[Terug naar titelblad]

Hoofdstuk 4 : Nierfysiologie.

Histofysiologie van
nieren en afvoerwegen.

Renale electrolyten-
balans.

Renale waterbalans.

Zuur-base balans.

Histo-fysiologie van nieren en afvoerwegen

Algemene opbouw van de nier :

Bloedvatensysteem

[Fig.4.1]

De renale arterie (< aorta) :

° komt nier binnen ter hoogte van de nierhilus

° splitst in radiair uitstralende aa. interlobares

° hieruit ontspringen, ter hoogte van de corticomedullaire grens, de aa. arcuatae

° daaruit ontspringen de (rechte) aa. interlobulares

° die op hun beurt uitlopen in korte, rechte afferente arteriolen

° deze laatste vormen de glomerulus (capillairkluwen = eerste capillaire net) en lopen dan weer verder als efferente arteriolen

° van waaruit het peritubulaire (tweede) capillaire net en eventueel de vasa recta (derde capillaire net) ontstaan

° tenslotte draineert het bloed in het veneuze bloedvatenstelsel (vv. arcuatae, vv. interlobares enz).

Glomerulo-tubulair systeem

[Fig. 4.2]  [Fig.4.3]  [Fig.4.4]  [Fig.4.5]

De functionele eenheid van de nier, het nefron, bestaat uit :

° het lichaampje van Malpighi : de glomerulus, ingestulpt in het kapsel van Bowman

° de proximale tubulus, bestaande uit een pars convoluta (contorta) of gewonden deel en een pars recta of rechte tubulus

° de lis van Henle met een dun afdalend deel, een dun opstijgend deel en een dik opstijgend deel

° de distale tubulus : een korte gewonden tubulus (pars contorta of convoluta)

° de verzamelbuis (tubulus en ductus colligens)

(Opgelet : volgens sommige handboeken wordt de pars recta van de proximale tubulus beschouwd als dik afdalend deel van de lis van Henle, en het dik opstijgend deel van de lis van Henle als pars recta van de distale tubulus.)

De glomerulaire filter bestaat uit meerdere lagen (van bloedzijde naar urinezijde) :

° capillair endotheel (met poriėn) : endotheelcellen rustend op een

° basaalmembraan

° mesangiale cellen en mesangiummatrix ondersteunen de capillairen

° visceraal blad van het kapsel van Bowman : podocyten met in elkaar passende primaire en secundaire (Eng. : pedicels) getande uitsteeksels. Tussen de secundaire uitsteeksels blijven nog poriėn open : het geheel van cellen met uitsteeksels en poriėn noemt men de spleetmembraan (Eng. filtration slit membrane).

Doorheen deze lagen komt de primaire urine terecht in de ruimte van Bowman, die in continuļteit staat met het lumen van de proximale tubulus. De ruimte van Bowman is omgeven door het pariėtale blad van het kapsel van Bowman, dat zelf doorloopt in de wand van de proximale tubulus.

Indeling van het nierparenchym :

° niercortex : lichaampjes van Malpighi, proximale gewonden tubuli, distale gewonden tubuli (en in mindere mate andere delen van de tubuli)

° corticomedullaire grens : aa. en vv. arcuatae

° buitenste zone van de buitenste medulla : dik afdalend en dik opstijgend deel van de lissen van Henle, tubuli colligentes

° binnenste zone van de buitenste medulla : dun afdalend deel en dik opstijgend deel van de lissen van Henle, tubuli colligentes (verzamelbuisjes)

° binnenste medulla : dun afdalend en dun opstijgend deel van de lissen van Henle, tubuli colligentes

Indeling van de nefronen :

° oppervlakkige glomerulus (gelegen in de cortex dicht tegen het nierkapsel aan) met "short-loop" nefron : bocht in de lus van Henle gelegen in de buitenste medulla

° midcorticale glomerulus (gelegen in de cortex) met "short-loop" of met "long-loop" nefron

° juxtamedullaire glomerulus (gelegen in de cortex dicht tegen de medulla aan) met "long-loop" nefron : bocht in lus van Henle gelegen in de binnenste medulla ; uit de efferente arteriole ontspringen hier zeer lange tot in het niermerg afdalende capillairen, de vasa recta, die belangrijk zijn voor de concentrering van de urine.

