10. Hafta Notları

HAYVAN FİZYOLOJİSİ

Remix-2017 Version 0.4

DOÇ. DR. UTKU GÜNER

10. Hafta Notları

Boşaltım

Fizyolojisi

İçindekiler

Boşaltım organları...2

Balıklarda Osmoregülasyon...3

Kuşlarda ozmoregülasyon:...5

Sıvı-Elektrolit Dengesi...5

İntrasellüler sıvı...7

Extrasellüler sıvı...7

Sıvı değişiminde etkili faktörler...7

Osmotik Basınç...8

Sodyum ve Potasyum...9

Asit-Baz dengesi...9

İnsanda Azotlu atıklar(Üre, Ürik asit, Kreatin)...10

Amonyağın Taşınması...10

Amonyağın Atılımı...11

Ekstrasellür ve İntrasellüer Tamponlar...11

Boşaltım sistemi Böbrekler...12

Böbrek Yapısı...13

...13

Böbreğin Kanlanması...13

Nefron tipleri...14

Nefron yapısı...15

Filtrasyon yarıkları ve Podositlerin uzantıları...16

Bowman kapsülünde basınç bağlı filtrasyon...17

Glomerül filtrasyon Oranı...18

Mezangiyal hücreler...19

Böbreklerde Geri emilim...19

Vesa recta...22

Jukstaglomerüler Apparat ve Hormonal kontrol...23

Renin...24

ANP...26

ADH...26

İdrar oluşumu...27

Boşaltım sistemi diğer kısımları İdrar Torbası ve İdrar Yolları...28

Hemodiyaliz...29

Boşaltım organları

Yassı solucanlarda (planaria’da) borumsu boşaltım sistemi gelişmiştir. Dalbudak salmış ve vücudun uzun ekseni boyunca seyreden borular sistemi, birçok deliklerle vücudun dış yüzeyine açılırlar. Nefrium Annelidlerde görülür. Alev hücrelerinin aksine iki ucu açık tübüllerdir. İçteki uç silli bir huni (nefrostom) şeklindedir ve sölomla ilişkilidir. Diğer uç ise nefridiyopor denilen bir açıklıkla vücut dışına açılır. Her tübül etrafında zengin bir kapiler ağ bulunur. Böceklerde boşaltım organları malpighi tübülleridir. Sayıları 100- 200 arasında değişir. Bu tübüllerin proksimal uçları sindirim kanalıyla diğer uçları ise hemolenf ile temastadır. Her tübül kaslı bir duvara sahiptir. Bu kasların peristaltik hareketleriyle artık maddeler (idrar) tübül lümeninden barsağa geçer. Hemolenfteki

artık maddeler tübül hücreleri tarafından difüzyon ya da aktif transport ile alınırlar.

Malpighi tübülleri sindirim kanalının çıkıntılarıdır ve açık kan sinusleri içinde hemolenf ile (kan ile) doğrudan temas halindedir.

ŞEKİL 1 Farklı canlılardaki boşaltım yapılarıı

Balıklarda Osmoregülasyon

Hagfish balıklarında izosmatik bir ortamda olamalarına rahmen glomerüler filtrasyon yapılır. Tüpüler Ekstrasyon (Ca²⁺, Mg²⁺ , SO42- ) atımı yoktur. Düşük seviyede osmoregülasyon vardır. Tatlısu Teleostlarında hiper osmtik bir ortamda yaşamaları nedeniyle büyük glomerüslarla, Dilue çok miktarda idrar atılması yapılır. Azotlu atıklar tatlısu balıklarında solungaçlarla atılır. Deniz Teleostları ise hiperosmotik bir ortamda yaşadıklarından az miktarda idrar oluşur, azotlu atıkların NH3 atılması solungaçlardan yapılır. Bol idrar oluşturan Tatlısu teleostlar büyük böbreklere ve bol glomeruslara sahipken deniz formları az idrar oluşturan küçük böbreklere ve az sayıda glomeruslara sahiptir.

ŞEKİL 2 Tatlısu ve deniz balıkların osmo regülasyon

Tatlı suda yaşayan bütün omurgalı ve omurgasız hayvanların vücut sıvıları, deniz suyundan çok daha düşük, fakat tatlı sudan daha yüksek osmotik basınca sahiptirler. Tatlı su kemikli balıklarda solungaçlarda mevcut özel hücreler, sudan gerekli tuz iyonlarını alarak kana aktarırlar. Su solungaçlardan vücut sıvılarına kana girer.

ŞEKİL 3 Balık, reptil ve memeli glomerus yapılarının karşılaştırılması .

Kana giriş yapan bu suyun vücuttan atılması böbreklerden çok sulu (vücut sıvılarına kıyasla hypoosmotik) idrar çıkarılması ile sağlanır. Denizde yaşayan kemikli balıkların vücut sıvıları, deniz suyuna kıyasla biraz hipotonik’tir. Bu nedenle, suda yaşamalarına rağmen, vücutlarından su kaybetme ve vücutlarına fazla tuz girmesi tehlikesi ile karşı karşıyadırlar.

Balıklarda Su dengesi korunması için geliştirilmiş adaptasyonlar şunlardır:

Köpek balığı vatoz gibi kıkırdaklı

balıklarda kanın yoğunluğu 1) Deniz balıklarında vücut, suya karşı kısmen impermeable

olan deri ile örtülmüştür.

2) Deniz balıkları balıklar su kaybını önlemek için devamlı olarak su içerler.

3) Solungaçlarında mevcut özel hücreler vasıtasıyla, vücuttan fazla tuzu atarlar

4) Nitrojen taşıyan maddelerin metabolizma artıkları, amonyak halinde solungaçlardan atılır; böylece idrarla fazla su çıkarılması önlenmiştir.

azotlu organik bir atık madde olan Trimetil amino oksit(TMAO) nedeniyle deniz suyuna göre daha yoğundur(Hiperosmotik). Bu nedenle hipertonik olan balık kanına ağız, sindirim, solungaçlarla deniz suyu girişi olur. Vatoz ve köpek balığı kemikli balıklardan farklı olarak deniz suyu içmez. Kıkırdaklı balıkların böbrekler temel fonksiyonu vücuda giren fazla suyun ve iyonların atılmasıdır.

ŞEKİL 4 Niçin deniz suyu içemeyiz.

Amphibian and reptillerde: Henle kıvrımı olmadığı için konsantre edilmiş idrar üretimi olmaz. Buna karşın boşaltım azotlu son ürün ürik asit olduğu için idrarla su atımı son derece azdır. Memeli ve kuşlarda: Konsantre edilmiş idrar üretilir. Justaglomeruler tip glomeruller hiper osmotik idrar oluşumu sağlar.

Ortalama olarak, deniz suyunun tuzluluk değeri yaklaşık% 3,5 (35 g / L veya 599 mM ).

Bu her kilogramı için deniz suyu (hacim olarak yaklaşık bir litre) yaklaşık 35 gram tuzları (özellikle sodyum ( Na⁺ ) ve klorür ( CI^- ) iyonu anlamını gelir. İnsanda Boşaltımla böbrekler aktif olarak ancak 9 g /L (ağırlıkça% 0.9) atım yapabilir. Bu neden deniz suyu içildiğinde ancak ekstrasellüler sıvı ile seyreltilmesinden dolayı deniz suyu su kaypına yol açar.

Kuşlarda ozmoregülasyon:

Deniz kuşları uzun süre denizde kaldıklarından deniz suyu kullanmak zorundadırlar.

Vücutlarına aldıkları binde 35 lik tuzun atılması için tuz atma konusunda özellişmiş bir boşaltım organı kullanırlar Gaga üstünde bulunan nostik tuz bezleri yoğun halde tuz ters akım ilkesi kullanarak atar. Bu adaptasyon sayesinde deniz kuşları deniz suyunu kullanabilir.

ŞEKİL 5 Deniz kuşlarında tuz atılımı yapan nostrik tuz bezleri ve çalışma ilkesi . Sıvı-Elektrolit Dengesi

Hücre dışı sıvı içinde bulunan iyon ve besinler hücrelerin canlı kalmasını sağlar.

