4€¦ · Web viewHOOFDSTUK 4 : NIERFYSIOLOGIE. Histo-fysiologie van nieren en afvoerwegen. Algemene opbouw van de nier. Bloedvatensysteem. (fig. 4.1 en 4.2) De renale arterie (

Hoofdstuk 4 Nierfysiologie___________________________________________________________________________________

HOOFDSTUK 4 : NIERFYSIOLOGIE.

4.1. Histo-fysiologie van nieren en afvoerwegen.

4.1.1. Algemene opbouw van de nier.

4.1.1.1. Bloedvatensysteem. (fig. 4.1 en 4.2)

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).

4.1.1.2. Glomerulo-tubulair systeem. (fig. 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8 en 4.9.a-b)

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 poriën) : 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 poriën open : het geheel van cellen met uitsteeksels en poriën noemt men de spleetmembraan (Eng. filtration slit membrane).

Doorheen deze lagen komt de primaire urine terecht in de ruimte van Bowman, die in continuïteit staat met het lumen van de proximale tubulus. De ruimte van Bowman is

63


omgeven door het pariëtale 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° 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.

4.1.1.3. Renale hemodynamica. (fig. 4.10)

15 à 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 arteriële 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.

64


° 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 (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.Die 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 van Henle. Men zou hierbij de lus met zijn afdalende en opstijgende 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 ontevereden roltrapgebruikers! Een argument dat pleit tegen deze hypothese 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 ter hoogte van 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-concentratiegradiënt over de wand van het dun opstijgend deel van de lus van Henle en de ureum-concentratiegradiënt over de wand van de verzamelbuisjes. Beide gradiënten worden veroorzaakt door het actieve transport van NaCl ter hoogte van het dik opstijgend deel van de lus van Henle, en beide gradiënten zorgen voor een concentrering van NaCl en ureum in het medullaire interstitium.

° “countercurrent exchange” : indien het plasma ter hoogte van de meeste nierbloedvaten evenveel water zou bevatten als elders in het lichaam, dan zou het medullair interstitium snel in evenwicht komen met dit meer hypotone plasma en zou op die manier de opgebouwde osmotische gradiënt 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 concentratiegradiënt opbouwt als de aanpalende medulla (nl. toenemnede osmolariteit naar de haarspeldbocht toe). Deze aanpassing kan enkel gebeuren wanneer het bloed doorheen de 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 concentratiegradiënt tussen beide takken van de lis van Henle.

65


De verwijdering van de grote hoeveelheden opgeloste stoffen in het interstitium wordt 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.

4.1.1.4. Het juxtaglomerulair apparaat. (fig. 4.11.a-b-c)

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 erythropoïetine.

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 gevormdDoelwitorganen 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 zouten wateruitscheiding verminderen).

4.1.1.5. Structuur van de tubuli.

66


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 mitochondriën : 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 mitochondriën 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 mitochondriën : 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 mitochondriën : ze worden gestimuleerd door aldosteron om NaCl te reabsorberen° de cellen gelegen in de cortex bevatten weinige mitochondriën 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

67


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.

4.1.2. Glomerulaire filtratie, reabsorptie en secretie / excretie, renale clearance en GFM-bepaling. (fig. 4.14, 4.15 ; tab. 4.1)

Glomerulaire filtratie :° grootte van de filtratiebarrière = 70.000 dalton : laat electrolyten en kleine moleculen (bvb. glucose) door , maar houdt grote moleculen (bvb. proteïnen) en celelementen (bvb. rode en witte bloedcellen) tegen. Plasma-albumine heeft een moleculaire massa van 70.000 en wordt dus in kleine mate doorgelaten , terwijl hemoglobine een moleculaire massa heeft die kleiner is dan 70.000 en dus in de urine terecht kan komen (bvb. na hemolyse van de RBC).° de filter bestaat uit drie lagen (zie hoger) :- poreus capillair endotheel : houdt elementen tegen van > dan 450.000 dalton- basaalmembraan : houdt elementen tegen van > dan 160.000 dalton- poriënmembraan : houdt elementen tegen tussen 40.000 en 70.000 dalton

Effectieve filtratiedruk (Peff):° drijvende kracht : hydrostatische druk in de capillairen (glomerulaire arteriële druk : P c) : ongeveer 90 mm Hg (komt ongeveer overeen met de gemiddelde arteriële bloeddruk !)° tegenwerkende krachten :- oncotische druk (Лpl) van de plasmaproteïnen in het bloed in de glomerulaire capillairen :

ongeveer 30 mm Hg- hydrostatische druk in de ruimte van Bowman (Pt): ongeveer 15 mm HgDe effectieve filtratiedruk wordt dus beïnvloed door veranderingen in :° Pc, wanneer de druk hoger of lager is dan deze tussen het autoregulatie-interval van 75 tot 150 mm Hg° Pt, bvb. door ureterale obstructie of nieroedeem° Лpl, wanneer de hoeveelheid plasmaproteïnen daalt (hypoproteïnemie)

Flltratiefractie en glomerulaire filtratiemate (GFM) :° de fractie van het renale plasma dat in beide nieren gefiltreerd wordt tot glomerulair filtraat (primaire of primitieve urine) bedraagt gemiddeld ongeveer 20% van de totale plasmahoeveelheid die doorheen de nieren vloeit° het vloeistofvolume dat per tijdseenheid door alle glomeruli gefiltreerd wordt is de glomerulaire filtratiemate (GFM : ml/min) ; ruim 99% van dit filtraat wordt gerecupereerd door de tubuli, de rest is urine° de meting van de GFM kan gebeuren met een indicator met bijzondere eigenschappen :- moet vrij filtreerbaar zijn- gefiltreerde fractie mag niet door resorptie of secretie/excretie in de tubuli veranderen- mag niet in de nier worden omgezet- mag de nierfunctie niet beïnvloeden- bvb. inuline, creatinine (endogene stof !)° de gefiltreerde indicatorhoeveelheid/tijdseenheid kan berekend worden uit de plasmaconcentratie aan indicator (Px : mg/ml) vermenigvuldigd met de GFM (ml/min).

68


Gezien de indicatoreigenschappen verandert deze hoeveelheid/tijdseenheid niet tijdens de nefronpassage : er komt dus dezelfde hoeveelheid/tijd in de urine. Deze hoeveelheid kan berekend worden uit het urinetijdvolume (Vu : ml/min) vermenigvuldigd met de indicatorconcentratie in de urine (Ux : mg/ml). De GFM kan dan als volgt berekend worden :

Px x GFM = Ux x Vu

waaruit volgt : GFM = (Ux/Px) x V

° de GFM varieert met :- veranderingen in hydrostatische druk en oncotische druk, die beide de effectieve filtratiedruk beïnvloeden- veranderingen in permeabiliteit en oppervlakte van de filtratiebarrière bvb. bij nieraandoening- veranderingen in aantal functionele nefronen bvb. bij nieraandoening of trauma van de nieren° een gestegen GFM leidt tot verlies van water en opgeloste stoffen uit het organisme ; een gedaalde GFM leidt tot onvoldoende eliminatie van ongewenste stoffen uit het lichaam. Wijzigingen van 5% in de GFM zijn reeds voldoende om buitenmatig verlies of retentie van water en opgeloste stoffen te veroorzaken.

Het concept "renal clearance" : (tab. 4.2)dit is het virtuele volume plasma dat per tijdseenheid (Cx) volledig gezuiverd wordt van een bepaalde stof (indicator bvb. inuline of creatinine); om dit te bepalen moet men volgende parameters bepalen :° volume urine geproduceerd per tijdseenheid (V : ml/min)° concentratie van de indicator in het plasma (Px : mg/ml)° concentratie van de indicator in de urine (Ux : mg/ml).Men kan de renale clearance nu berekenen aan de hand van de formule :

Cx = (Ux x V) / Px

° een stof met een clearance < dan deze van inuline of creatinine heeft een netto reabsorptie ondergaan° een stof met een clearance > dan deze van inuline of creatinine heeft een netto secretie ondergaan° voor inuline en creatinine is Cx gelijk aan de GFM

Creatinine clearance ratio :de verhouding van de clearance van een bepaalde stof t.o.v. de creatinineclearance geeft een indicatie van de mate waarin die bepaalde stof wordt uitgescheiden of vastgehouden door de tubuli :

