Werkcollege 1 ‘Nierfunctie en urineonderzoek’
Zelfstudie
De glomerulaire filtratie snelheid (GFR) wordt bepaald door
1. de Starling-krachten in het glomerulaire capillair en Bowman’s ruimte
2. de capillaire doorlaatbaarheid
3. het filtrerend oppervlak.
De GFR is ook afhankelijk van de renale bloedplasmastroom (RPF). De GFR kan
nauwkeurig worden gemeten als de klaring van vrij filtreerbare stoffen zoals inuline. Voor
klinische doeleinden gebruikt men de klaring van creatinine.
De doorlaatbaarheideigenschappen van het capillaire filter kunnen worden gemeten door de
klaring van stoffen met verschillende molecuulgrootte, respectievelijk –lading t.o.v. de klaring
van inuline te bepalen. De RPF kan bij benadering worden berekend als de klaring van
stoffen zoals PAH. Daarvan is de renale uitscheiding zo efficiënt, dat het renale plasma-
aanbod de beperkende factor in de klaring is. De GFR is onderhevig aan nauwkeurige
regulatie. Deze behelst vooral het zoveel mogelijk constant houden van de GFR onder
uiteenlopende condities, zodat de uitscheiding van afvalstoffen gewaarborgd is. Regulatie
van de filtratie vindt plaats door regulatie van de capillaire druk, middels aanpassing van de
afferente en de efferente vaattonus. Bij veranderingen in afferente vaattonus veranderen de
RPF en de GFR in gelijke richting; bij efferente veranderingen in tegengestelde richting.
Autoregulatie = intrinsieke vermogen van de nier om de GFR constant te houden en is
onafhankelijk van neurale of hormonale input. Autoregulatie komt tot stand door regulatie van
afferente en efferente vaattonus.
- Aanpassing van de afferente vaattonus zorgt voor een constante GFR en RPF over
een bloeddrukbereik van laag tot zeer hoog.
- De efferente vaattonus zorgt voor een constante GFR, ten koste van een afname in
RPF bij lage tot zeer lage bloeddrukken, en is afhankelijk van angiotensine II.
Autoregulatie vindt o.a. plaats via tubuloglomerulaire feedback. De tubuloglomerulaire
feedback reguleert de GFR van individuele nefronen door bij een verhoging, respectievelijk
een verlaging van het NaCl aanbod aan de macula densa, de GFR te verlagen
respectievelijk te verhogen. Daardoor wordt het distale aanbod aangepast aan de
regulatiecapaciteit van de distale tubulus. De renale hemodynamiek staat tevens onder
controle van verschillende neurohumorale invloeden, die ook onderlinge interactie vertonen.
Bij volumedepletie zorgt activatie van het renine-angiotensine-aldosteron systeem (RAAS)
en van de sympathicus voor vooral postglomerulaire renale vasoconstrictie. Daardoor kan de
filtratie op peil blijven. Vasoconstrictie van de afferente arteriole door angiotensine II wordt
voorkomen door de intrarenale afgifte van vaatverwijdende prostaglandinen. Dit verklaart
waarschijnlijk waarom het toedienen van NSAIDs aan met name
gedehydreerde/hypovolemische dieren kan zorgen voor ernstige nierschade, zoals
nierpapilnecrose. Waarom nierpapilnecrose?
,De definitie van de renale klaring X = het volume bloedplasma dat per tijdseenheid (ml/min)
volledig wordt gezuiverd van stof X.
De algemene formule voor de renale klaring van een stof X luidt;
Fractionele klaring
Vergelijking van de clearance van een stof X (Cx) met de simultaan bepaalde inuline-
clearance (Cin), geeft informatie over de wijze waarop de nier stof X uitscheidt.
➢ Cx/Cin < 1: De tubuluscellen transporteren een deel van het gefiltreerde kwantum
van de stof X vanuit het tubuluslumen naar het interstitium, c.q. bloedplasma. De stof
X zou ook via diffusie vanuit het tubuluslumen naar het interstitium, c.q. bloed kunnen
gaan, zoals bijv. ureum.
➢ Cx/Cin > 1: De tubuluscellen transporteren de stof X vanuit het bloed naar het
tubuluslumen en voegen daardoor aan de gefiltreerde hoeveelheid van X nog een
kwantum toe. De stof X zou ook via diffusie vanuit het interstitium, c.q. bloed naar het
tubuluslumen kunnen gaan.
Een stof die zeer actief door de proximale tubulus wordt uitgescheiden is Para-
aminohippuurzuur. Hierdoor is de concentratie PAH in de vena renalis bijna nul. Als de
[PAH]v.ren. daadwerkelijk nul zou zijn, dan kan worden gesteld dat de hoeveelheid bloed die
per minuut van PAH wordt gezuiverd (Clearance PAH) gelijk is aan de Renal Plasma Flow
(RPF). De CPAH geeft echter een te lage waarde voor de RPF omdat niet al het bloed langs
de proximale tubulus stroomt, maar ook een deel naar het nierkapsel en het niermerg via de
vasa recta. Hierdoor is de [PAH]v.ren. nooit nul. Maar, m.b.v. de extractieratio kan de echte
RPF worden uitgerekend, zie de figuur hieronder. Als de hematocriet (Hct) bekend is, kan de
RPF gebruikt worden om de Renal Blood Flow (RBF) uit te rekenen (RBF=RPF/(1-Hct)).