Hücreler bu iç ortamda yeterli derişimde oksijen, glikoz, farklı iyonlar, aminoasitler, yağlar ve diğer yapıtaşları bulunduğu sürece yaşar, büyür ve

fonksiyonlarını yapar. Hücresel düzeyde sıvı kaydırmaları ve böbreklerin idrarla vücudun gereksinimlerine göre su, elektrolit ve solüt atımını düzenlemesi sonucu korunan bu denge mekanizmasına sıvı-elektrolit dengesi denir.

Hücre dışı ve Hücre içi Sıvılar Arasındaki Farklar

 Hücredışı sıvı çok miktarda sodyum, klor ve bikarbonat iyonuyla birlikte hücreler için gerekli oksijen, glikoz, yağ asitleri ve aminoasitler gibi besinler içerir. Ayrıca hücrelerden atılmak üzere akciğerlere taşınan CO2 ve böbrekler yoluyla atılacak diğer hücresel artıklar da hücre dışı sıvı içinde yer alır.

 Hücre içi sıvı hücre dışı sıvıdan büyük ölçüde farklıdır, hücre dışı sıvıda bulunan sodyum ve klor iyonları yerine, büyük miktarda potasyum, magnezyum ve fosfat iyonları bulunur. Hücre zarlarından iyonların geçişini düzenleyen özel mekanizmalar bu farklılığı korur.

Su, canlılarda en çok bulunan moleküler maddedir ve insan vücudunda total vücut ağırlığının yaklaşık %60’ını oluşturur. Total vücut ağırlığındaki su oranı yaş, cinsiyet, obezite gibi faktörlerle değişiklik göstermektedir. Vücutta yağ miktarı arttıkça su oranı azalmaktadır: Yaşlılarda, kadınlarda ve obez kişilerde vücuttaki su oranı normalden azdır (%40). Yeni doğanlarda ödemli hastalarda ise fazladır. (%80). Vücuda giren 2.2 litre su ek olarak metabolizma ile 0.3 litre su elde edilir(metabolik su). Toplam kayıp 2.5 litredir. Günde ortalama 2–3 lt su alınır. (0.3 lt’si Metabolik su) Su, barsaklardan süratle emilir ve hücre zarının geçirgenliği nedeniyle extrasellüler ve intrasellüler kompartmanlara difüzyonla dağılır. Günlük alınan suyun,

Dokulardaki su en fazla su taşıyan doku kandır. Embriyo ilk haftalarında daha fazla su oranı vardır. Total vücut suyu (42 lt), iki büyük kompartmanda bulunur:

 lt’si Barsaklardan feçesle

 lt’si Solunum sisteminde buharlaşma ile

 lt’si Deriden terlemeyle kaybedilir.

 1,5 lt’si ise Böbreklerden idrarla atılır.

1- İntrasellüler sıvı (Hücre İçi Sıvı )

% 40 = 28 lt

2- Extrasellüler sıvı (Hücre Dışı sıvı)

% 20 = 14 lt

a) İnterstisyel sıvı (Hücreler arası sıvı) % 15 = 10.5 lt

b) İntravasküler sıvı ( Plazma)

% 5 = 3.5 lt

_________________________________________________

Total vücut suyu % 60

= 42 lt

İntrasellüler sıvı

Temel katyonu:Potasyum (K⁺) ve magnezyum(Mg⁺⁺)’dur.

Temel anyonu: Proteinler ve Fosfat’ tır.

Diğerler iyonlar: Az miktarda Sodyum (Na⁺⁺),Bikarbonat (HCO3) ve Klor(Cl¯)’dur.

Kalsiyum (Ca⁺² ) ise hemen hemen yok denecek kadar azdır.

1-İntravasküler sıvı(plazma):3,5 lt 2-İnterstisyel sıvı

3-Diğer sıvılar: (sindirim salgıları, idrar, ter, BOS, intraoküler sıvı vb) oluşur.

ŞEKİL 6 Vucud kompartamantları arası sıvı aktarımı Extrasellüler sıvı

Vücut ağırlığının yaklaşık % 20’si kadardır.

Temel katyonu: Sodyum (Na⁺⁺)

Temel anyonu: Klor(Cl¯) ve Bikarbonat (HCO3)’tır.

Diğerleri: Az miktarda Kalsiyum (Ca⁺² ), Potasyum (K⁺) ve magnezyum (Mg⁺⁺)’dur.

Extrasellüler sıvının osmotik basıncını büyük oranda sodyum sağlar.

ŞEKİL 7 Hücre içi ve dışı anyon ve katyonlar Sıvı değişiminde etkili faktörler

1-Susuzluk Hissi: Susuzluk merkezi Hipotalamus dadır Susuzluk merkezinin çevresindeki ekstrasellüler sıvının osmolaritesinin artması, bu merkezi uyararak;

Hipofizer antidiüretik sistemi etkiler ve ADH(antidiüritik hormon = vazopresin) salınımını uyarır.

Uyaran faktörler:

 Osmoreseptör hücreler ile plazma arasındaki osmotik basınç farkı (Total osmotik basınç artışı ADH için uyarı oluşturmaz!)

 Emosyonel stres

 Kanamalar

2-ADH (Antidiüretik Hormon ) (Hipofiz arka lobu Nörohipofiz) Su değişimini etkileyen en önemli hormondur. ADH idrar hacim ve konsantrasyonunu düzenleyerek total vücut suyunun homeostazının kontrolünü sağlar. Hipotalamusta üretilerek arka hipofiz lobunda birikir ve buradan salgılanır. Böbreklerden su tutulumunu arttırır(distal ve toplar kanallarda aquariapor su kanallarının simule ederek su geri emilimi artırır).

Uyaran faktörler: Korku, Ağrı, infeksiyonlar, Hipoksi…vb, Sıvı değişiminde etkili faktörler

3-Aldosteron :Böbrek üstü bezlerinden(korteks bölgesinden) salgılanır.

 Adrenal kortex’ten salınan güçlü bir mineralokortikoiddir

 Böbreklerden Na ve su atılmasını azaltır, potasyum atılmasını arttırır. Buna bağlı olarak su miktarını ve osmotik basıncı etkiler.

 Uyaran faktörler: Plazmada K⁺ artışı , Renin-anjiotensin sistemi , ACTH sekresyonu

 Aşırı Aldosteron salınımı→Hipokalemi, kas zayıflığı

 Aldosteronun azlığı→Hiperkalemi, kalp kontraksiyon zayıflığı, aritmi Hücre Dışı Sıvı Hacminin Düzenlenmesi:

1- Hacim reseptörleri: Kan hacmi azaldığında kalpte ve kan damarlarında bulunan gerilim reseptörleri uyarılarak ADH salgılanmasını sağlar. Bu da idrarla sıvı itrahını azaltarak sıvı volümünü düzenler.

2- Baroreseptörler:ACİ arterinin bazı dallarında bulunan reseptörler kan basıncı düşünce ADH salgılanmasını sağlarlar. Bunun dışında kan basıncının düşmesi sempatik sistemi uyararak anjiotensin-aldesteron sistemini aktive eder. Bu da suyun ve sodyumun idrarla itrahını azaltarak plazma hacminin genişlemesini sağlar.

3- Osmoreseptörler: Beyinde bulunurlar. Osmotik basınç yükselince susama hissi sağlayarak kanda su miktarının çoğalmasına yardım eder.

Osmotik Basınç

Seçici geçirgenliğe sahip bir membrandan su moleküllerinin geçişi osmoza zıt yönde bir kuvvet uygulanarak engellenebilir. Osmozu engellemek için uygulanması gereken kuvvete osmotik basınç denir. Bir çözeltinin osmotik basıncı o sıvıdaki osmo- aktif partiküllerin yoğunluğu ile doğru orantılıdır. Örnek: 70.000 molekül ağırlıklı 1 mol albuminin osmotik etkisi, 180 molekül ağırlıklı 1 mol glikozunki ile aynıdır. Örnek:

1mol NaCl, Na ve Cl olmak üzere iki osmotik aktif partiküle sahiptir. Bu nedenle albumin veya glikoz molekülünün 2 katı osmotik etkiye sahiptir.