Renale hemodynamica

15 ą 20 % van het lichaamsbloedvolume circuleert in de bloedvaten van de nieren, waarvan :

° 74 % in de cortex

° 21 % in de buitenste medulla

° 2,5 % in de binnenste medulla

° 2,5 % in het vet ter hoogte van de nierhilus en rond het nierkapsel.

Autoregulatie van de bloedvloei ter hoogte van cortex en buitenste medulla (cte bloedvloei zelfs bij schommelingen in arteriėle bloeddruk tussen 80 en 200 mm Hg) ten gevolge van twee mechanismen :

° myogene theorie : intrinsieke contractiele eigenschappen van gladde spiercellen als respons op uitrekking (m.a.w. verhoogde bloeddruk rekt spierwand van bloedvaten uit en lokt daardoor vasoconstrictie uit, terwijl verlaagde bloeddruk het omgekeerde effect uitlokt)

° metabole theorie : bij afname bloedvloei stapelen metabolieten zich op en doen de bloedvaten dilateren.

Renale vasoconstrictie :

° Prikkeling van de hoofdzakelijk adrenerge zenuwvezels, hypoxie, spieractiviteit,… veroorzaakt vasoconstrictie en daardoor redistributie van de renale bloedvloei nl. ischemie ter hoogte van de cortex en hyperemie ter hoogte van de medulla. Dit veroorzaakt een "wash-out" van natriumchloride vanuit het interstitium en vermindert de mogelijkheid van de nieren tot het concentreren van de urine.

° Catecholamines (adr, nor) in lage doses veroorzaken sterkere vasoconstrictie in de efferente dan in de afferente arteriolen, waardoor de renale bloedvloei wel daalt maar de glomerulaire filtratiesnelheid (glomerular filtration rate, GFR) behouden blijft. Bij hoge doses zal de GFR wel dalen.

Osmolariteit van het nierparenchym :

De osmolariteit van de cortex is dezelfde als deze van het plasma nl. ongeveer 300 mOsm / liter. In de medulla neemt de osmolariteit gradueel toe vanaf de corticomedullaire grens tot aan de nierpapil, waar ze tot 5600 mOsm / liter kan bedragen. Deze hyperosmolariteit wordt bereikt door het "countercurrent multiplier" mechanisme van de lussen van Henle en het "countercurrent exchange"mechanisme (tegenstroomuitwisselings-systeem) van de vasa recta :

° volgens het "multiplier"mechanisme treedt, dankzij de tegenstroom, een concentratie van ionen op aan de tip (bocht) van de lus. Men zou hierbij de lus met zijn afdalende en opstiijgende tak kunnen vergelijken met twee naast elkaar lopende roltrappen, één naar beneden en één naar boven. Zou men de mensen die via de opstijgende roltrap naar boven willen gaan telkens wegplukken en weer op de afdalende roltrap plaatsen, dan zou er onderaan een opstopping ontstaan door een menigte ontevreden roltrapgebruikers! Een argument dat pleit tegen dit model is evenwel het feit dat het afdalend deel van de lus van Henle weinig doorlaatbaar is voor ureum en andere ionen. Men spreekt daarom beter van het "two-solute"model : in het medullaire interstitium treft men hoge concentraties aan NaCl en ureum aan doordat (1) NaCl de voornaamste opgeloste stof is in het filtraat in het dun opstijgend deel van de lus en ureum de voornaamste stof in het filtraat ter hoogte van de verzamelbuisjes, en (2) het dun opstijgend deel beter doorlaatbaar is voor NaCl dan voor ureum, terwijl de verzamelbuisjes beter doorlaatbaar zijn voor ureum dan voor NaCl. Er zijn dus twee drijvende krachten aan het werk nl. de NaCl-concentratiegradiėnt over de wand van het dun opstijgend deel van de lus van Henle en de ureum-concentratiegradiėnt over de wand van de verzamelbuisjes. Beide gradiėnten worden veroorzaakt door het actieve transport van NaCl ter hoogte van het dik opstijgend deel van de lus van Henle, en beide gradiėnten zorgen voor een concentrering van NaCl en ureum in het medullaire interstitium.

