water, maar beide hebben het over de concentratie aan osmotische werkzame deeltjes
per eenheid oplosmiddel.
Als laatste kunnen we het dan ook nog hebben over de toniciteit
en hierbij hebben we het dan over de osmotische actieve deeltjes
in de oplossing per eenheid oplosmiddel. Dit is eigenlijk de
effectieve osmolariteit, die een effect gaat hebben op de cellen.
We kunnen deze osmolariteit in de nieren constant houden tussen een 270 en 290 mOsM en ze
wordt voornamelijk bepaald door de Na+-concentratie en een beetje door glucose en ureum in het
plasma.
Onze effectieve osmolariteit, ofwel toniciteit, wordt bepaald door 2[Na+] en glucose en het is dan
het water dat de cel gaat doen zwellen of krimpen volgens de variatie in de IC en EC toniciteit. Zo’n
water shift kan ook heel gevaarlijk zijn wanneer cellen teveel gaan zwellen of bij cellen die in een
kapsel zitten (hersenen, nier)
5
,Toediening oplossing aan het extracellulair vocht
Wanneer we een permeabele stof gaan toevoegen, gaan we een hyperosmolariteit (IC) krijgen maar
geen hypertoniciteit. Dit komt doordat de stof zich
van EC naar IC zal bewegen om zo een gelijke
concentratie te creëren.
Wanneer we een niet-permeabele stof gaan toevoegen gaan we opnieuw een hyperosmolariteit
krijgen maar nu wel met een hypertoniciteit. De deeltjes kunnen niet naar IC gaan dus gaat het
water van IC naar EC waardoor de cel gaat krimpen en we een cellulaire dehydratatie krijgen.
Behoud van ionenbalans
De urine-uitscheiding van ionen wordt continu bijgestuurd door de nieren, in relatie tot de inname
en de behoefte om concentraties op peil te houden.
Na+ is het voornaamste elektroliet betrokken bij de regulatie van het EC vocht en van de
osmolariteit. Verder worden K+ en Ca2+ ook nauw gereguleerd door de nier.
We kunnen deze ionen verder meer gaan filteren maar ook meer gaan resorberen om dan
uiteindelijk een excretie tot stand te laten komen. Dit finetunen gebeurt door de tubuli.
Homeostatische regulatie pH
De pH van het plasma wordt constant gehouden tussen 7,38 en 7,42. Wanneer deze zal toenemen
gaat de nier het overtollige H+ uitscheiden en HCO3- vasthouden als buffer.
De nier speelt een belangrijke rol in de homeostase van de pH maar werkt wel trager dan de longen
in het corrigeren van de afwijkingen. De longen gaan namelijk direct het zuur via carbonzuur
omzetten naar CO2 en O2.
Zuur-base verstoring: metabole acidose
Zuur-base verstoring: metabole alkalose
6
,Uitscheiding van afvalstoffen
De nieren elimineren de metabole afbraakproducten en lichaamsvreemde stoffen met de urine.
- Ureum, creatinine, urinezuur
- Urobilinogeen
- Geneesmiddelen
- Endogene hormonen (vb. insuline) → indien we onze nierfunctie verliezen, gaan we minder
insuline moeten toevoegen bij mensen die leiden aan diabetes
- Stoffen zoals saccharine, benzoaat
Aanmaak van hormonen
De nier gaat ook hormonen als erythropoëtine (EPO), renine en
1α-hydroxylase produceren.
EPO wordt enkel in de nier aangemaakt en stimuleert het
beenmerg om meer RBC aan te maken. Op deze manier hebben
we meer zuurstoftransport doorheen het lichaam maar wordt het
bloed ook stroperiger (visceuzer).
Renine initieert een cascade van hormonen betrokken bij de
regulatie van de zoutbalans en de bloeddruk. 1 van de effecten
van renine is o.a. het vrijkomen van aldosterone die water en
vocht gaat vasthouden. Zo gaan we meer bloedvolume creëren en
dus ook meer doorbloeding van o.a. het nefron.
1α-hydroxylase is een enzym dat 25-OH-vitD omzet in zijn actieve
vorm 1,25-OH vit D. Vitamine D is een belangrijk hormoon voor de
Ca2+ balans regeling.
*wanneer de parathyroïdhormonen gaan merken dat er een
tekort aan Ca2+ is dan gaan die dat proberen te compenseren door
bot te gaan afbreken (osteoporose).
Het nefron
Reservecapaciteit van de nieren
De nier beschikt over ongeveer 106 nefronen per nier met een uitgesproken reservecapaciteit. Het
serumcreatinine stijgt pas als de nierfunctie (GFR) reeds met 50% is
afgenomen. En de homeostase zelf wordt pas verstoord wanneer
ongeveer 75% van de nierfunctie verloren is. Dit is natuurlijk een
probleem wanneer we met chronische ziekten te maken krijgen omdat
we dan pas te laat de stijgende creatinine te zien krijgen.
We hebben gemiddeld ongeveer 2 miljoen nefronen per persoon wat betekent dat als er iets
misloopt we normaal nog genoeg nefronen over hebben om dit op te vangen.
Functionele eenheid van de nier
De nier is verdeeld in een buitenste cortex en een binnenste medulla. Urine
gaat de nefronen verlaten naar de renale pelvis, de ureter en dan naar de
blaas.
7
,Een nefron zelf is de functionele eenheid van de nier en we hebben er ongeveer 1 miljoen per nier.