ŞEKİL 8 Osmotik basınç

Vücut sıvıları gibi seyreltik sıvılarda 1 kg ile 1 lt arasındaki fark küçük olduğundan bu iki terim hemen hemen eş anlamlı kullanılır. Genelde vücut sıvılarında osmotik aktiviteyi ifade etmek için osmol çok büyük bir birimdir. Bu nedenle çoğunlukla ( osmol’ün 1/1000 ‘i ) mOsmol birimi kullanılır. Bir litre sıvı içinde çözünmüş olan partiküllerin toplam miktarına “Osmolalite” denir. Osmolarite fiziksel bir kavram olup bunun biyolojik karşılığı “tonisite” dir. Vücutta kompartmanlar arasında efektif osmotik basıncı mebranlardan geçemeyen maddeler sağlar. Bunlar da plazmada bulunan proteinlerdir. Bu basınca “kolloid osmotik basınc” denir.

• Normal şartlar altında; Osmolalite = (2 x Na) + 10

• Üremi veya hiperglisemi gibi patolojik durumlarda;

• Osmolalite = 2 x Na + (Glikoz / 18) + (Üre / 2.8) formülleri ile hesaplanır.

Sodyum ve Potasyum

Sodyum Ekstrasellüler sıvının temel katyonudur. Plazma hacmini düzenlemede, Asit-baz dengesinde, Sinir ve kas fonksiyonu görev alır. Hücrede Na/K ATPaz ile düzenlenilir.

Hormonla olarak Aldosteron tarafından düzenlenir. Fazlalığı hipertansiyona yol açabilir.

Tuz vücutta biriktikçe iki temel nedenle ekstrasellüler sıvıyı arttırmaktadır.

1. Vücutta fazla miktarda tuz bulunduğunda vücut sıvılarının osmolalitesi artmakta ve bu da susama merkezini (hipotlamusta buluanan Lateral Hipotalamik alan) uyararak ekstrasellüler tuz konsantrasyonunu normal seviyelere çekmek için kişinin fazla miktarda su içmesine yol açmaktadır. Böylece ekstrasellüler sıvı hacmi artmaktadır.

2.

Ekstrasellüler sıvı osmolalitesindeki artış hipotalamik arka hipofizer salgı mekanizmasını da uyararak ADH salınımını arttırır. ADH idrar olarak atılmadan önce böbrek tübüler sıvısından yüksek miktarlarda suyun geri emilimine neden olur;

böylece idrar miktarı azalırken ekstrasellüler sıvı hacmi artar. İdrarla su atımının kontrolü supraoptik çekirdekler tarafından yapılır; Vücut sıvıları yoğunlaşınca (idrar, ter ve solunumla atılan su buharı sonucu oluşan su kaybı) supraoptik çekirdekler uyarılır, uyarı arka hipofize gider ADH (vazopresin) salgılanır. Böbrek toplayıcı kanallarından su geri emilimi artar, idrarla su atılımı azalırken elektrolit atılımı devam ettiğinden vücut sıvılarının yoğunluğu normale döner.

Asit-Baz dengesi

Hidrojen iyonu kosantrasyonun eksi logaritması olan pH bir solüsyonun içindeki hidrojen iyonu (H⁺) yoğunluğunu gösterir. Normal pH hücre içi enzimlerin aktivitesinin sürdürülmesi için zorunludur(7,4 - 7,3), Hücre içi ile hücre dışı pH sürekli olarak bir denge içindededir. Bu dengenin oluşumunda hem bazı iyon pompaları, hem de hücre içindeki tamponlar rol oynar. Normalde kan H⁺ konsantrasyonu 40 nmol/L düzeyindedir. Bu rakamın negatif logaritması olan pH hesaplanırsa 7.40 olarak bulunur. Fizyolojik koşullarda pH 0.04-0.05’lik oynamalar gösterebilir. Yaşamın mümkün olabildiği en düşük H⁺ konsantrasyonu 16 nmol/L (pH=7.8), en yüksek konsantrasyon ise 160 nmol/L (pH=6.8) dir.

Osmolarite: 1 lt sıvıda çözünmüş 1 mol katı partiküle denir. ( 1 Osm/lt )

Osmolalite: 1 kg sıvıda çözünmüş 1 mol katı partiküle denir. ( 1 Osm/kg )

 Potasyum intrasellüler sıvının temel katyonudur.

 Vücutta bulunan potasyumun %95’i hücreler içinde yer almaktadır.

 Normal koşullarda serum K+ konsantrasyonu: 3,5-5 mEq/lt

 İntrasellüler (Hücre içi) K+ konsantrasyonu: 130-180 mEq/lt’dir.

 Erişkin bir birey tarafından diyet yoluyla ve günde yaklaşık 1 mEq/kg kadar Potasyum alınır.

ŞEKİL 9 Asit ve baz değişimi

Kanda H İyonlarının konsantrasyonu sabit olup pH 7.38-7.42 arasında tutulur. Kan pH

‘ının azalması asidoz, çoğalması alkaloza işaret eder.

Asit Baz Dengesini Sağlayan Mekanizmalar:

 Kanda karbonik asidin bikarbonatlara oranı daima 1/20 olarak sabit tutulur.

(H2CO3 / HCO3 = 1.35/27 = 1/20). Kanın pH’ını bu sabite tayin eder. Hücreden atılan CO2 kana geçer, bu madde kanda serbest kalabildiği gibi su ile birleşip karbonik asit oluşturabilir. Bu işlem reversibldir. (H2O + CO2  H2CO3) Dokularda CO2 yapımının fazla olmasına bağlı olarak kanda CO2 ‘nin çoğalması karbonik asidin artmasına neden olur. Karbonik asidin artması, akciğer fonksiyonu normal olduğu taktirde, CO2 ‘nin atılması ile kolayca tampone edilebilir.

Akciğerlerden CO2’nin atılımının kısıtlanması kanda karbonik asidin çoğalmasına neden olur. Vücutta değişik patolojiler esnasında meyda çıkan fosfat, sülfat, piruvat, laktat ve ketoasitler kandaki bikarbonatlar ile birleşip

“sodyum asitleri” oluşturur ve böbrekle itrah edilirler. H2CO3 fazlası solunumun artması ile tampone edilir. (Doku asitleri + Na HCO3Na  Asitler + H2CO3) Organizmada metabolik denge yukarıda belirtilen mekanizmalar ile korunur.

Ancak, bazı patolojilerle oluşan metabolitler idrarla veya solunumla atılamayacak kadar fazla olduğunda, solunumsal asidoz ya da alkaloz; metabolik asidoz veya alkaloz olarak 4 değişik tablo olarak ortaya çıkar.

 Karbonik asitler (H2CO3):Karbonhidrat ve yağ metabolizması sonucu her gün yaklaşık 15.000 mmol CO2 açığa çıkmaktadır. CO2 kendisi bir asit olmamasına karşın H2O ile reaksiyona girerek H2CO3’e dönüşmektedir.

 Nonkarbonik asitler: Protein metabolizması sonucu oluşmaktadır. Ana kaynak sülfür içeren sistin ve metiyonin gibi amino asitlerin yıkımı ile ortaya çıkan sülfirik asittir (H2SO4).

İnsanda Azotlu atıklar(Üre, Ürik asit, Kreatin)

Üre proteinlrin sindrimi oluşan amino asitlerin yıkımında ortaya çıkar amnonyum karaciğerde üreye dönüştürülür. Diğer atık madde olan ürik asit nükletotid katabolizması sonunda meyadana gelir. Kreatinin ise kreatinin fosfat katabolizmasında oluşur.

Kandaki amonyak kaynakları:

 Amino asitler: en büyük kaynaktır.

 Glutamin: böbreklerde enzimatik olarak glutaminden amonyak açığa çıkar.

 Bağırsakta ürenin bakteriyel yıkımıyla amonyak oluşur.

 Aminler: hormon veya nörotransmitter olan aminlerden açığa çıkar.

 Pürin ve primidinler: yıkımları sonucunda halkalara bağlı olan amino grupları amonyak olarak ayrılır .

ŞEKİL 10 Atık maddeler

Yüksek amonyak seviyesi beyne direk toksik etki gösterir. Hücredeki aktif taşıma yapan proteinleri etkiler, klor ve sodyum-potasyum pompalarını bozar. Ayrıca enerji metabolizmalarını bozar. Dokularda amino asitlerden açığa çıkan toksik amonyak uygun bir şekilde detoksifiye edileceği karaciğer taşınmalıdır. Amonyak perifer dokulardan karaciğere Glutamin ve Alanin şeklinde taşınır. Karaciğerde ise amonyak nontoksik üreye dönüştürülür.