° "countercurrent exchange": indien het plasma ter hoogte van de medullaire nierbloedvaten evenveel water zou bevatten als elders in het lichaam, dan zou het medullaire interstitium snel in evenwicht komen met dit meer hypotone plasma en zou op die manier de opgebouwde osmotische gradiėnt verloren gaan. Dit wordt verhinderd door het verloop van de vasa recta, de capillairen die langsheen de lussen van Henle verlopen en ook een haarspeldbocht vertonen. De wand van deze capillairen is goed doorlaatbaar voor NaCl en water, zodat het plasma eenzelfde concentratiegradiėnt opbouwt als de aanpalende medulla (nl. toenemende osmolariteit naar de haarspeldbocht toe). Deze aanpassing kan enkel gebeuren wanneer het bloed doorheen deze vasa recta niet te snel stroomt (zoniet : "wash out" van de in het plasma opgeloste stoffen).

Mits energieverbruik wordt hier dus gezorgd voor een blijvende concentratiegradiėnt tussen beide takken van de lis van Henle.

De verwijdering van de grote hoeveelheden opgeloste stoffen in het interstitium wordt dus voorkomen door

° trage bloedvloei ter hoogte van de niermedulla

° countercurrent-uitwisseling van opgeloste stoffen en water tussen het afdalende en het opstijgende deel van de vasa recta : een deel van het plasmawater vloeit, om osmotische redenen, vanuit de afdalende tak van de vasa recta in de opstijgende tak en omgekeerd komen een deel van de opgeloste stoffen uit de opstijgende tak (hierin terechtgekomen vanuit het hypertone niermerg) steeds weer terecht in de dalende tak.

Het juxtaglomerulair apparaat

[Fig. 4.6]

Het juxtaglomerulair apparaat (cellen van Ruyter) bevat histologisch volgende cellen :

° juxtaglomerulaire cellen, afkomstig van de gladde spiercellen van de wand van de afferente arteriole. Ze vormen een manchet (Eng. : cuff) rond de afferente arteriole daar waar deze overgaat in de glomerulus. Deze cellen bevatten granules (met het enzyme renine) in hun cytoplasma.

° cellen van de macula densa, dit zijn gemodifieerde cellen van de distale gewonden tubulus die gelegen zijn vlak bij de juxtaglomerulaire cellen. Waarschijnlijk zijn deze cellen gevoelig voor de concentratie aan Na+-ionen in de vloeistof in het lumen van de distale gewonden tubulus.

° lacis cellen : een kleine groep agranulaire cellen (ook poolkussen genoemd) gelegen tussen de macula densa en het kapsel van Bowman, daar waar de afferente arteriole de glomerulus binnengaat. Waarschijnlijk vormen zij het hormoon erythropoļetine.

Het juxtaglomerulair complex regelt de GFR via een tubuloglomerulaire neuro-endocriene feedback :

° renine wordt vrijgesteld bij hoge NaCl-concentraties in de macula densa-urine, bij acuut verlaagde bloeddruk enz

° renine splitst van het plasmaglobuline angiotensinogeen (uit de lever) een decapeptide, het angiotensine I, af

° een "converting-enzym" uit de longen en uit andere weefsels splitst hiervan twee AZ af zodat het zeer actieve octapeptide angiotensine II gevormd wordt

° door aminopeptidasen uit het plasma en de bijnieren wordt uit Ang II het (eveneens actieve) angiotensine III gevormd

Doelwitorganen en werkingen van Ang II (en Ang II) :

° hart en bloedsomloop : Ang II werkt vasoconstrictorisch op de arteriolen met bloeddrukverhoging tot gevolg

° CZS : Ang II leidt ook via inwerking op het centrale bloedsomloopcentrum tot vasoconstrictie en dus tot bloeddrukstijging

° nieren : Ang II werkt ook hier vasoconstrictorisch, waardoor de renale bloedvloei en de GFR dalen

° bijnierschors : Ang II stimuleert hier de vrijstelling van aldosteron (waardoor de zout- en wateruitscheiding verminderen).