Cx / Ccr = (Ux x V)/Px

(Ucr x V)Pcr

waaruit volgt : Cx/Ccr = Ux/Px

69


Ucr/Pcr

Of uitgedrukt als percentage ratio : % Cx/Ccr = (Ux/Px) x (Pcr/Ucr) x 100

° wordt een stof uit de tubulus verwijderd door resorptie dan is Cx/Ccr kleiner dan 1 (Na+, Cl-, AZ, glucose)° wordt een stof in de tubulus gesecreteerd dan is Cx/Ccr groter dan 1.° voorbeeld : %clearance ratio van Na+ en fosfaat bij het paard = 0.2 à 1 % en van K+ = 16 à 65 %

Clearance van para-aminohippuurzuur (PAH) :° stof die gefiltreerd en bovendien voor 90% gesecreteerd wordt door de tubuli in het glomerulaire filtraat m.a.w. bij één passage van PAH doorheen de nier wordt het plasma (bijna) volledig gezuiverd van PAH° bijgevolg is de PAH-clearance een vrij juiste maat voor de renale plasmastroom (RPS)° die berekend kan worden met volgende formule (en mits correctie voor de 10% die niet gesecreteerd wordt) :RPS = (CPAH / 90) x 100

4.2. Renale electrolytenbalans.

4.2.1. Absorptie door tubuli en verzamelbuizen.

4.2.1.1. Proximale tubulus (fig. 4.16.a-b, 4.17.a-b en 4.18):

° hier vinden ongeveer 65% van alle reabsorptieprocessen plaats, tesamen met de "verplichte" reabsorptie van water (65% van de 99% water in het ultrafiltraat) via osmotische diffusie :- actieve reabsorptie van Na+, Cl- (60%, enkel in het laatste deel van de proximale tubulus),

fosfaat, sulfaat, vitaminen, acetoacetaat, lactaat, citraat, ketoglutaraat, AZ, glucose, uraat en proteïnen

- passieve absorptie van water, Cl- (40%, enkel in het voorste deel van de proximale tubulus), bicarbonaat, K+, Mg2+, Ca2+ en ureum

° absorptie van kationen :a) natrium :- komt de cel binnen via diffusie en wordt actief uitgescheiden aan de basolaterale

membraan (door dit laatste proces blijft de cellulaire Na+-concentratie laag en kan nieuw Na+ vanuit het lumen doorheen de borstelzoom in de cel komen via passieve diffusie). Twee mechanismen zijn verantwoordelijk voor deze passieve natrium-uitstroom :° Na+ volgt om electrische redenen de geresorbeerde HCO3

-

° op het geresorbeerde Na+ volgt water, dat op zijn beurt weer Na+- en andere ionen met zich meetrekt (Eng. : solvent drag)

- eens natrium zich in het basaal labyrint of in de intercellulaire ruimten bevindt kan het terechtkomen in de peritubulaire capillairen of terugdiffunderen (Eng. : backleak) in het lumen via de celjuncties

- ter hoogte van de basolaterale celmembraan bevindt zich natrium-kalium-ATP-ase dat nodig is voor natrium-cotransport

70


- aan de apicale en basolaterale zijden bevinden zich natrium-cotransportproteïnen voor de absorptie van glucose , galactose, AZ, anorganische zuren (sulfaat, fosfaat), metabolieten van organische zuren (lactaat, citraat, ketoglutaraat), protonen en hydroxylionen

- de tubulus"lading" aan natrium (de totale hoeveelheid natrium die elke minuut doorheen de membraan in de tubuli terechtkomt) bedraagt ongeveer 15 tot 20 mmol

- natriumionen hebben geen tubulus-transportmaximum m.a.w. geen maximumsnelheid waaraan ze gereabsorbeerd kunnen worden

b) kalium :- kaliumionen komen via diffusie doorheen de celjuncties vanuit het glomerulair filtraat in

het interstitium en van daaruit in de peritubulaire capillairen terecht- ze kunnen ook actief geresorbeerd worden in het cellumen via de natrium-kalium-pomp

ter hoogte van de basolaterale membraan (K+- in ruil voor Na-ion)- aan het eind van de proximale tubulus is (max) 65% van het kalium uit het tubuluslumen

gereabsorbeerd- PTH vermindert de reabsorptie van natrium en kalium ter hoogte van de proximale

tubulusc) calcium :- 65% van het calcium wordt ter hoogte van de proximale tubulus uit het glomerulair

filtraat gereabsorbeerd, waarschijnlijk via actieve en passieve (diffusie) mechanismen- vitamine D3, gesecreteerd door de proximale tubulus, vergemakkelijkt de reabsorptie van

calcium en de synthese van een calciumbindend proteïne door de distale tubulus en de verzamelbuis

- PTH doet calciumreabsorptie toenemen ter hoogte van de distale tubulus en de verzamelbuis. Het wordt gesecreteerd door de parathyroïd in respons op een gedaalde calcemie en gaat de omzetting van 25-hydroxycholecalciferol (gevormd in de lever uit cholecalciferol, op zijn beurt hier terechtgekomen na vorming ter hoogte van de huid of na opname via de voeding als vitamine D3) in 1,25-dihydroxycholecalciferol (werkzaam hormoon) stimuleren via activatie van het alfa-hydroxylase in de cellen van de proximale tubulus

- Calcitonine wordt gesecreteerd door de parafolliculaire cellen van de schildklier in respons op een hypercalcemie : het vermindert de tubulaire reabsorptie van calcium (via inhibitie van het alfa-hydroxylase) en verhoogt dus de calciurie, terwijl het eveneens een fosfaturie en een natriurie veroorzaakt (zonder beïnvloeding van de excretie van waterstofionen en van de zuur-base-balans)

d) magnesium :- ongeveer 25% van het in het tubuluslumen aanwezige magnesium wordt gereabsorbeerd

door een specifiek transportmechanisme gesitueerd aan de basale zijde van de tubuluscellen

- PTH doet de reabsorptie toenemen° absorptie van anorganische anionen :a) bicarbonaat :- de passieve reabsorptie van bicarbonaat wordt vergemakkelijkt door de aanwezigheid van

het enzyme carbo-anhydrase dat terug te vinden is ter hoogte van de borstelzoom, in het cytoplasma en ter hoogte van de basolaterale zijden van de tubuluscel : het katalyseert zowel de synthese van H2CO3 vanuit water en koolstofdioxide als de dissociatie van H2CO3 in waterstof- en HCO3

--ionen.

71


- de H+-ionensecretie in het lumen van de niertubulus heeft twee functies :° zuuruitscheiding, waarbij door uitwisseling vooral natriumionen geresorbeerd worden (via een "Na+-H+-antiporter" of "exchanger")° resorptie van het gefiltreerde bicarbonaat : het in het lumen gesecreteerde H+ reageert met HCO3

- en vormt H2CO3, dat op zijn beurt ter hoogte van de borstelzoom door carbo-anhydrase wordt omgezet in water en CO2, die beide in het celcytoplasma gaan diffunderen. In het cytoplasma wordt opnieuw het (eerder gefiltreerde) bicarbonaation geregenereerd, dat dan aan de basolaterale membraan (bloedzijde) de cel weer gaat verlaten.(Opm. : zuuruitscheiding in de urine : via de voeding komen in het lichaam H+-ionen vrij o.a. via zwavelzuur en fosforzuur. Deze H+-ionen worden wel weggebufferd maar moeten, voor regenerering van de buffer, toch uitgescheiden worden.)

b) chloride-ionen :- passieve diffusie (voor 40%) gebeurt via de paracellulaire ruimten tussen de cellen van de

proximale tubuli vanwege de geleidelijk toenemende Cl--concentratie langsheen deze tubuli (naar de medulla toe)

- ongeveer 60% wordt actief geresorbeerd in het distale deel van de proximale tubuli en dit via verschillende mechanismen zoals° gekoppeld aan Na+-transport° ten gevolge van verzuring ter hoogte van de proximale tubulus (uitscheiding van H+), wat Cl-opname via de borstelzoom stimuleert° ten gevolge van een hoge Cl-concentratie in het tubulaire lumen, wat Cl-opname via de borstelzoom stimuleert

c) fosfaat, sulfaat, nitraat en uraat :- worden actief geresorbeerd via bepaalde transportmechanismen (in geval van fosfaat,

sulfaat en uraat zijn deze verzadigbaar, met een Tm ("tubule maximum transport") van resp. 0,1 mmol/min, 0,05 mmol/min en 15 mg/min : bij een overschrijden van deze Tm in het tubuluslumen gaan genoemde stoffen niet geresorbeerd maar wel geëxcreteerd worden)

- PTH, calcitonine en 1,25-dihydroxyvitamine D3 verlagen de Tm voor fosfaat en gaan dus fosfaturie veroorzaken

° endogene organische zuren (citraat, malaat, beta-hydroxybutyraat, ascorbinezuur) : kleine hoeveelheden hiervan kunnen in de urine teruggevonden worden. Hun reabsorptie vindt plaats via verschillende mechanismen.° belangrijke voederbestanddelen (glucose, AZ, vitaminen, proteïnen, aceto-acetaat, ketoglutaraat en lactaat) :- worden volledig gereabsorbeerd door de cellen van de proximale tubuli via een actief

proces, gekoppeld aan Na+-transport- de meeste van deze stoffen hebben een Tm (bvb. glucose : 325 mg/min, lactaat : 75

mg/min, AZ : 1,5 mg/min, proteïnen en aceto-acetaat : 30 mg/min)- proteïnen worden via de borstelzoom gereabsorbeerd door pinocytose : de proteïnen

hechten zich vast aan de celmembraan, die op deze plaats gaat instulpen en een vesikel vormen rond de proteïnen. Daarna komt de vesikel los van de celmembraan en komt terecht in het cytoplasma.