Proteinlerin C ve H atomlarından da son ürün olarak karbondioksit (CO2) ve su (H2O) oluşmakla beraber, proteinlerde %16 oranında bulunan azot sadece proteinlere özgü olan atılım ürünlerinden amonyak ve üre oluşumuna yol açar.

Protein yapısındaki C ve H den CO2 ve H2O oluşurken azot atomundan canlı organizma için toksik olan amonyak meydana gelmektedir. Amonyak ileri bir reaksiyona girerek toksik olmayan üreye dönüştürülerek vücuttan atılır.

Proteinlerin enerji kaynağı makromoleküllerden düşük olup aminoasitlerin fazlasıda depo edilemez. İnsana en uygun proteinler memeli proteini, balık, kümes hayvanları proteini ile bitki proteinidir. Bitki proteinlerinde lizin, metiyonin ve triptofan aminoasitleri çok az bulunduğu için vejeteryan beslenmede diyetin çok değişik kaynaklardan protein içermesine önem verilmesi gerekmektedir.

Amonyağın Taşınması

Toksik bir madde olan amonyak iki şekilde taşınmaktadır:

1-Amonyaktan glutamin sentez edilerek zararsız bir bileşik halinde vücutta dolaşması sağlanmaktadır. Karaciğer ve böbrekte bulunan glutamin sentetaz enzimi tarafından katalizlenen tepkimenin enerjisi ATP hidrolizi ile elde edilmektedir. Glutamin gerektiğinde sadece karaciğer ve böbrekte bulunan glutaminaz enzimi tarafından yeniden glutamik asit ve amonyağa parçalanmaktadır. Böylece amonyağın diğer dokularda serbest hale gelmesi önlenmektedir.

2-Diğer taşınma yolu glikoz-alanin döngüsüdür. Kas dokusunda transaminasyonla piruvattan oluşan alanin, kan yoluyla karaciğere taşınarak yeniden piruvata çevrilir. Karaciğerde transaminasyonla alaninden piruvat oluşurken α ketoglutarata aktarılmış olan amonyak, daha sonra glutamat dehidrogenaz ile serbest bırakılmaktadır. Böylece kas dokusundaki aminoasit azotu, üre sentezinde kullanılmak üzere karaciğere taşınmış olmaktadır. Aynı zamanda kas dokusunda glikoliz sonucu oluşan piruvat aynı yol ile alanin şeklinde karaciğere ulaşmaktadır.

Amonyağın Atılımı

Yüksek organizmaların birçoğunda toksik olan ve pasif difüzyon ile uzaklaştırılamayan amonyaktan sentez edilen üre, azotlu son ürün olarak atılmaktadır. İnsanda amonyağın başlıca atılım şekli üredir. Bunun yanı sıra böbreklerde glutaminden serbest hale geçen amonyak, NH4+ şeklinde klorür veya fosfat gibi anyonlarla eşleştirilerek atılmaktadır.

Ekstrasellür ve İntrasellüer Tamponlar

Hemen her biyolojik reaksiyon sabit pH değerlerinde gerçekleşir. pH değerindeki küçük bir değişme bile biyolojik bir işlemin gerçekleşmesinde büyük değişikliklere neden olur. Hücreler ve organizmalar özgül ve sabit bir pH’yı korurlar, böylece biyomoleküllerin en uygun iyonik durumda kalmaları sağlanır.

Örneğin kan pH’sı 7.4, sitozol pH’sı ~ 7.0, mide pH’sı 1.5- 2.0, lizozom pH’sı

~ 5.0’dır ve bu pH sabitliği esas olarak biyolojik tamponlarla sağlanır. Tampon çözeltiler, bir zayıf asit ile eşlenik bazının veya bir zayıf baz ile tuzunun karışımından oluşan ve pH değişimlerine belirli ölçülerde direnç gösteren çözeltilerdir. Tampon çözeltiler, bir çözeltinin pH değerini belirli bir seviyede ve sabit tutmak gerektiği zaman kullanılır.

ŞEKİL 11 pH denegesinde böbrek ve akçiğerlerin rolü

Günlük oluşan H⁺ yükünün atılımı H⁺ iyonun tarafından ortamdan uzaklaştırılan HCO3 yeniden üretilmesi Filtre olan HCO3’ün tübüllerden geri emilir. Bunun yanında ekstrasellüler ve inrasellüler sıvılarda farklı tampon sistemleri pH değişimlerine karşı koyar. Tampon sistemi genel olarak ortamdan Hidrojen iyonu vererek veya uzaklaştırarak bir dokuda veya olusyonda oluşabilecek pH değişiklikleri en aza indirgemeye çalışan sistemler olarak

tanımlanabilir.

Başlıca tamponlar H⁺ + HCO3--- H2CO3 ---CO2 + H2O

Metabolizma sonunda oluşan CO2 büyük bir kısmı ise alyuvarlara girer(%70).

Alyuvarlarda karbonik anhidraz enziminin katalizlemesi sonucu CO2, su ile birleşerek karbonik asiti oluşturur. Karbonik asit (H2CO3), iyonlaşarak H⁺ ve HCO3– (bikarbonat) iyonu meydana getirir. Bikarbonat plazmadaki en önemli tampon sistemi oluşturur. Bikarbona tamponun pK değeri 6.8 dir. Vücudun asit baz dengesinin iki önemli belirleyicisi, majör tampon sistemini oluşturan bikarbonat (HCO3-) ve karbondioksit (CO2) tir. Böbrekler HCO3-, akciğerler CO2 konsantrasyonunun başlıca belirleyicileridir. Normal koşullarda kanda pH 7.35-7.45 arasıdır. Plazma HCO3-

düzeyinde azalma veya CO2’te artma asidemi, HCO3- düzeyinde artma veya CO2’te azalma ise alkalemi tanımlanır. Normal ph değerinin 7.4 olduğu göz önüne alınırsa baz / asit oranının 20 olarak bulunur. Ayrıca böbreklerin HCO3-, akciğerlerin ise CO2

konsantrasyonunun başlıca belirleyicileri olduğu göz önüne alındığında

olarak ifade edilebilir.

 Bikarbonat tamponu

 Fosfat tamponu

 Proteinler

 Hemoglobin Proteinlere bağlı

tampon sistemi

1-Kimyasal Tampon Sistemi (Saniyeler içerisinde etkisini gösterir)

2-Solunum sistemi; Akciğerler yoluyla CO2 atılımının kontrolu (Dakikalar içerisinde etkisini gösterir)

3-Üriner sistem; Böbrekler gerekirse geri emmek ve gerekirse salgılamak yoluyla H⁺ ve HCO3- iyonlarının kandaki konsantrasyonlarını düzenleme yeteneğine sahiptir (Saatler, günler içerisinde etkisini gösterir).

Boşaltım sistemi Böbrekler

Boşaltım sistemi bir çift böbrek ve üreter ile tek mesane (idrar torbası) ve tek üretradan oluşur. Bolatım sistemin temel organı olan böbrekler bir çift halinde bel bölgesinde yağ doku ile çevrili olarak bulunur. Böbrek çevresindeki yağlar koru fonksiyonu yapar. Böbreklerde üretilen idrar, üreterden idrar torbasına doğru geçer, burada kısa süre için depolanır ve sonra üretra aracılığı ile dışarıya atılır.

Her bir böbrekte 1 milyon adet fonksiyonel süzüntü birimi olan glomerus bulunur. Her 24 saatte yaklaşık 1500 ml idrar oluşur. Temel foknksiyonu idar oluşturarak boşaltımı greçekleşmek olsada böbrekler bir çok fonksiyonu birlikte görür.

 Böbrekler, vücudun sıvı ve elektrolit dengesini de düzenler ve aynı zamanda kan basıncının düzenlenmesinde görev alan Renin böbreklerde(%90) üretilir.

Renin anjiotensi II adındaki hormonun üretilmesi için gereklidir.