Cx/Cin = 1: De stof X wordt niet door de tubuluscellen getransporteerd en komt alleen door
filtratie in de urine. Dit geldt bij de hond, kat, konijn en het schaap voor creatinine. Het
bovenstaande wordt geïllustreerd in onderstaande figuur waarin de clearance berekeningen
voor ureum, inuline en PAH zijn opgenomen.
,Vraag 1. Tubulaire reabsorptie en secretie
De samenstelling van het primaire ultrafiltraat en de uiteindelijke blaasurine kunnen sterk
verschillen door de processen van tubulaire secretie en resorptie. Vooral de proximale
tubulus is zeer actief in het opnemen en uitscheiden van stoffen.
a) Waarom kun je uit het volgende histologische plaatje van de proximale tubulus
concluderen dat de proximale tubulus zeer actief is?
De aanwezigheid van een borstelzoom zorgt
voor oppervlaktevergroting en duidt op (actieve)
transportprocessen. De borstelzoom bevat
enzymen zoals peptidasen en
carbonanhydrase. Ook zijn veel endocytotische
vesicles te zien. De vele mitochondria geven
aan dat er veen ATP verbruikt wordt.
Bij het bestuderen van tubulaire transportprocessen wordt de klaring van een stof vak vaak
vergeleken met de klaring van creatinine of inuline.
b) Tussen welke waarden kan de renale klaring van een stof liggen als de renale
plasmastroom bijv. 320 ml/min is?
Tussen de 0 ml/min en de 320 ml/min. Klaring staat voor het aantal milliliters bloed dat per
minuut volledig gezuiverd wordt van een stof X. Wanneer een stof niet gefiltreerd en
gesecreteerd wordt of wanneer een stof na filtratie volledig wordt geresorbeerd dan is de
clearance 0 ml/min, zoals bijv. de clearance van glucose. Als een stof vrij wordt gefiltreerd en
ook nog eens actief wordt uitgescheiden dan kan de klaring maximaal oplopen tot de waarde
van de renale doorbloeding/min (plasmastroo m, RPF), zoals bij Para-aminohippuurzuur
het geval is.
De renale klaring van glucose, ureum en penicilline zijn, bij een vaste waarde van de GFR,
zeer verschillend (zie bovenste figuur volgende blz.).
Waardoor worden deze verschillen veroorzaakt?
c) Waardoor worden deze verschillen veroorzaakt?
Deze drie stoffen worden volgens het plaatje alle drie vrij gefiltreerd, maar worden
vervolgens anders behandeld door de niertubuli;
1. Glucose wordt actief teruggeresorbeerd en de klaring is nul;
2. Ureum diffundeert terug naar het bloed nadat eerst zouten en water die kant op zijn
gegaan. De klaring van ureum ligt ergens tussen die van inuline (dan wel creatinine)
en glucose;
3. Penicilline wordt na filtratie actief uitgescheiden (niet zo actief als PAH) en dus ligt de
klaring tussen die van inuline (dan wel creatinine) en die van PAH. Meer secretie dan
resorptie.
Verschil veroorzaakt door grootte stof en lading?
d) Geef aan of de verhouding CX/CInuline voor deze drie stoffen groter, kleiner of gelijk
is aan één.
Inuline is de referentie omdat dit stofje vrij gefiltreerd wordt, maar daarna vindt er geen
secretie dan wel resorptie plaats.
• Glucose <<<<1 (alles geresorbeerd)
• Ureum <1
• Penicilline >1
, De andere figuur op de volgende blz. geeft aan hoe de concentratie van stoffen in het
ultrafiltraat verandert tijdens passage van de proximale tubulus.
e) Geef voor alle genoemde stoffen aan hoe de verandering in concentratie tot stand
komt.
De toename in inuline concentratie is enkel en alleen te danken aan osmose van water
vanuit het tubuluslumen naar het interstitium. PAH moet dan wel actief worden uitgescheiden
om boven inuline uit te stijgen. De Na+ concentratie blijft constant, maar de hoeveelheid Na+
niet. Er wordt zeer veel natrium geresorbeerd, maar de hoge doorlaatbaarheid voor water
zorgt voor gelijktijdige osmose (transcellulair en paracellulair) zodat natrium concentratie
constant blijft. De osmolariteit blijft eveneens constant, omdat NaCl de belangrijkste
determinant is.
De Cl- concentratie stijgt omdat het Cl- transport gedreven wordt door de negatieve
potentiaal/spanning in het lumen. De negatieve spanning ontstaat door de actieve resorptie
van Na+. Bicarbonaat wordt actief geresorbeerd dankzij de werking van een Na/H anti-porter
en het enzym carbonanhydrase in de borstelzoom. AZ en Glc worden zeer actief
geresorbeerd door Na-Glc of Na-AZ co transporters (secundair actief transport).
Alle secundair actieve transporters zijn afhankelijk van de Na/K-ATPase pompen in de
basolaterale membraan van de tubulaire epitheelcellen, die verantwoordelijk zijn voor het
creëren van een inwaartse Na gradiënt over het apicale membraan.
Zoals in de legenda staat aangegeven, hebben de kleine rechtshoekjes een volume van 100
ml.