We kunnen deze nefronen onderverdelen in 2 soorten. 80% van onze nefronen zijn corticale
nefronen waarbij de tubuli vooral in de cortex liggen. De andere 20% zijn de juxta-medullaire
nefronen die een lange uitloper tot in het merg. Deze laatsten zijn belangrijk om de concentratie in
het plasma en het excreet meer op orde te krijgen.
Doorbloeding
Het netwerk van bloedvaten rond de nier is heel extensief en
ook heel gevoelig voor veranderingen in de bloeddruk en voor
beschadigingen. In de buitenste medulla zit ook een veel denser
netwerk waar dan ook veel regulatie is van het water en zouten,
hier gebeurt ook heel veel terugwinning (reabsorptie).
Hoe werkt een nefron?
Per dag wordt er ongeveer 180l/dag gefilterd, toch gaan we
maar ongeveer 1,5l/dag aan uiteindelijk excreet hebben. Er
moet dus een goede zijn balans tussen alles wat in het begin
gefilterd werd en wat er onderweg nog gesecreteerd en
gereabsorbeerd wordt door de bloedvaten. Op deze manier
gaan we onze osmolariteit in stand houden door meer of minder
vocht te verliezen.
Filtratie & reabsorptie
De filtratie zelf vindt enkel plaats in de glomerulus, namelijk zo’n
180l/dag. De reabsorptie daarentegen vindt plaats over alle tubuli,
in de proximale, in de distale, in de lis van Henle en in de ductus
colligens. Deze reabsorptie is heel afhankelijk van de samenstelling
van het plasma en de concentratiegradiënten.
Secretie & excretie
Via de secretie gaan we toch nog extra afvalstoffen kwijt geraken.
Ze kan plaatsvinden in de proximale tubuli, de distale tubuli en de
ductus colligens. Het excreet is dan hetgeen wat we uiteindelijk
gaan uitscheiden als urine. Deze is ongeveer 1,5l/min.
Urine excretie substantie X
8
,Filtratie fractie
Slechts 20% van het passerende plasma dat de
glomerulus passeert wordt gefilterd. En slechts
minder dan 1% van het gefilterde volume wordt
uiteindelijk uitgeplast. Heel veel van de
reabsorptie is afhankelijk van de osmolariteit van
het afvoerende vat, de efferente arteriool.
Glomerulaire functie
Glomerulaire filtratie
Glomerulus
De glomerulus is een vaatkluwen maar dan nog complexer. Ze
liggen in een virtuele holte omgeven door Bowman’s kapsel met
een visceraal en een pariëtaal blad. Deze holte is heel belangrijk
om het filtraat op te vangen en naar de tubuli te leiden.
De vaatkluwen zelf worden dus omgeven door het viscerale blad
van Bowman’s kapsel en deze cellen worden ook wel podocyten
genoemd. Ze bevatten namelijk verschillende uitsteeksels met
voetjes die zich vasthechten aan elkaar en op het basale
membraan. Toch laten ze ook nog kleine dynamische poriën
waardoor ze samen met het basale membraan en de
endotheelcellen de filtratiebarrière vormen.
Glomerulaire filtratiebarrière
In gezonde nieren, laat de glomerulaire filtratiebarrière toe dat
zouten en kleine proteïnen kunnen ontsnappen in de tubuli, terwijl we toch de
grotere proteïnen en bloedcellen in de glomerulaire capillairen houden.
Deze barrière bestaan uit 3 componenten
- De endotheelcellen: de kleine poriën in de het endotheliaal cytoplasma
laat toe dat de meeste proteïnen doorkunnen.
- Basale membraan: opgebouwd uit collageen en andere matrix eiwitten, ze
is de belangrijkste barrière voor de proteïnen.
- De podocyten diafragma’s die ontstaan door de naast elkaar gelegen
voetjes vormen het laatste deel van de barrière.
Bij een probleem in een van deze 3 componenten kan er een proteïnelek
ontstaan wat kan leiden tot een proteïnurie.
9
, Podocytopathy
De voetjes van de podocyten gaan in elkaar vervlechten
en bij een ziekte daar kunnen die vervangen worden
door een simpele wazige structuur. Er kunnen dan
grotere plasmaproteïnen doordringen door de
abnormale fenestrae waardoor er een proteïnurie kan ontstaan.
We kunnen dit proces ook nog terugdraaien indien we een bepaalde therapie gaan toepassen.
Capillaire druk
De filtratiedruk is op zich niet zo heel groot maar toch wel hoog genoeg en bij een verhoging zouden
de capillairen beschadigd kunnen geraken.
Glomerulaire filtratie rate (GFR)
Netto filtratiedruk /autoregulatie
We kunnen de glomerulaire filtratie rate van
180L/dag blijven garanderen in een MAP van
80 tot 180 mmHg door een vasodilatatie of
een vasoconstrictie. Door deze autoregulatie
blijft zijn functie zolang mogelijk behouden.
Myogene respons / gladde spiercelrespons
Dit is de intrinsieke vermogen van de vasculaire gladde spiercellen om de antwoorden op
drukveranderingen gelijkaardig aan de autoregulatie in andere systeemarteriolen.
Bij een stenose in het afferente arteriool krijg je een
tekort aan doorbloeding doordat de druk
onvermijdelijk naar beneden gaat en dus ook het GFR.
Als compensatie ga je je efferente arteriolen veel meer
openzetten waardoor de druk helemaal wegvalt.
Door een trombose kan de druk in het afvoerende vat
(efferent) te groot worden. We gaan hierdoor een
hogere intracapillaire druk krijgen en dus een hogere
filtratie. Dan gaat de diabetische nefropathie ingrijpen
en gaat je RBF verlagen.
10