 Eritrosit yapımını uyaran ve 30 kDa’luk bir büyüme faktörü glikoproteini olan Eritropoietin de böbreklerde üretilir. Triozin kinaz reseptörleri kullanan bu hormon eritrositlerin üretilmesi için gereklidir. Hipoksi ve/veya böbrek dolaşımında azalmasına bağlı olarak böbreklerce(%80) ve az miktada(%15-20) karaciğer tarafından sentezlenir.

 Eritropoietin aynı zamanda bir steroid ön hormon olan D3 vitaminini de, etkin biçimine hidroksile eder. Bu nedenle D Vitamin sentezi böbreklerde yapılır

 Bazı(protein) hormonların

işlevleri tamaladıktan sonra yıkımı;

kandan uzaklaştırılması böbrekler

tarafında yapılır.

 Metabolik etki; böbrekler karaciğer

kadar olmasa bazı maddlerin ihtiyaçı

durumun sentezlenmesi diğer bileşiklerde

üretilmesini yapabilir.

ŞEKİL 12 Böbrek

Böbrekler tarafından yıkılan hormonlar

İnsülin

Glukagon

Parathormon

Büyüme hormonu

Böbreklerce metabolize edilenler

 Glukoneogenez

 Lipid metabolizması

Böbrek Yapısı

Böbrekler dış taraflarından düzensiz sıkı bağ dokusundan yapılı olan bir kapsül ile çevrilidir. Her bir böbreğin, iç bükey yapılı iç kenarında sinirlerin girdiği, kan ve lenf damarlarının girip çıktığı ve üreterin çıktığı yer olan hilusu ile dış bükey dış kenarı vardır. Böbrek dışta korteks ve içte medulla olmak üzere iki bölümde incelenebilir. Böbrekler; kırmızı-kahverenkte, parlak ve ince bir kapsülle örtülü, fasulye biçiminde iki organdır. Her böbreğin uzunluğu yaklaşık 10, genişliği 5 ve kalınlığı ise 3,75 cm.dir. Böbrekler karın bölgesinin arka kısmının iki tarafında, belin en üst kısmında, karın boşluğunun arkasında ve diyaframın altında bulunur. İnsanda böbrek medullası 10-18 adet konik ya da piramidal şekilli yapılar olan medullar piramitlerden oluşur. Her bir medullar piramidin tabanından kortekse uzanan birbirine paralel tübül demetleri olan medullar ışınlar çıkar.

ŞEKİL 13 Böbrek

Her nefron genişlemiş bir bölüm olan renal cisimcik (veya böbrek cisimciği), proksimal kıvrıntılı tübül, Henle kulbunun ince ve kalın kolları, distal kıvrıntılı tübül, toplayıcı tübül ve kanallardan oluşmaktadır. Her nefronun 2 ana bölümü vardır;

Böbreğin Kanlanması

Böbrek kalpten gelen kanın yüzde 21 kısmını alır. Tüm kan yaklaşık her beş daikakada bir böbrekten geçmiş olur. Aortadan ayrılıp böbreğe gelen damar, böbrek arteri, hilustan böbreğe girer ve interlober, arkuat, interlobüler (radial) arterlere ve afferent arteriyollere ayrılır. Afferent arteriyoller, plazma proteinleri hariç, çok miktarda su ve maddenin filtre edilerek idrar yapımının başladığı glomerullardaki glomerular kapillerleri oluşturur.

1-Glomerul ve Bowman kapsülünden oluşan Renal korpüskül

2-Proksimal tübül, ince bölüm ve distal tübülden

ŞEKİL 14 Böbrek kanlanması

Erişkin bir kişide her iki böbreğe gelen kan(toplam kanın yüzde 21 kısmı), dakikada 1.21.3 litreyi bulur. Kanın tamamı her beş daikada bir böbreklerden geçmiş olur.

Damar adı Damar basınçları

Başlangıç

Damar basınçları Son

Totalin %‟si Damar direnci

Böbrek arteri 100 100 ~%0

Arkuat ve interlobular arter ~100 85 ~%16

Afferent arteriol 85 60 ~%26

Glomerül kapillerleri 60 59 ~%1

Efferent arteriol 59 18 ~%43

Peritübüler kapiller 18 8 ~%10

Interlober ve interlobular venler 8 4 ~%4

Böbrek veni 4 ~4 ~%0

Böbreklerin kanlanması her bir yandaki renal arterle olur. Renal arter daha sonra interlober, arkuat ve son olarak kortikal radyal arterlere dallanır. Her bir kortikal renal arter böbrek yüzeyine doğru olan seyri boyunca kendisine paralel seyreden ve herbiri bir glomerüle giden afferent arteriyolleri verir. Normalde glomerüle giren plazmanın sadece yaklaşık %20'si kapillerlerden Bowman kapsülüne filtre olur.

Glomerüler kapillerler ise efferent arteriyol adı verilen diğer arteriyol sistemi ile birleşirler. Sonuçta kan her glomerülden bir efferent arteriyol ile ayrılır, hemen sonra ise ikinci bir kısım kapillerlere ayrılırlar. Bunlar ise peritubüler kapillerler olup yaygın olarak dağılmışlardır ve tübüllerin tüm bölümleri ile ilişkidedirler. Görevleri ise tubüler lümen ve kapillerler arasında solüt ve su geçişini sağlamaktır. Peritubüler kapillerler daha sonra yeniden birleşerek sonuçta böbrekten ayrılan venleri oluştururlar.

1. İntrensek otoregülasyon 2. Tübüloglomerüler denge 3. Hormonal denge

4. Nöronal denge

1-Renal kan akımı otoregülasyonu, ortalama arter basıncı (OAB), 80-180 mmHg arasında iken sağlanır. Glomerüler kan akımın sabit kalmasını sağlar, OAB 80 mmHg ise kan akımı düşer , OAB 40-50 mmHg ise renal kan akımı durur. Afferent arteriolde vazodilasyonu ve uygun durumda vazokonstrasyonu ile renal kan akımı sabit tutulur.

2- Tübüloglomerüler denge: Renal Tübüler akım miktarı artıkça GFO düşer(ters orantılı). Kan basıncı artışı durumunda Na reabsorbsiyonunu azalır. Makula densa, afferent arteriol ve glomerül kapiller permeabiliteyi etkiler OAB ‘da düşer ve Makula densaya gelen NaCl miktarı azalır. Bu durum renin-anjiotensin sistemini aktive

eder. Sonuçta Anjiotensin2’nin efferent arteriolde vazokonstrüksiyona yol açar. Tersi durumda Makula densada, volüm artışına yanıt olarak lokal adenozin salınır.

Adenozin, renin salınımını inhibe eder ve afferent arteriolde vazodilatasyona neden olur.

3-Hormonal denge: Kan volümü artınca sağ atriyum basıncı artar. Atriyumdaki myositlerden ANP salgılanır. ANP vazodilatasyon yapar. ADH salınımını baskılar.

Su atılımını RAAS ‘ı baskılar. Aldosteronun distal tübül ve toplayıcı tübüldeki etkisini antagonize eder.

4-Nöronal denge: Böbrek kan akımı etkileyen otonon sinir sistemine bağlı semaptik sistemdir. Sempatik uyarılar, omurganız T4-L1 arasından çıkar. β-1 reseptörleri jukstaglomerüller aparatı uyarır. α-1 Proksimal tübül Na reabsorbsionunu arttırır. α-2 Na reabsorbsiyonunu azaltır ve su atılımını artırır. D1 afferent ve efferent arteriolde vazodilasyon yapar. D2 arteriollerin vazodilasyon sağlar. Dopamin, Na reabsorbsiyonunu azaltır.

Nefron tipleri

Böbreklerde nefronlar temel olarak iki tiptir. Kortikal nefronlar böbrekteki nefronların %80’ni oluştururlar. Bunların Henle kıvrımları uzun değildir, ince bölümleri ya çok kısadır ya da hiç yoktur. Diğer tip nefronlar Jukstamedullar nefronlar olarak bilir, korteksin medullaya komşu olan bölgesinde bulunurlar.

Böbrekteki nefronların %20’sini oluşturur. Bunların Henle kıvrımları çok uzundur ve medullanın derinliklerine kadar inerler.