° ureum :

72


- wordt passief geresorbeerd vanuit het glomerulair filtraat (50% ter hoogte van de proximale tubulus)

- belangrijke stof in het interstitium van de niermedulla : helpt hier, samen met NaCl, een osmotische gradiënt in stand te houden waardoor water uit de urine gerecupereerd kan worden.

4.2.1.2. Lus van Henle en distale tubulus (fig. 4.19 en 4.20).

° "facultatieve" reabsorptie van een deel van de resterende 34% (van de 99% water in het ultrafiltraat) water : 15% in de lus van Henle en 10% in de distale tubulus. Water gaat passief vanuit het tubuluslumen naar het (hyperosmotische) nierinterstitium vanwege de osmotische gradiënt : ter hoogte van de haarspeldbocht in de lus van Henle is het tubulusvocht iso-osmotisch geworden met het interstitieel vocht. Het opstijgende deel van de lus van Henle is ondoorlaatbaar voor water.° calcium : 20% wordt gereabsorbeerd ter hoogte van de lus van Henle, 10% ter hoogte van de distale tubulus. Reabsorptie in de distale tubulus wordt gestimuleerd door PTH, waarschijnlijk via het CaBP vanuit de proximale tubuli.° chloor en natrium : een klein deel wordt actief gereabsorbeerd ter hoogte van het dunne opstijgende deel, maar het grootste deel wordt actief gereabsorbeerd ter hoogte van het dikke opstijgende deel (idem voor kalium, calcium en magnesium) : de drijvende kracht is waarschijnlijk de actieve reabsorptie van de Cl--ionen, waarna positief geladen ionen volgen. De osmolariteit van het lumenvocht daalt geleidelijk naarmate deze electrolyten uit het lumen verdwijnen zodat het tubulusvocht dat het dik opstijgend deel van de lus van Henle verlaat een osmolariteit heeft die lager is dan die van plasma.De reabsorptie van natrium ter hoogte van de distale tubulus staat onder controle van aldosteron (mineralocorticoïd hormoon uit de bijnier : vrijstelling wordt gestimuleerd door een stijging van het plasma-kalium en door Ang II), dat volgend werkingsmechanisme heeft : het steroïd gaat de tubuluscel binnen, bindt op een receptorproteïne en diffundeert zo in de celkern. Via stimulatie van het DNA en vorming van RNA wordt de productie van proteïnen, nodig voor het transport van natrium en kalium, opgedreven. Ter hoogte van de distale tubulus wordt beslist hoeveel natrium er uiteindelijk uitgescheiden wordt (dit is nl. ongeveer de hoeveelheid die via het voeder werd opgenomen) : bij bvb. een teveel aan natrium in het lichaam wordt een kleiner deel gereabsorbeerd in de proximale tubulus en komt een grotere hoeveelheid terecht in de distale tubuli. Het teveel aan natrium wordt hier dan niet gereabsorbeerd (daling tot complete afwezigheid van aldosteron) maar wordt via de urine uitgescheiden.° kalium : reabsorptie cfr. natrium (max 25%)° magnesium : ongeveer 50% wordt gereabsorbeerd in het opstijgende deel van de lus van Henle (geen Tm)° bicarbonaat : passieve reabsorptie in de distale tubuli via carbo-anhydrase-mechanisme (zie hoger)° ureum : 30 à 40% wordt passief gereabsorbeerd ter hoogte van de distale tubuli en de verzamelbuizen (zie verder).

4.2.1.3. Verzamelbuizen (fig. 4.21 en 4.22).

73


° "facultatieve" reabsorptie van de laatste 9% (van de 99% in het ultrafiltraat) water. Het "verdunde" tubulusvocht dat hier aangeboden wordt, kan hier al of niet geconcentreerd worden, afhankelijk van de aan- of afwezigheid van ADH. Zonder ADH is de wand zo goed als ondoorlaatbaar voor water en wordt dus bijna geen water osmotisch onttrokken naar het medullaire interstitium.° calcium : reabsorptie van 5% van het calcium uit het glomerulair filtraat ; wordt hier gestimuleerd door PTH.° ureum : het deel dat hier gereabsorbeerd wordt komt via (herhaalde) recirculatie langs het nierinterstitium telkens weer in het lumen van het afdalend deel van de lus van Henle terecht. Dit proces wordt gestimuleerd door ADH, dat de permeabiliteit van de wand van de verzamelbuizen voor ureum en deze van de wand van de distale tubuli voor water doet toenemen. Op die manier kan ureum, tesamen met NaCl, in het medullaire nierinterstitium blijven en aldus de osmotische gradiënt in stand houden die nodig is om water uit het glomerulair filtraat te recupereren.(Opm. : ADH is een peptidehormoon uit de hypothalamus (supra-optische en paraventriculaire kernen) dat, gebonden aan een proteïne, wordt opgeslagen in de neurohypofyse. Vrijstelling wordt gestimuleerd door een hyperosmolariteit van het plasma ("osmosodium"receptoren in de supra-optische kern), een daling van het plasmavolume (voloreceptoren in het linkeratrium), een gedaalde arteriële druk (baroreceptoren in art.carotis en aorta) en door trauma, angst, morfine, nicotine, tranquilizers en anesthetica. Alcohol inhibeert de vrijstelling van ADH. Werkingsmechanisme : ADH bindt aan de basolaterale celmembraan, stimuleert adenylaatcyclase tot een verhoging van het intracellulaire cAMP, dat op zijn beurt een kinase activeert. Dit kinase defosforileert bepaalde membraanproteïnen waardoor de membraanpermeabiliteit gewijzigd wordt o.a. voor water, ureum en mogelijk ook natrium. Ook de celmorfologie wijzigt : de cel wordt groter, de apicale microvilli verdwijnen en de intercellulaire ruimten worden breder, terwijl de celjuncties intact blijven. Water komt de cel binnen via de apicale membraan en verlaat deze weer om naar de hypertone intercellulaire ruimten te gaan.)

4.2.2. Secretie door tubuli (fig. 4.23).

4.2.2.1. Passieve secretie.

° van ureum in het dunne afdalende deel van de lus van Henle (zie hoger)

4.2.2.2. Actieve secretie.

° kalium : vnl. ter hoogte van de distale tubuli, minder ter hoogte van de verzamelbuizen. Via een actief uitwisselingsmechanisme met natrium, waarbij aldosteron betrokken is, komt kalium vanuit de bloedbaan in het celcytoplasma terecht. Van hieruit diffundeert het passief (ten gevolge van de zeer hoge intracellulaire concentratie) via de apicale membraan naar het tubuluslumen. Bij hogere K+-toevoer dan normaal wordt meer kalium in de urine uitgescheiden (in extreme gevallen tot 150% van de gefiltreerde hoeveelheid : netto-secretie), terwijl bij K+-gebrek de urine K+-arm zal zijn (min. nog ongeveer 3% van de gefiltreerde

74


hoeveelheid). Deze aanpassing aan de behoefte gebeurt dus bijna uitsluitend door een sterk verhoogde resp. ontbrekende K+-secretie in de distale tubuli en de verzamelbuizen.(Opm. : aldosteron : mineralocorticoïd hormoon gesecreteerd door de zona glomerulosa van de bijniercortex ; verhoogt de tubulaire secretie van kalium en de tubulaire reabsorptie van natrium. Factoren die kaliumsecretie stimuleren : respiratoire en metabole alkalose, overmaat aan natrium, overmaat aan kalium, drugs (acetazolamide, thiazide, mannitol). Een tekort aan aldosteron veroorzaakt hypernatriurie en hyperkaliemie.)° waterstofionen : in de urine terug te vinden als :- ammonium (-chloride meestal : H+ + NH3 = NH4