Structuur van de tubuli

Proximale tubulus :

° de cellen zijn cylindrisch, hebben een eosinofiel cytoplasma en een basaal gelegen kern

° de cellen hebben aan hun apicale zijde een hoge borstelzoom (Eng.: brush border) met talrijke microvilli, die zorgen voor een uitgebreid contact met de inhoud van het lumen : ze zorgen voor de absorptie van glucose en AZ

° de cellen aan de basale zijde hebben talrijke inplooiingen (basaal labyrint) met daartussen mitochondriėn : deze leveren de energie voor de actieve reabsorptie van Na+, Ca2+, K+, Cl-, fosfaat en uraat en voor de actieve secretie van H+, organische zuren, en basen.

Opm : glucose en AZ worden geabsorbeerd via Na+-cotransport en eenmaal in de cel verlaten ze deze weer via diffusie, terwijl Na+ actief wordt gesecreteerd aan de basolaterale zijde van de cel.

Lis (lus) van Henle :

° de cellen van het dik afdalend deel zijn eerder kubisch maar hebben nog een duidelijke borstelzoom

° de cellen van het dun afdalend deel zijn afgeplat en hebben geen borstelzoom meer ; ze bevatten ook weinig mitochondriėn wat wijst op een beperkt actief transport ; dit deel van de lis van Henle is sterk doorlaatbaar voor water en matig voor ureum en andere ionen

° de cellen van het dun opstijgend deel zijn ook afgeplat en zonder borstelzoom : dit deel is minder doorlaatbaar voor water en erin opgeloste stoffen zoals ureum en andere ionen

° de cellen van het dik opstijgend deel zijn laag kubisch, hebben een apicaal gelegen kern, enkele microvilli aan de apicale zijde, een uitgebreid basaal labyrint en talrijke mitochondriėn : hier worden Na+, Cl- en K+ via actief transport naar het interstitium gebracht en de vloeistof in het lumen wordt hypotoon (t.o. plasma) wanneer het de distale tubulus bereikt. Het is de hoge osmolariteit van het interstitium die wateronttrekking uit de verzamelbuizen veroorzaakt en dus is het actieve NaCl-transport de stuwende kracht achter het concentreringsmechanisme van de nier.

Distale tubulus (rectus en contortus):

° de cellen hebben een minder eosinofiel kleurend cytoplasma (minder organellen in het cytoplasma) en geen borstelzoom

° de cellen gelegen in de medulla vertonen talrijke basolaterale interdigitaties en lange mitochondriėn : ze worden gestimuleerd door aldosteron om NaCl te reabsorberen

° de cellen gelegen in de cortex bevatten weinige mitochondriėn die Ca2+ reabsorberen in respons op parathormoon (PTH)

° eindigt met een kort segment gespecialiseerde cellen, de "macula densa" : de kernen ervan zijn gegroepeerd in een zogenaamde "dense spot" en de polariteit van de cel is omgekeerd, m.a.w. de basale zijde is de actieve zijde. Deze cellen fungeren als detectoren van het tubuloglomerulaire negatieve feedback-mechanisme dat leidt tot de glomerulaire productie van renine.

Verzamelbuizen (ducti colligentes) :

° bestaan uit een corticaal, een medullair en een papillair deel (de grootste = ducti van Bellini)

° de cellen zijn hoog cylindrisch met een bleek kleurend cytoplasma en zonder borstelzoom

° de cellen spelen nog een belangrijke rol bij de controle over de zuur-base-balans en in de K+-homeostase en het is de primaire targetplaats voor ADH : dit hormoon maakt de verzamelbuizen doorlaatbaar voor water. Het water komt door osmose vanuit de verzamelbuizen in het interstitium en van daaruit in de vasa recta terecht. Op die manier wordt een verkleind volume aan hypertone urine geproduceerd.


color_right(1).jpg (1260 bytes)