ŞEKİL 15 Kortikol ve justamedullar nefronlar

Jukstamedullar nefronlar sahip oldukları Henle kıvrımı yada kulpu, su tutma işleminde rol oynar; sadece böbreklerinde bu tür yapıları(Jukstamedullar nefronları) bulunan hayvanlar hipertonik idrar üretebilir ve vücut suyunu koruyabilirler(Kuş ve memelilerde bulunur). Sürüngenlerde Jukstamedullar nefronlar gerek yoktur çünkü boşaltım ürünü çok az su ile atılabilen ürik asittir.

Nefron yapısı

İnsanlarda her bir böbrek nefron olarak adlandırılan, yaklaşık 1.000.000 kadar ana birimden oluşmuştur. Her nefron renal korpüskül olarak adlandırılan filtrasyonda görevli bir komponent ile renal korpüskülden sonra devam eden tübülden oluşmuştur.

Renal korpüskül birbiri ile ilişki içindeki kapillerlerin oluşturduğu kompakt yumak şeklindeki glomerül (çoğulu glomeruli) ile glomerülün içine uzandığı balon benzeri içi boş bir kapsül olan Bowman kapsülü'nden oluşur.

ŞEKİL 16 Bowman kapsülü

Glomerül ve Bowman kapsülü arasındaki ilişkiyi gözümüzde canlandırmak için yumruğumuzu (glomerül) bir balonun (Bowman kapsülü) içine doğru bastırdığımızı düşünebiliriz. Bowman kapsülünün glomerül ile temas ettiği kısım içeri doğru çöker, ancak kapsülün zıt yüzeyi ile temas etmez. Buna göre, kapsülün iç kısmında hala bir boşluk kalmış olur ki buna üriner boşluk veya Bowman boşluğu denir. Glomerüler filtrat bu boşlukta birikir.

ŞEKİL 17 Nefron

Glomerüler ve Peritüpüller kapiller :

Glomerüler kapiller, diğer kapiller ağlara göre daha yüksek hidrostatik basınca sahiptir. Ve tüm glomerül, Bowman kapsülü ile sarılıdır. Glomerüler kapillerden filtre olan sıvı, Bowman kapsülü içine ve sonra böbrek korteksinde yer alan proksimal tübül içine akar. Proksimal tübülden sonra medullanın derinliklerine inen

Bowman kapsülü, aslında böbrek tüplerinin merkezi glomerülü, yani kılcal damar yumağını dışardan sarmakta olan uzantısıdır. Bowman kapsülünün iki yaprağı vardır.

Birincisi içte, kılcal damar oluşturan bütün damar kıvrımlarını örten bölümdür. Buna “Viseral yaprak”

denilmektedir. İkincisi ise glomerül yumağını bir torba gibi dışardan saran bölümdür. Bu bölüme ise

“Parietal yaprak” denilmektedir.

Viseral yaprak ile parietal yaprak arasında bir boşluk bulunmaktadır.

Bu boşluğa “İdrar boşluğu”

denilmektedir. Parietal yaprak aslında viseral yaprağın bir uzantısıdır. Ancak, parietal yaprak

Henle kulpunun çıkan kolu sonunda, nefron işlevinin kontrolünde önemli rol oynayan maküla densa bulunur. Peritüpüler kapiller proksimal, henle ve distal tüpülü çevresinde yer alan efferent arteiol ile venüller arasındadır. Affernet arteiol ile afferen arteiol arasında yer alan glomerus kapilleri bazı farklılıklara sahiptir :

1- Glomerüler kapiller iki arteiol damar arasında yer alan tek kapillerdir.

2- Glomerüler kapiller ortalama sistemik kan basıncının iki katı basınçta kan geçer(60 mmHg).

3- Glomerüler kapiller de iki hücre tapakası kapiller endotel ve kapsüller endotel ile filtrasyon yapılır. Yalnız süzülme olur geri emilim resoption olmaz. Sistemik kapiller e göre 100 kat geçirgen bir yapıdır.

ŞEKİL 18 Peritübüler kapillerrde kan basıncı ve böbrekte yoğun değişim

Bowman kapsülünün iki tabakası arasında, kapiller duvarından ve visseral tabakadan süzülen sıvının toplandığı idrar boşluğu bulunmaktadır. Her böbrek cisimciğinde, getirici (afferent) arteriyollerin girdiği ve götürücü (efferent) arteriyollerin çıktığı bir damar kutbu ve proksimal kıvrımlı tübüllerin başladığı bir idrar kutbu bulunur. Her böbrek cisimciğinin çapı yaklaşık 200 µm’dir ve kapiller bir yumak olan glomerulden oluşmuştur. Bu yumak, Bowman kapsülü olarak adlandırılan iki tabakalı epitelden oluşan bir kapsülle sarılmıştır. Kapsülün iç tabakası (visseral tabaka) glomerulün kapillerlerini dış taraftan sarar. Dış tabaka, böbrek cisimciğinin en dıştaki sınırını oluşturur ve Bowman kapsülünün pariyetal tabakası adını alır. Glomerular kapillerleden süzülen sıvı Bowman kapsülü içine ve daha sonra kapsülün devamı olan proksimal kıvrıntılı tübüle geçer. Bu iç tabakadaki hücrelerin gövdelerinden, birkaç birincil (primer) uzantı şekillenir ve bu hücreler ayaklı hücreler (podositler) adını alır.

Her bir primer uzantı ayakçık (pedisel) denen glomerulün kapillerlerini saran çok sayıda ikincil (sekonder) uzantı oluşturur. İkincil uzantılar, 25 nm’lik sabit bir mesafede, bazal lamina ile doğrudan temas halindedirler. Ancak, podositlerin hücre gövdeleri ve birincil uzantıları bazal laminaya değmez.

Filtrasyon yarıkları ve Podositlerin uzantıları

ŞEKİL 19 Süzülme yapan podositler

Lamina rara, hücrelerin tutunmasına yarayabilecek olan fibronektin içerir. Lamina densa ise, negatif yüklü bir proteoglikan olan ve katyonik moleküllerin geçişini engelleyen heparan sülfat içeren bir matriks içinde tip IV kollajen ve lamininin oluşturduğu ağ şeklinde bir yapıdan oluşur. Yani glomerul bazal laminası, seçici bir makromoleküler filtre görevi üstlenmiştir. 10 nm’den daha büyük partiküller bazal laminadan geçemezken; su, iyonlar ve düşük molekül ağırlıklı bileşiklerin geçişine izin verir. Molekül ağırlığı albüminin molekül ağırlığından (69 kDa) fazla olan negatif yüklü proteinler ise membrandan eser miktarda geçerler.

Bowman kapsülünde basınç bağlı filtrasyon

Bowman kapsülün içinde yer alan glomerüler kapillerden Filtrasyon ile ile ilk süzüntü meydana gelir. Filtrasyon, mekanik basınç etkisiyle ile maddelerin membrandan geçidir. Filtrasyon için basınç farkı gereklidir. Böbrek kapsülünde basınç farkı 3 temel faktör tarafından kontrol ediliri.

 Afferent arteiol basıncına (60 mmHg)

 Affrent arteiol basıncına karşı koyan iki kuvvet vardır kolloid osmotik basınç (yada onkotik basınç 32 mmHg) ve

 bowman kapsül basınçı (18mmHg).

Net geçiş bowman kapsülü yönünde 10 mmHg basınçla olur. Bu basınç afferent arteiolden bowman kapsülüne madde geçişini sağlar. Tüm glomerüler kapiller boyunca madde geçisi bowman kapsülü içine doğrudur. Efferent arteiol tarafında basınç azalmasına rağmen yinede bowman kapsülüne doğru net fitrasyon olayı gözlenir.

 Glomerüler kapiller membran, diğer kapillerlerdenyüzlerce kat (300-600) daha

 geçirgendir.

 Glomerül kapiller membranın temel bariyeri bazal membrandır. Bazal membrandaki proteoglikanlar güçlü (-)tir. Bu olay proteinlerin geçişini engeller ve – yüklü maddelerin nötral ve + yüklü olanlardan daha zor geçmesini sağlar.

 Glomerüler filtratın bileşimi şekilli elemanlar ve proteinler hariç plazmaya benzer. Ca++ ve yağ asitleri gibi

proteinlere bağlı taşınan maddeler filter edilemezler, bu yüzden glomerüler ultrafiltratın içeriğinde bulunmazlar.