+) : 60%- titreerbaar zuur (waterstof met een zwak zuur anion bvb. uraat) : 40%- vrij waterstof : in verwaarloosbare hoeveelheden,worden actief gesecreteerd door de cellen van de proximale en distale tubuli en van de verzamelbuizen en dit in respons op een gestegen CO2-concentratie in de ECV (bvb. bij gestegen metabolisme of gedaalde respiratie). Mechanisme : diffusie van CO2 in de tubuluscellen CO2 + water vormt H2CO3 onder invloed van carbo-anhydrase H2CO3

dissocieert in H+ en HCO3-, waarbij de H+ actief in het lumen worden gesecreteerd, terwijl

bicarbonaat in het bloed terechtkomt. De productie van H+ gebeurt voor 80% ter hoogte van de cellen van de proximale tubuli, maar deze die geproduceerd worden in de verzamelbuizen hebben de grootste invloed op het verlagen van de urinaire pH tot ongeveer 4,5.(Opm. : een verhoogde resp. verlaagde pCO2 in het plasma leidt tot een verhoging resp. verlaging van de H+-secretie en daarmee ook van de HCO3

--resorptie in de nieren, wat belangrijk is voor de compensatie van respiratoire storingen : zie verder)° organische zuren (bvb. PAH) en organische basen (bvb. tetraethylammonium : TEA) : worden enkel gesecreteerd ter hoogte van de proximale tubuli (via mechanismen met een Tm)° ammoniak : geproduceerd in de tubuluscellen door desaminatie van glutamine (60%) en glycine en alanine (40%); komt continu door diffusie in het tubuluslumen terecht : hier bindt het zich aan waterstofionen ter vorming van NH4

+, dat op zijn beurt een binding aangaat met het meest voorkomende anion, nl. Cl-, tot ammoniumchloride.

4.3. Renale waterbalans.

4.3.1. Mechanisme van concentratie van filtraat en "urine" (fig. 4.24, 4.25, 4.26 en 4.27.a-b).

Wateropname : via voeder, drank en vanuit metabole processen in het lichaam.Waterverlies : via urine, mest, ademhaling en zweten (niet bij hond, kat en varken !).De lichaamsvloeistoffen van dieren (en de mens) hebben een welbepaalde osmolariteit nl. ongeveer 270 tot 300 mOsm/liter bij grote dieren en 280 tot 310 mOsm/liter bij kleine dieren. Hierbij is plasma-natriumconcentratie een goede maat voor de lichaamsosmolariteit, aangezien natrium ongeveer 50% van de totale osmolariteit uitmaakt (andere helft = anionen).Een te geringe watertoevoer en/of een te hoge opname van opgeloste stoffen leidt tot een stijging van de plasma-osmolariteit. Deze grootheid moet echter nauwkeurig gereguleerd worden, aangezien sterke schommelingen ervan schadelijk zijn. De regulering van wateruitscheiding en de fijnstelling van de waterbalans heeft vooral plaats via (hormonale signalen naar) de nier (zie ook 4.3.2.). :° proximale tubulus : ongeveer 2/3e van de primaire urine wordt hier geresorbeerd. De drijvende kracht hierachter is de resorptie van o.a. natrium-, chloor- en bicarbonaationen, die

75


vanwege osmotische gelijkschakeling gevolgd wordt door waterresorptie. De primaire urine blijft in dit segment dus isotoon (met plasma).° lis van Henle : in het afdalend deel wordt de primaire urine via het counter current mechanisme (zie hoger) in toenemende mate geconcentreerd. Het water wordt via het interstitium afgevoerd langs de vasa recta. In het dik opstijgend deel wordt NaCl actief naar het interstitium getransporteerd, terwijl water hier niet kan volgen (ondoorlaatbare wand) : hypotone urine verlaat dus dit segment van het nefron.° distale tubulus : resorptie van natrium (en chloor) en deels van water (op osmotische gronden), secretie van andere stoffen (NH3, K+), nog steeds hypotone urine° verzamelbuizen : hier vindt de uiteindelijke instelling van het uit te scheiden urinevolume plaats :- bij afwezigheid van ADH vindt waterdiurese plaats omdat de waterdoorlaatbaarheid van

de wand zonder ADH zeer gering is. De osmolariteit daalt nog onder die van de distale tubulus omdat NaCl-transport wel doorgaat terwijl water niet kan volgen.

- door ADH-werking wordt hier aan de urine door het toenemend hypotone niermerg (maximaal) zoveel water onttrokken dat de osmolariteit van de urine tot vier maal zo hoog wordt als deze van het plasma.

- zoals eerder vermeld speelt ook ureum een rol bij de urineconcentrering (in stand houden van de hyperosmolariteit van de medulla).

4.3.2. Hormonale regeling.

4.3.2.1. Antidiuretisch hormoon (ADH, ook : vasopressine) (fig. 4.28).

° polypeptide gesynthetiseerd in de supra-optische (en paraventriculaire ?) kern van de hypothalamus, waarbij productie afhankelijk is van veranderingen in het ICV(intracellulaire vloeistof)-volume : bij hoge osmolariteit van het plasma gaat water vanuit de cellen naar het extracellulair compartiment, het ICV-volume daalt en de IC-osmolariteit stijgt, wat leidt tot ADH-productie.° het ADH komt gebonden op een carriërproteïne (neurofysine) via de axonen tot aan de neurohypofyse, waar het in axonale granula opgeslagen blijft. Via exocytose kan het ADH in de bloedbaan worden vrijgesteld na verschillende stimuli :- veranderingen in bloedvolume en plasma-osmolariteit- verlaagde arteriële druk- stijging van de temperatuur van het bloed dat de hypothalamus bevloeit- pijn, emoties- drugs zoals acetylcholine, nicotine, morfine, barbituraten° ADH wekt in op de nier, de hypothalamus en de pancreas : - hypothalamus : inhibitie van het dorstcentrum- nierglomeruli, tubuli en verzamelbuizen : verhoging van de GFM door het in werking

stellen van méér glomeruli ; vasthechting aan de basolaterale membraan van tubuluscellen en cellen van de verzamelbuizen → activatie van adenylaatcyclase waardoor omzetting van ATP in cAMP, d.i. de intracellulaire boodschapper die het transport van lumen naar interstitium bevordert via verbreding van de celmembraankanalen (werking beïnvloed door prostaglandine E, calcium, magnesium en bijnierhormonen)

76


- pancreas : verandering van de permeabiliteit van de celmembraan met vermindering van het secretievolume tot gevolg

° zoals eerder vermeld is reeds 91% van het gefiltreerde water geresorbeerd voor de "urine" de verzamelbuizen bereikt. Het al of niet resorberen van de overige 9% gebeurt dus ter hoogte van de verzamelbuizen onder invloed van ADH. Geconcentreerde urine kan alleen geproduceerd worden dankzij de aanwezigheid van het hyperosmotische medullaire interstitium. Het instandhouden van deze hyperosmolariteit is afhankelijk van de twee factoren die komen kijken bij een tegenstroommultiplicatiesysteem (Eng. : counter current multiplier system) nl. de selectieve permeabiliteit van bepaalde delen van de tubuli en het actieve transport van opgeloste stoffen.De volgende principes worden aangevoerd ter verklaring van het proces van urineconcentrering in het "dubbele S-bocht systeem" dat gevormd wordt door de lis van Henle en de vasa recta :- opgeloste stoffen worden vanuit het afdalend deel van de lis van Henle aangevoerd naar

het interstitium : daardoor wordt water aangetrokken vanuit het opstijgend deel en vanuit de verzamelbuizen

- ter hoogte van het cortexdeel van de lis kan het tubulusvocht opnieuw isotoon worden (aan het cortexplasma) vooraleer het weer in het medulladeel terechtkomt

- de vasa recta en het omgevend interstitium vormen een "expansiekamer" voor het osmotische werk en een "mengkamer" voor zout en ureum : dit laatste induceert het passieve zouttransport uit het opstijgend deel van de lis van Henle

- de "short loop"nefronen leveren het ureum dat het zouttransport vanuit de opstijgende delen van de lissen van Henle van de "long loop"nefronen veroorzaakt

° productie van hypertone urine (hyperstenurie) : bij een hoge ADH-concentratie worden de wanden van de distale tubuli en de verzamelbuizen sterk doorlaatbaar voor water. De hypotone urine die de distale tubuli binnenkomt verliest snel water tot ze isotoon is aan het vocht in het omgevend corticaal interstitium. Bij het verder verloop doorheen de verzamelbuizen verliest het tubulusvocht nog meer water aan het medullaire interstitium, zodat het tenslotte hypertoon is tegenover corticaal en arterieel plasma. Op die manier beperkt ADH het waterverlies. Bovendien vermindert het de urinaire excretie van ionen (andere dan natrium) door bevordering van de reabsorptie van magnesium ter hoogte van het dunne deel van de lus van Henle en van magnesium, calcium, kalium en chloor ter hoogte van het dik opstijgend deel van de lis.° productie van hypotone urine (hypostenurie) : bij lage ADH-concentraties is de doorlaatbaarheid van de wand van het distale nefron zeer laag : de hypotone urine die in de distale tubuli en de verzamelbuizen aangeboden wordt, verliest hier zeer weinig water en een urine die hypotoon is aan corticaal en arterieel plasma wordt aldus geproduceerd.° ADH wordt gemetaboliseerd in de lever en de nieren en wordt uitgescheiden in urine en gal ; de halfwaardetijd bedraagt 20 minuten.

4.3.2.2. Aldosteron.

° biosynthese van dit mineralocorticoïd hormoon vindt plaats ter hoogte van de zona glomerulosa van de bijniercortex (voorlopers : pregnenolon of corticosteron)

77


° secretie in respons op een stijging van het plasma-kalium, een laag plasma-natriumgehalte en op de humorale factoren Ang II (zie verder : renine-angiotensine-aldosteronsysteem) en ACTH (adrenocorticotropine)° aldosteron gaat doorheen de celmembraan van de tubuluscellen en bindt op een intracellulair receptorproteïne ; het receptor-steroïd-complex bereikt de celkern en zet het genetisch materiaal aan tot een versnelde productie van specifieke enzymen die de reabsorptiecapaciteiten van de distale tubuluscellen gaan stimuleren of inhiberen° aldosteron is betrokken bij de fijnregeling van de natriumbalans : het controleert de reabsorptie van een klein maar belangrijk deel van het tubulaire natrium (gebeurt ook ter hoogte van het intestinum). Hierdoor nemen ook de waterretentie door de nieren en het ECV-volume toe, terwijl kaliumexcretie gestimuleerd wordt. Aldosteron stimuleert ook de excretie van waterstof-, magnesium- en ammoniumionen door de cellen van de distale tubuli.° aldosteron wordt gemetaboliseerd en geëxcreteerd in de lever en de nieren : het wordt gebonden aan glucuronzuur of zwavelzuur uitgescheiden in de gal of in de proximale tubuli. Er bestaat een enterohepatische recirculatie van aldosteron, waarna het hormoon uitgescheiden wordt in de gal.

4.3.2.3. Parathormoon, calcitonine, 1,25-dihydroxycholecalciferol en de Ca2+-regeling.

° parathormoon : polypeptide uit de bijschildklier ; wordt gesecreteerd in respons op hypocalcemie, hypomagnesemie, lage concentratie aan vitamine D3 en hyperfosfatemie° functie van PTH :- verlaging van de GFM- belangrijkste functie : regeling van de urinaire fosfaatexcretie en van de plasma

fosfaatconcentratie. PTH vermindert de reabsorptie van fosfaat ter hoogte van de proximale tubuli, de lus van Henle en de distale tubuli, zodat de plasma-fosfaatconcentratie daalt.

- PTH verhoogt de reabsorptie van calcium (via verhoogde Tm), zodat de plasma calciumconcentratie toeneemt. Hierdoor zal de Tm voor calcium worden overschreden en zal, ondanks de verhoogde reabsorptie, de urinaire excretie van calcium toch stijgen.

- PTH verhoogt de excretie van natrium, kalium en bicarbonaat- PTH verhoogt de reabsorptie van magnesium en ammonium- PTH bevordert de renale omzetting van 25-hydroxycholecalciferol in 1,25-

dihydroxycholecalciferol (vitamine D3)° PTH heeft een halfwaardetijd van ongeveer 20 tot 50 minuten (koe) en wordt uitgescheiden via de urine

° (thyreo)calcitonine reguleert het tubulair transport van calcium en fosfaat bij hypercalcemie : het verhoogt de uitscheiding van fosfaat, calcium, magnesium, natrium en chloor (bij koe , geit , konijn en rat) en verhindert de omzetting van 25-hydroxyvitamine D3 in 1,25-dihydroxyvitamine D3 ter hoogte van de proximale tubuli

° 1,25-dihydroxycholecalciferol (1,25-dihydroxyvitamine D3) : wordt ter hoogte van de cellen van de proximale tubuli gevormd door hydroxylatie van 25-hydroxycholecalciferol

78


(Opm. : vitamine D3 (cholecalciferol) wordt opgenomen via het voeder of wordt ter hoogte van de huid gevormd onder invloed van UV-straling - deze biologisch inactieve vorm wordt opgeslagen in de lever - hier gebeurt de hydroxylatie tot het 25-hydroxycholecalciferol.)° functie van 1,25-dihydroxyvitamine D3 : veroorzaakt de vorming van een calcium-bindend proteïne (CaBP) ter hoogte van het cytoplasma van de cellen van de distale tubuli en van de verzamelbuizen (en ook van de darmepitheelcellen) : dit CaBP vergemakkelijkt de diffusie van calciumionen naar het celcytoplasma en heeft aldus een invloed op de regeling van de calcemie, en indirect ook van de fosfatemie en fosfaturie (via een vermindering van de fosfaatuitscheiding)

4.3.2.4. Renine - angiotensine systeem (fig. 4.29 en 4.30).

(zie ook 4.1.1.4.: juxtaglomerulair apparaat)

ANGIOTENSINOGEEN (lever) PRORENINE (juxtaglomerulair apparaat)↓ ↓ kallikreïne↓←←←←←←←←←←←←←←RENINE (enzyme)

ANGIOTENSINE I↓←"converting"enzyme

ANGIOTENSINE II↓←angiotensinase (uit plasma en bijnier)

ANGIOTENSINE III↓←angiotensinase

inactieve fragmenten

° renine-concentratie wordt geregeld via verschillende mechanismen : β-adrenerge agonisten (sympatisch systeem), prostaglandines en kinines. Lage lichaamsbloeddruk (verlaagd bloedvolume en verminderde renale perfusiedruk) en laag lichaamsnatriumgehalte (hyponatriemie, diuretica, laag natriumgehalte in het tubulusvocht ter hoogte van de macula densa) lokken een baroreceptorreflex uit : de β-adrenerge receptoren van het juxtaglomerulair apparaat gaan hierop renine vrijstellen° renine brengt de omzetting van angiotensinogeen tot het biologisch actieve Ang II op gang(Opm. : de continue productie van angiotensinogeen in de lever wordt gestimuleerd door synthetische oestrogenen en glucocorticoïden, door schildklierhormonen en door Ang II.)° functies van Ang II en Ang III :- productie van aldosteron, ADH en glucocorticoïden- contraheren van vasculaire en extravasculaire gladde spiercellen- negatieve feedback op renine-productie- uitlokken van dorst- centraal pressor-effect (m.a.w. uitlokken van hypertensie via stimulatie van het

hersenbloedsomloopcentrum)- natriumresorptie ter hoogte van nieren en darm

79


4.3.2.5. Prostaglandines (fig. 4.31, 4.32 en 4.33).

° "para"hormonen of "lokale" hormonen, (ondermeer) in de nier geproduceerd door cellen van het interstitium, de verzamelbuizen en de arteriewanden° belangrijkste PG's ter hoogte van de nier : PGE2 (uit medullacellen en cellen van de verzamelbuizen), PGI2 (prostacycline ; uit vaatwanden van interlobaire en afferente arteriolen ; enige PG met systemische werking zoals de "echte" hormonen), PGF2α (uit PGE2) en TXA2 (tromboxaan)° PG's dragen bij tot de regeling van de nierdoorbloeding, het water- en natriumtransport, de glomerulaire filtratie, de vrijstelling van renine en ADH en indirect tot de vrijstelling van Ang II, aldosteron en kallikreïne° specifieke functies van PG's :- vasodilatatie ter hoogte van niermedulla en -cortex : verbeterde nierdoorbloeding- verhindering van het effect van ADH (ondanks stimulatie van PG-synthese door ADH !)- verlaging van de interstitiële osmolariteitsgradiënt, met als gevolg een gedaalde

reabsorptie van natriumchloride (natriurese en chlorurese), ureum en water en dus productie van verdunde urine

- PGE2 en PGI2 : stimuleren vrijstelling van renine bij arteriële hypotensie (hond) (parallel aan stimulatie van β-adrenerge receptoren bij systemische hypotensie)

- PGI2 : vasodilatatie, diurese en natriurese (hond)- TXA2 : vasoconstrictie en aggregatie van trombocyten (effect tegengesteld aan dat van

PGI2)