 Glomerüler filtrasyonu oluşturan temel güç kanın

Glomerüler filtrasyon oranı değişimi temel olarak bu farktörlerin düzenlenmesine bağlıdır. İlke olarak glomerüler hidrostaik basınçının artması( afferen arteiol basınçın artması, efferent arteiol çapının azalması) GFO artırır. Benzer olarak bowman kapsül basınçının ve/veya glomerüler onkotik basınçın azalması GFO artırır.

Efferent arteriol tonus artarsa, glomerüler filtrasyon basıncı artar Afferent arteriol tonus artarsa, glomerüler filtrasyon basıncı azalır

Kanın hidrostatik basıncına yanıt olarak glomerul süzüntüsü oluşur. Glomerul süzüntüsünün kimyasal bileşimi kan plazmasına benzer ancak, makromoleküller( plazma proteinleri, tüm şekilli elementler) glomerul duvarını geçemediği için hemen hiç protein(çok az miktarda geçiş olabilir) içermez.

Glomerul süzüntüsüne geçebilen en büyük proteinin molekül ağırlığı 69 kDa civarındadır ve süzüntüde eser miktarda albümin görülür. Glomerul kapillerlerinin endotel hücreleri pencereli tiptedir ama diğer pencereli kapillerlerin açıklıklarını kaplayan ince perdeye sahip değillerdir. Endotel hücreleri ve podosit ayaklarının yanı sıra glomerul kapillerlerinin duvarlarına tutunan mezangiyal hücreleri vardır.

Mezangiyal hücreler kasılabilen hücrelerdir ve anjiyotensin II reseptörlerine sahiptirler. Bu reseptörler etkinleştiğinde, glomerula gelen kan akımı azalır.

Glomerül filtrasyon Oranı

Normalde GFH günde 180 litredir ve bunun 178,5 litresi tübülden geriemilir; 1,5 litre/gün sıvı idrarla atılır. Otoregülasyon yokluğunda kan basıncında kısmen küçük bir artış (100’den

Glomerüler filtrasyona neden olan basıncı ~60 mmHg dır. (OAB ‘ nin % 60 )

Plazma onkotik P = ~32 mmHg (filtrasyona engel olan basınç)

Renal interstisyel P = ~18 mmHg(filtrasyona engel olan basınç)

125 mmHg’ya) GFH'de benzeri %25’lik artışa sebep olacaktır (180 litre/gün’den 225 litre/gün). Eğer tübül geriemilimi 178,5 litre/gün değerinde sabit kalırsa bu idrarın toplam miktarında 30 katından fazla artış yaparak idrar akımını 46,5 litre/gün’e çıkaracaktır (GFH ile tübül geriemilimi arasındaki fark). Toplam plazma miktarı sadece 3 litre olduğu için böyle bir değişiklik kan hacmini çok çabuk tüketecektir.

ŞEKİL 20 Nefronda hidrositaik basınç ve kolliod osmatik basınç bağlı filtrasyon

Fakat gerçekte arter basıncında böyle bir değişiklik iki nedenle idrar hacmini çok daha az etkiler: (1) böbrek otoregülasyonu GFH’de olacak değişiklikleri önler ve

(2) böbrek tübüllerinde glomerülotübül dengesi denilen ve GFH arttığında tübüllerin geriemilim hızını artırmaya olanak veren bir ilave uyum mekanizması vardır.

Bu özel kontrol mekanizmalarına karşın arteryel kan basıncı artışı böbrek su ve sodyum atılmasına önemli etki yapar; buna basınç diürezi veya basınç natriürezi denir. Bu mekanizma, vücut sıvı hacminin ve arteryel basıncın düzenlenmesinde çok önemlidir.

1. Miyojenik Yanıt : GFO ve böbrek kan akımının otoregülasyonundan iki mekanizma sorumludur: birinci mekanizma arteryal basınç değişiklerine yanıt verir. Diğeri tübüler sıvıdaki NaCl konsantrasyonu değişimine yanıt verir. Birlikte aferent arteriyoldeki tonusu ayarlarlar. Basınç algılama mekanizması ya da miyojenik mekanizma damarın düz kasının intrensek özelliği ile ilgilidir: Gerildiğinde kasılmaya eyilimlidir. Buna göre arteriyal basınç arttığında (90-180 mmHg) ve böbrek aferent arteriyolün içini döşeyen düz kas hücrelerinde, damar duvarı gerildiğinde (örn. luminal basınçta artışa bağlı) aktive olan Ca²⁺’a geçirgen mekanosensitif kanallar(mekanik kapalı kanallar) bulunur. Hücre içine Ca²⁺ girişi kas kasılmasını başlatır ve arteriyol refleks olarak daralır. Arteriyol dirençteki artış böbrek kan akımı ve basınçtaki artışı dengelediği için, GFO sabit kalır (yani, eğer ΔP/R oranı sabit tutulursa böbrek kan akımıda sabit kalır).

2. Tübüloglomerüler geribildirim : Tübüloglomerüler geribildirim (TGG, ing; TGF), BKA ve GFH’nın böbrek tübüllerinde sıvı akımını optimize edecek şekilde ayarlanmasını sağlayan jukstaglomerüler aygıtın (JGA) aracılık ettiği bir otoregülasyondur.

Sonuç olarak, şunu vurgulamak gerekir ki, otoregülasyon arteriyel basınçtaki değişikliklere karşı böbrek kan akımının ve Glomerüler filtrasyon oranı cevabını yavaşlatır veya azaltır, ancak bu değişiklikleri tamamen önleyemez.

mekanizmasıdır.

B. Otonom sinir sistemi – Sempatik Sistem ile GFO korunması: Aferent ve eferent arteriyoller sempatik nöronlar tarafından uyarılırlar. Bununla beraber dolaşan kan hacmi normal iken, sempatik tonus minimumdur. Sempatik sinirlerden norepinefrin salınır ve dolaşımdaki epinefrin adrenal medülla tarafından salgılanır. Başlıca aferent arteriyolde bulunan α-1 adrenoreseptörlere bağlananan bu maddeler

vazokonstriksyona yol açar. Bu bağlanma böylece böbrek kan akımı ve Glomerüler filtrasyon oranı düşürür. Efektif dolaşım kan hacmindeki azalma veya korku ve ağrı gibi güçlü emosyonel uyarılar sempatik sinirleri aktive ederek, böbrek kan akımı ve Glomerüler filtrasyon oranı düşürür.

C. Hormonlar / Parakrinler :Kan volümü artınca sağ atriyum basıncı artar.

Atriyumdaki myositlerden ANP salgılanır. ANP vazodilatasyon yapar. ADH salınımını baskılar. Su atılımını RAAS ‘ı baskılar. Aldosteronun distal tübül ve toplayıcı tübüldeki etkisini antagonize eder. Endotelden Kaynaklanan Nitrik Oksit, Prostaglandinler ve Bradikinin böbrek damar direncini azalması ve son olarak Anjiyotensin II Efferent Arteriyolleri daralmasına yol açar.

Mezangiyal hücreler

Mezengiyal(Mesos, orta, angeion, damar) hücreler glomerul bazal membranı tarafından yakalanmış olan normal ve patolojik (immünkompleks) molekülleri uzaklaştırır. Belki de sitokinler ve prostaglandinler gibi kimyasal aracıları üretirler. Damar kutbunda yer alan ancak glomerulun dışında, jukstaglomerular aygıtın bir kısmını oluşturan glomerul dışı mezangiyal hücreler de vardır. Mezangiayal hücreler ile Glomerüler filtrasyon oranı düzenleyen mekanizması:

 Mezangiyal hücreler kasılabilen hücrelerdir ve anjiyotensin II reseptörlerine sahiptirler.

 Bu reseptörler etkinleştiğinde, glomerula gelen kan akımı azalır.

 Mezangiyal hücrelerin, kalbin atriyum hücreleri tarafından üretilen atrial

natriüretik faktöre (ANP) ait reseptörleri de vardır. ANP, damar genişleticidir ve mezangiyal hücreleri gevşeterek muhtemelen kan akımını ve süzülme için bulunan etkin yüzey alanını artırır.