4.3.2.6. Andere hormonen.

° cortisol : glucocorticoïd hormoon uit de zona fasciculata van de bijniercortex (productie geregeld door ACTH)° functies van cortisol :- verhoging van de GFM- stimulatie van natriumretentie en kaliumexcretie ter hoogte van het distale nefron (wel

veel minder effectief dan aldosteron !)- stimulatie van urinaire calciumexcretie- matige diurese en uitscheiding van overtollig lichaamswater via werking tegengesteld aan

ADH- stimulatie van bicarbonaatreabsorptie (metabole alkalose)° slechts 5 à 10% van het plasmacortisol is vrij en dus actief (75% is gebonden aan een cortisol-bindend globuline en 15% aan albumine : beide vormen zijn inactief)° halfwaardetijd van cortisol is ongeveer 90 minuten ; het wordt gemetaboliseerd in de lever en uitgescheiden in de gal en de urine

° schildklierhormonen (triiodothyronine (T3) en thyroxine (T4)) : stimuleren celactiviteit en dus transportactiviteit ter hoogte van niertubuluscellen nl. verhoging van de urinaire calciumexcretie en verlaging van de fosfaatexcretie

80


° ovariële steroïdhormonen : progesteron vermindert water- en natriumretentie door de distale tubuli (endogene antagonist van aldosteron) ; oestrogenen verhogen fosfaatexcretie maar verlagen excretie van natrium, water en calcium)

° pancreashormonen :- insuline : verhoogt calciumuitscheiding (calciurie) maar verlaagt fosfaat- en

natriumexcretie- glucagon : verhoogt urinaire excretie van fosfaat, natrium, magnesium en calcium

° adrenaline en noradrenaline : veroorzaken vasoconstrictie van de renale bloedvaten. Bij matige dosis treedt gelijke constrictie van afferente en efferente arterioles op en zal de GFM weinig veranderen. Bij hogere doses gaat de afferente arteriole meer contraheren en daardoor de GFM dalen. De gedaalde peritubulaire bloedvloei heeft een verminderde natriumexcretie en een verhoogde fosfaatexcretie tot gevolg.

° atriale natriuretische factor (ANF) : polypeptide uit het hart(atrium) ; wordt vrijgesteld in respons op toegenomen plasmavolume (atriumdilatatie) en toename van lichaamsnatriumgehalte ; inhibeert adenylaatcyclase ter hoogte van de niertubuluscellen en verhindert aldus de reabsorptie van water en natrium ; daarnaast verhoogt het de bloedvloei in het nierinterstitium en verlaagt de interstitiële hyperosmolariteit (zie ook : hoofdstuk 3, addendum)

4.3.2.7. Erythropoïetine.

(zie ook : hoofdstuk 3, addendum)° glycoproteïnehormoon dat ter hoogte van de nierglomerulus wordt gevormd vanuit een profactor (β2-globuline : gesynthetiseerd in de lever) onder invloed van een nierenzyme : de renale erythropoietische factor (REF)° bevordert de aanmaak van RBC ter hoogte van het beenmerg (effect merkbaar na 2 à 3 dagen en houdt aan gedurende 10-tal dagen)° vrijstelling wordt gestimuleerd door grote hoogte (gedaalde pO2), cobaltzouten (cellulaire anoxie), renale hypoxie (en angiotensine), hemorrhagie (anemie), ischemie (laag weefselzuurstofgehalte) en door androgenen, ACTH, glucocorticoïden en schildklierhormonen (hoge zuurstofbehoefte)° secretie daalt bij hyperoxie en polyglobulie (hoog weefselzuurstofgehalte) en bij vasten en hypothyroïdie (lage zuurstofbehoefte)° halfwaardetijd is ongeveer 5 uren ; wordt geïnactiveerd in de lever en uitgescheiden in de urine

4.3.3. Diurese en antidiurese.

4.3.3.1. Antidiurese.

° verwijst naar lage urineproductie (met hoge osmolariteit) : behoud van water en uitscheiding van opgeloste stoffen (natrium) veroorzaakt verdunning en dus correctie van de oorspronkelijk te geconcentreerde ECV

81


° ADH en Ang II (na renine-vrijstelling) veroorzaken vasoconstrictie : verminderde nierdoorbloeding leidt dan tot gedaalde GFM° sterke stimuli voor ADH-vrijstelling zijn :- gestegen lichaamsvloeistof-osmolariteit (osmotische stimulus)- gedaald ECV-volume (niet-osmotische stimulus bvb. hemorrhagie)° fysiologische toestanden van antidiurese bij dieren :- nocturnale antidiurese : in gematigd klimaat produceren dieren minder urine ‘s nachts dan

overdag- diurnale antidiurese : in tropisch klimaat produceren dieren minder urine overdag dan ‘s

nachts om het verlies via zweten en ademhaling op te vangen- seizoensgebonden antidiurese : lagere urineproductie tijdens de zomer dan tijdens de

winter- posturale en inspanningsantidiurese : liggend of rustend dier produceert meer urine dan

staand dier of dier dat fysieke inspanning levert- diëtaire antidiurese : droog voeder (hooi, droge korrels) veroorzaakt gedaalde

urineproductie

4.3.3.2. Diurese.

° verwijst naar een toegenomen urineproductie, waarbij een onderscheid gemaakt moet worden naargelang de concentratie aan opgeloste stoffen erin:

a) Waterdiurese : uitscheiding van verdunde urine m.a.w. deze urine bevat meer water dan nodig om de opgeloste stoffen aan hun plasmaconcentraties uit te scheiden. Het overschot aan water is "vrij" water. Waterdiurese is het gevolg van een afwezigheid of inhibitie van ADH ten gevolge van :

- stoornis in de ADH-productie door het hypothalamoneurohypofyse-systeem (centrale of pituitaire diabetes insipidus)

- gestoorde respons van de nier op ADH (nefrogene diabetes insipidus) : geassocieerd met bepaalde drugs (tetracyclines, methoxyfluraan), hypokaliemie en hypercalcemie

- niet-osmotische factoren zoals : hypothermie, toename van plasma(bloed)volume, bepaalde drugs (alcohol, difenylhydantoïne, schildklierhormonen, cortisol, adrenaline en atropine)

- overdreven wateropname (daling plasma-osmolariteit en toename ECV-volume)

b) Osmotische diurese : toegenomen urineproductie waarbij in de urine grote hoeveelheden opgeloste stoffen aanwezig zijn. Dit ontstaat wanneer niet-resorbeerbare stoffen gefiltreerd worden (bvb. mannitol, sucrose, ureum) of wanneer bij resorbeerbare stoffen de Tm overschreden wordt ten gevolge van zeer hoge plasmaconcentraties (bvb. van glucose bij diabetes mellitus). Ook electrolyten kunnen een osmotische diurese veroorzaken, en dit bij normaal functionerende tubuli of bij tubuli waarvan de werking gestoord is door diuretische drugs :

- herkauwers elimineren het kaliumoverschot via alkalische urine na het eten van water- en kaliumrijke planten

- carnivoren elimineren het fosfaat, chloor, ureum (uit eiwitten) en water via zure urine na eten van vlees

82


- na toediening van een isotone zoutoplossing (intraveneus, subcutaan of intraperitoneaal) elimineren dieren het overschot aan NaCl via osmotische diurese

- intraveneuze toediening van natriumsulfaat veroorzaakt een bijna onmiddellijke osmotische diurese ten gevolge van het hoge tubulus-sulfaatgehalte (een niet-resorbeerbare stof)

- de meeste diuretica werken in op het tubulaire epitheel waarbij reabsorptie van natrium, chloor en kalium verhinderd wordt (natriurese, chlorurese en kaliurese) en daardoor ook de waterreabsorptie daalt (Eng. : osmolal entrapment)

- xanthine (caffeïne, theophylline) verhoogt de GFM en doet tubulaire natriumreabsorptie dalen

4.4. Zuur-base balans.

4.4.1. Buffersystemen voor de controle van de pH (fig. 4.34, 4.35 en 4.36.a-b-c).

Eén van de belangrijkste homeostatische functies van de nieren is het regelen van de samenstelling van de lichaamsvloeistoffen. Tesamen met de longen vormen de nieren een fysiologische buffer die waterstofionen kan binden of vrijstellen : voor het constant houden van de pH-waarde in het organisme zorgen verschillende buffers, de hoofdbuffer zijnde het systeem :

CO2 + H2O ↔ HCO3- + H+

Het grote belang van dit buffersysteem is dat het niet alleen H+-ionen kan wegbufferen, maar ook dat beide buffercomponenten onafhankelijk van elkaar kunnen gewijzigd worden, nl. door de ademhaling (eliminatie van zwak zuur CO2) en door de nieren (eliminatie van base HCO3

-).Voor een bepaalde pH-waarde in een oplossing is de daar heersende concentratieverhouding van de bufferbase (bvb. HCO3

-) tegenover het daarbij horende bufferzuur (bvb. CO2) vastgelegd in de vergelijking van Henderson-Hasselbalch :

pH = pK + log [HCO3-] / [CO2]

Tijdens de normale metabolismeprocessen komen zuren (van proteïnen en vetten) en basen (van planten) in de ECV terecht. De zuren (A -H+) reageren met het extracellulair natriumbicarbonaat ter vorming van een zout (Na+A-) en koolzuur (H+ + HCO3

- = H2CO3). Dit laatste dissocieert onmiddellijk in water en koolstofdioxide, waarna CO2 geëlimineerd wordt door de longen. Het overblijvende zuurradicaal A- kan eventueel via de urine uitgescheiden worden. Het base- (en kalium-)overschot moet ook in de urine uitgescheiden worden.Hieronder worden de mechanismen beschreven die ter hoogte van de nier plaatsgrijpen om het bicarbonaatgehalte van het buffersysteem te regelen :

4.4.1.1. Reabsorptie van gefiltreerd bicarbonaat.

Bij het gezonde dier is de bicarbonaatconcentratie in het glomerulair filtraat bij het binnenkomen van de proximale tubulus ongeveer 24 mmol/liter (schommelt tussen 17 en 30 mmol) : dit is tevens een weergave van de normale "anion gap", m.a.w. van de overblijvende (niet gemeten) anionen in het plasma, waaronder fosfaten, sulfaten, organische zuren en proteïne anionen vermits :

Anion gap = (Na+ + K+) - (HCO3- + Cl-)

83


waaruit volgt :Anion gap = (145 + 5) - (110 + 24) = 16 mmol/liter (schommelt tussen 10 en 25 mmol)

Een hogere waarde wijst op de aanwezigheid van een vreemd anion, dat afkomstig kan zijn van een zuur (bvb. melkzuur, ketolichamen : acetoazijnzuur en β-hydroxyboterzuur) dat acidose veroorzaakt.Het grootste deel van het gefiltreerde bicarbonaat wordt geresorbeerd in de proximale tubuli via een proces waarbij tevens natriumionen geresorbeerd en waterstofionen gesecreteerd worden (zie ook 4.2.1.1.)

4.4.1.2. Aanvulling van het plasmabicarbonaat.

° verzuring van buffers in het tubulusvocht : zelfs wanneer al het natriumbicarbonaat uit het tubulusvocht verwijderd is, kan het natrium-waterstof-uitwisselingsmechanisme nog plaatsvinden. In dat geval worden waterstofionen toegevoegd aan een ander tubulusbuffersysteem (vnl. Na2HPO4/NaH2PO4). Het proces begint met de intracellulaire vorming van H2CO3 uit CO2 en water. Het H2CO3 dissocieert in bicarbonaat en H+-ionen. De waterstofionen worden actief getransporteerd naar het tubuluslumen en uitgewisseld met de natriumionen op de fosfaatbuffer. Het bicarbonaat komt in de peritubulaire bloedvaten terecht. Op die manier komt meer natriumbicarbonaat in het ECV terecht dan eruit weggefiltreerd werd. Door de gedaalde urinaire pH stijgt de calciumexcretie en de PTH-productie wordt opgevoerd om de reabsorptie van fosfaat te verminderen en de uitscheiding ervan te verhogen.

° vorming van tubulair ammoniak (NH3) : in de tubuluscellen ontstaat uit de AZ-stofwisseling (nl. desaminatie van AZ, meestal glutamine maar ook lysine en alanine) voortdurend NH3. Ammoniak is niet geladen en kan daardoor gemakkelijk diffunderen in het tubuluslumen. In het tubuluslumen wordt NH4

+ gevormd uit de actief in het tubuluslumen gesecreteerde H+-ionen en de passief gediffundeerde NH3. Het NH4

+ kan uitgewisseld worden tegen Na+-ionen (van het in het tubulusvocht aanwezige neutrale zout Na+Cl-). De Na+-ionen komen samen met de geregenereerde bicarbonaationen (in de tubuluscel : H2CO3 → HCO3

- + H+) in de peritubulaire bloedvaten terecht.Dit mechanisme zorgt ervoor dat anionen van neutrale zouten (chloride-, sulfaat-, fosfaat-, uraat-) kunnen uitgescheiden worden, dat Na+- en H+-ionen uitgewisseld kunnen worden zonder verdere daling van de urinaire pH en dat HCO3

- geregenereerd wordt voor het instandhouden van de belangrijkste buffer van de ECV.

4.4.1.3. Relatie tussen voedersamenstelling en renale zuur-base balans.

De urinaire pH blijft binnen bepaalde grenzen, maar wordt wel beïnvloed door het soort voeder dat opgenomen wordt. Carnivoren hebben zure urine vanwege hun vleesdieet (bevat sulfaten en fosfaten), terwijl herbivoren alkalische urine uitscheiden vanwege hun plantaardig dieet (hoog kaliumgehalte).

° zure urine bij carnivoren : de urinaire pH varieert in de loop van het verteringsproces :

84


- alkalische urine tijdens de vertering in de maag vanwege de intense HCl-secretie in de maag, die gepaard gaat met de uitscheiding van (kalium)bicarbonaat in de urine (H 2CO3

→ H+ (voor maagzuur) + HCO3-)

- verzuring van de urine wanneer het voeder het duodenum bereikt vanwege de bicarbonaatrijke pancreassappen die hier aan de voederbrij worden toegevoegd ; door deze verzuring worden bicarbonaationen teruggewonnen en H+-ionen uitgescheiden, tesamen met ammoniumchloride en sulfaat-, uraat- en fosfaatzouten

° alkalische urine bij herbivoren :- enkel tijdens het kauwen van het plantaardig materiaal wordt licht zure urine

geproduceerd vanwege de aanwezigheid van grote hoeveelheden bicarbonaat in het speeksel ; de urine verzuurt om zuren uit te scheiden en bicarbonaationen terug te winnen

- planten hebben een hoog bicarbonaat- en kaliumgehalte (dieren die gevoederd worden met vers plantaardig materiaal produceren meer urine met een hogere osmolariteit dan dieren gevoederd met hooi) ; het kalium wordt tesamen met bicarbonaat en carbonaatanionen uitgescheiden in de distale tubuli ; de urinaire kaliumexcretie overschrijdt zelfs de gefiltreerde hoeveelheid (netto-secretie van kalium in het tubuluslumen) ; de urinaire pH (>9) is meer alkalisch dan deze van plasma (7,4) en vanwege het overschot aan base in het buffersysteem wordt veel K2HPO4 (dibase) en minder KH2PO4 (monobase) in de urine uitgescheiden ; ook worden chloride-ionen in plaats van bicarbonaationen gereabsorbeerd

- ooien die tijdens de lente, zomer en herfst op de weide staan produceren dan alkalische urine die tot 128 mmol K+/liter bevat ; tijdens de winter, wanneer de dieren op stal staan, produceren zij een zure urine die tot drie keer minder K+ (38 mmol/liter) bevat.

4.4.2. Respiratoire storingen (fig. 4.37, 4.38 en 4.39).

Zoals eerder vermeld zorgen verschillende buffers voor het constant houden van de pH-waarde in het organisme. De hoofdbuffer van het bloed en de interstitiumvloeistof (tesamen de extracellulaire vloeistof ECV) is het systeem CO2 + H2O ↔ HCO3

- + H+.(Opm. : andere buffers zijn hemoglobine en plasmaproteïnen zoals organische en anorganische fosfaten : men noemt ze ook niet-bicarbonaatbuffers of NBB).In het organisme worden door metabolismeprocessen voortdurend vluchtige en niet-vluchtige zuren gevormd die in de ECV terechtkomen. Bescherming tegen deze verzuring van de ECV (constant houden van de pH) gebeurt door de samenwerking van de bloedbuffers met twee van de belangrijkste organen nl. de longen en de nieren. De bloedbuffers verhinderen onmiddellijk elke verandering in hoeveelheid vrije H+-ionen door ze te binden. De longen zorgen dan voor een snelle eliminatie van de vluchtige zuren, terwijl de nieren instaan voor de (trage) eliminatie van niet-vluchtige zure radicalen.Komen in een gebufferde oplossing H+-ionen (van vluchtige en niet-vluchtige zuren) terecht, dan worden ze gebonden aan een bufferbase (HCO3

-) waardoor het bufferzuur ontstaat. In het organisme ontstaat bij bicarbonaatbuffering een open systeem dat de partiële CO2-druk (pCO2) en dus de plasma-CO2-concentratie regelt via de ademhaling (zie ook : vergelijking van Henderson-Hasselbalch).

85


Normaal wordt in de longen net zoveel CO2 uitgeademd als deze vanuit de stofwisseling ontvangt. Daarbij heerst in de alveolen een constante pCO2 waaraan de pCO2 van het plasma bij iedere longpassage gelijk wordt gemaakt m.a.w. de pCO2 in het arteriële bloed is ook constant. Toevoeging van H+ ionen leidt tot verhoogde pCO2 (H+ + HCO3

- → CO2 + H2O) in het bloed. Deze CO2 wordt zeer snel uitgeademd door de longen, zodat de arteriële pCO 2 toch bijna niet zal veranderen.

4.4.2.1. Respiratoire acidose.

° wordt minder CO2 uitgeademd dan bij de stofwisseling ontstaat (zie onder : oorzaken) dan treedt in het plasma een stijging van de pCO2 (hypercapnie) op. Verhoging van de CO2-concentratie in het plasma leidt tot vermeerderde vorming van HCO3

- en H+. De waterstofionen worden door NBB weggevangen, terwijl [HCO3

-] stijgt. Ondanks deze stijging wordt [HCO3

-] / [CO2] kleiner en daalt de pH.° oorzaken : vermindering van het functionele longweefsel (bvb. tuberculose), onvoldoende ademdrang (bvb. kinderverlamming, vergiftiging door slaapmiddelen), beperking van de beweeglijkheid van de borstkas (bvb. bij wervelkolomkromming). Chronische hypercapnie (bvb. bij pneumonie, longemfyseem) zet de nieren aan tot een metabole respons (zie onder : renale compensatie).

4.4.2.2. Respiratoire alkalose.

° wordt meer CO2 uitgeademd dan door de stofwisseling wordt aangevoerd (zie onder : oorzaken) dan daalt de pCO2 van het plasma (hypocapnie). Daardoor daalt ook de [HCO3

-] een beetje, vermits een deel wordt omgezet tot CO2 (H+ + HCO3

- → CO2 + H2O). De H+-ionen voor deze reactie worden geleverd door de NBB. Voor de normalisering van de pH-waarde is een verdere daling van [HCO3

- nodig, wat gebeurt via de nieren (zie onder : renale compensatie).° oorzaken : hyperventilatie bij hypoxemie (bvb. op grote hoogte, bij vaataandoeningen, bij longaandoeningen), bij gestegen metabolisme (bvb. hyperthyroïdie), bij overdreven stimulatie van het ademhalingscentrum (bvb. CZS-aandoening) en bij onvoldoende negatieve intrapleurale druk (bvb. partiële pneumothorax).

4.4.2.3. Renale compensatie.

° blijft bij respiratoire acidose de verhoging van de pCO2 bestaan, dan komt na één tot twee dagen een nivelleringsmechanisme op gang : in de nier worden meer H+-ionen (als titreerbare zuren en NH4

+) uitgescheiden. Voor ieder H+-ion dat in het tubuluslumen terechtkomt wordt een bicarbonaation aan de bloedbaan afgegeven. Daardoor stijgt [HCO3

-] in het bloed zo lang tot de pH-waarde weer genormaliseerd is (zie vergelijking van Henderson-Hasselbalch : pH = pK + log [HCO3

-] / [CO2] (waarbij CO2 = α x pCO2) ] : stijging van [HCO3-] vangt gestegen

[CO2] op en pH wordt weer normaal).

86


° bij respiratoire alkalose is een daling van [HCO3-] nodig : dit kan worden bereikt door een

verhoogde uitscheiding van HCO3- door de nier (via verminderde uitscheiding van H+ door de

tubuluscellen)

4.4.3. Metabole storingen (fig. 4.40).

4.4.3.1. Metabole acidose.

° is het resultaat van een overmatige toevoer van zuren, een verlies van basen of een retentie van niet-vluchtige zuren (zie onder : oorzaken)° eerst treedt een buffering op van het overschot aan H+-ionen. HCO3

- en de NBB nemen elk voor ongeveer de helft deel aan deze buffering, waarbij het CO2 (uit HCO3

- + H+ → H2CO3 → H2O + CO2) via de longen uitgeademd wordt. Via een prikkeling van de centrale chemoreceptoren leidt de verlaagde pH-waarde tevens tot een verhoging van het ademtijdvolume, wat op zijn beurt een daling van de alveolaire en arteriële pCO2 veroorzaakt (zie verder : respiratoire compensatie).° oorzaken :- zuurproductie die renale uitscheidingscapaciteit overschrijdt : bij de koe kan

melkzuurintoxicatie optreden bij fermentatie in het rumen van voeder dat te vezelarm is (te weinig kauwen dus te weinig bicarbonaattoevoeging via het speeksel) of bij plotse veranderingen in voedersamenstelling ; bij het paard kan melkzuurintoxicatie optreden na intense spieractiviteit (melkzuur ontstaat door anaërobe afbraak van koolhydraten); bij kleine huisdieren kan intoxicatie ontstaan door opname van het voor hen smakelijke ethyleenglycol (antivries! = oxaalzuurintoxicatie).

- verlies van basen : bij diarree, vooral bij jonge dieren, kunnen veel basen uit intestinale secreties verloren gaan.

- retentie van niet-vluchtige zuren : bij acuut nierfalen is de excretie van chloride-ionen, sulfaat en fosfaat verstoord door het gedaald aantal functionele nefronen.

° bij metabole acidose is de "anion gap" meestal toegenomen, behalve wanneer de oorzaak gelegen is in het verlies van bicarbonaationen : in dat geval vervangen chloride-anionen (hyperchloremie geassocieerd met natriumreabsorptie) de verloren gegane bicarbonaationen en verandert de "anion gap" niet

4.4.3.2. Metabole alkalose.

° gaat gepaard met een stijging in plasma-pH en -bicarbonaatconcentratie. De buffering verloopt overeenkomstig met deze bij metabole acidose.° oorzaken :- toevoer van OH--ionen bvb. onder de vorm van basische zouten (lactaat, citraat)- verlies van H+-ionen : bij spijsverteringsstoornissen bij herkauwers (bvb. intestinale

obstructie, atonie, torsie of verplaatsing van het abomasum) waarbij zure maagsappen verhinderd worden om in de darmtractus terecht te komen ; idem voor braken bij kleine huisdieren : het verlies van HCl (H+-ionen) gaat gepaard met een even grote toevoeging van bicarbonaationen aan het plasma (onder normale omstandigheden wordt het maagzuur geneutraliseerd door het pancreassapbicarbonaat : bij verlies van HCl kan het

87


bicarbonaat niet geneutraliseerd worden en veroorzaakt het een stijging van het plasmabicarbonaatgehalte = alkalose)

- verlies van plasma-kalium kan leiden tot metabole alkalose vermits het uit de cellen verdwenen kalium vervangen wordt door H+-(kat)ionen : het overschot aan H+ -ionen in de tubuluscellen zal dan de secretie van H+ in het ultrafiltraat bevorderen, tesamen met het terugwinnen van bicarbonaationen in het peritubulair vaatstelsel

4.4.3.3. Respiratoire compensatie.

° bij metabole acidose leidt de verlaagde pH-waarde via een prikkeling van de centrale chemoreceptoren tot een stijging van het ademtijdvolume en dus tot een daling van de arteriële en alveolaire pCO2 = respiratoire compensatie : hierdoor zal de verhouding [HCO3

-] / [CO2] weer de norm benaderen en worden ook de NBB- geregenereerd. Dit proces verbruikt HCO3

- (opvangen van H+-ionen van NBB-H+), wat een extra CO2-uitademing vraagt. Duurt de acidose voort dan is de respiratoire compensatie niet meer voldoende en moet er gezorgd worden voor een vermeerderde H+-uitscheiding via de nieren.° bij metabole alkalose leidt de verhoogde pH tot een daling van het ademtijdvolume en dus tot een stijging van de alveolaire en arteriële pCO2 = respiratoire compensatie : dit is echter slechts in zeer beperkte mate mogelijk wegens het daardoor ontstane O2-gebrek. Voor zover de alkalose niet van renale oorsprong is kan ze genormaliseerd worden door een vermeerderde uitscheiding van HCO3

- via de nieren.

88

Documents

4€¦ · Web viewHOOFDSTUK 4 : NIERFYSIOLOGIE. Histo-fysiologie van nieren en afvoerwegen. Algemene opbouw van de nier. Bloedvatensysteem. (fig. 4.1 en 4.2) De renale arterie (