Damar kutbunda yer alan ancak glomerulun dışında, jukstaglomerular aygıtın bir kısmını oluşturan glomerul dışı mezangiyal hücreler de vardır. Mezangiyal hücrelerin başka birkaç işlevi daha vardır:

1- Glomerula yapısal destek verirler,

2- Hücre dışı matriksi sentezlerler ve Endositoz gerçekleştirirler,

Böbreklerde Geri emilim

Aktif olarak geri emilen veya salgılanan solütlerin pek çoğunun taşınabilmesinde bir sınır vardır. Buna taşıma maksimumu (maksimum transport) denir. Bu maddeler proteinlere bağlı taşındıklarında taşıma proetinlerin sayısı taşıma kapasitesini belirler.

Glomerüler filtrasyon---- Tubüler reabsorbsiyon Tubüler sekresyon---Ekskresyon

Bir maddenin geriemilebilmesi için önce

(1) tübül epitel zarından böbreğin hücrelerarası sıvısı içine ve sonra (2) peritübül kapiller zar-aracılığı ile kana geri taşınması gerekir.

Solütlerin hücre zarlarından taşınması pasif mekanizmalarla, aktif taşıma mekanizmalarıyla veya endositozla olabilir. Memelilerde solüt hareketi hem aktif hem de pasif mekanizmalarla görülürken tüm su hareketi pasiftir Örneğin, çözünmüş maddeler veya su doğrudan hücre zarlarından geçebilecekleri gibi (transselüler yol), hücreler arasındaki bağlantı bölgelerinden de geçebilirler (paraselüler yol). Su ve çözünmüş maddeler tübül sıvısından hücrelerarası sıvıya geçtikten sonra, peritübüler kapiller duvardan kana ultrafiltrasyon (kütle akımı) ile geçerler. Kütle akımı olayı hidrostatik ve kolloid ozmotik kuvvetler ile oluşmaktadır. Peritübül kapillerleri, diğer birçok kapillerin venöz ucu gibi davranır; çünkü burası, sıvı ve maddelerin hücrelerarası alandan damar içine geriemilmesini sağlayan net güçlerin bulunduğu bölgedir.

ŞEKİL 21 Böbrekte geri emilim ve sekrasyon oranları

Proksimal tüpülde Na reabsorbsiyonunun %65i (Na-K ATPaz aktivitesi ile) yapılır. Ayrıca K, Ca, Mg reabsorbsiyonu (elektriksel gradiyent) yapılır. Tüm Glikoz, amino asit ve Fosfat reabsorbsiyonla geri alınır. Cl reabsorbsiyonu (pasif olarak veya K-Cl kotransportu ile) da proksimal tüpülde olur. Proksimal tüpülde kan pH dengesi için önemli olan HCO3- reabsorbsiyonu %90 oranında olur. H⁺ sekresyonu (pH yüksektecek şekilde olur) da proksimal tüpülde olur. Proksimal tüpül membranın lümen tarafında Na reabsorbe edilirken H⁺ sekrete edilir.

1. Membranın bazolateral tarafındaki Na-K ATP az pompası tarafından oluşturulan elektrokimyasal fark ile sodyum, apikal membran da denen lüminal membrandan, hücreye doğru difüze olur.

2. Na, luminal membrandan tübüler hücre içine bazolateral membrandan sodyum- potasyum ATP az aracılığı ile konsantrasyon ve elektriksel farka zıt yönde taşınır.

3. Sodyum, su ve diğer maddeler, hidrostatik ve kolloid osmotik basınç farklarının yönlendirdiği ultrafiltrasyon denen pasif bir hareketle hücreler arasından, peritübiller kapiller içine geri emilirler.

ŞEKİL 22 Böbrekte proksimal tüpülde glikozun aktif taşınması

Henle kulbunda Na iyonlarının %25 kısmı reabsorbsiyonunun edilir Henlenin inen kalın kolu suya geçirgen değildir. Henle çıkan kolunda Na–Cl reabsorbsiyonu olur.

(Na/K/2Cl transport sistemi) Henle kulbunda tübül sıvısındaki Cl konsantrasyonu hız belirleyici faktördür.

Madde Mol.

Wt. Filtrasyon oranı(suya göre oranı)

Üre 60 1.00

Glikoz 180 1.00

Inulin 5,500 1.00

Myoglobin 17,000 0.75

Hemoglobin 64,000 0.03

Serum

albumin 69,000 0.01

Henle kulbunda Magnezyum en fazla reabsorbe olduğu yerdir. Kalsiyum miktarı üzerine etkili olan Parathormon henle kulbunda Ca⁺² reabsorbsionunu hızlandırır. Henle kulpunun diğer bölümlerinde su osmotik gradienti takip eder.

Distal tüpülde Filtre edilen Na’un %5’i reabsorbe edilir. Kapiller tarafta enerji, Na-K ATPaz aktivitesinden kazanılır. Lümen tarafında Na reabsorbsiyonu, Na-Cl aktivitesi ile olur

Madde Günlül

Filtrasyon

İdrarla atılan

Günlük

reabsorsiyon oranı

Su L 180 1.8 l %99

Sodyum Na g 630 3.2 g %99.5

Glikoz, g 180 0 g %100

Üre , g 54 30 g %44

Distal tübül, Parathormon ve D vitamininin etkilediği temel yerdir (Kalsiyum reabsorbsiyonu) Aldosteronun sodyum reabsorbsiyonuna etkisi vardır. Distal tübüldeki hücreler su, NaCl, bikarbonat iyonlarının geri emilmesinde ve K, Na ve NH4

iyonlarının süzüntüye eklenmesinde rol oynarlar. İdrar, asit özelliğini distal tübüllerde kazanır.

Distal tübüllerden geçen idrar, birbirlerine bağlanarak daha büyük, düz toplayıcı kanalları oluşturan toplayıcı tübüllere boşalır. Bu kanallar, medullar piramitlerin ucuna yaklaştıkça genişler. Glomeruslarda filtre edilen daha sonra sırasıyal proksimal henle ve distal tüpüllerde geri emilen süzünde en son Kortikal toplayıcı tübül, Medüller toplayıcı tübül yoğunlaştırır. Tübüllere çok miktarda bikarbonat iyonu fíltre edilir ve eğer bu idrarla atılırsa kandan baz alınmış olur. Diğer taraftan tübüler lümene tübüler epitel hücreleri tarafından çok miktarda hidrojen iyonu salgılanır ve böylece kandan asit uzaklaştırılmış olur. Eğer filtre edilen bikarbonat iyonlarından daha fazla hidrojen iyonları salgılanırsa ekstraselüler sıvılardan asit kaybı oluşur.

Tersine olarak da, salgılanan hidrojen iyonundan daha fazla bikarbonat filtre edilirse baz kaybılacaktır. Böbrek bu yolla akçiğerle birlikte kanın pH değerinin(7,4-7,8 arasında) sabit kalmasında anahtar rol oynar.

ŞEKİL 23 Macula densa

Toplayıcı kanalların epiteli, arka hipofiz(nörohipofizden) tarafından salgılanan ADH tepki verir. Eğer su alımı sınırlı ise, ADH (hipotamustan paraventriküler çekirdeklerden sentezlenir ve hipofizden nörohipofizden salgılanır) antidiüretik hormon salgılanır ve toplayıcı kanalların epiteli glomerul süzüntüsünden emilip kan kapillerlerine aktarılan ve böylece vücutta tutulmuş olan suya geçirgen hale gelir.

Antidiüretik hormon varlığında ADH, lümen zarında yer alan zar içi tanecikler, su emilimi için kanallar oluşturabilecek şekilde toplanırlar (Aquaporin2 ). Hücrenin hacim ve ozmolaritesi zara gömülü proteinlerin taşıyıcı özellikleriyle sürdürülür. Plazma zarı suyun geçişi için bariyer görevi görür. Özel su kanalları (aquaporinler) ilk kez su geçirgenliği yüksek hücrelerde tanımlanmıştır. Memelilerde 13 tip olmak üzere canlılar aleminde 200’den fazla üye ile temsil edilen aquaporin ailesi aynı zamanda gliserol, üre, arsenit ve bazı iyonların taşınmasına da yardımcı olur.

ŞEKİL 24 Aquaporinlerin ADH ile aktivasyonu

Diüretikler idrar miktarını artıran maddelerdir. Çay ve kahvede bulunan Kafein ve teofilin Na -K ATPaz inhibitörü olarak böbreklerden su geri elimini azaltır ve bol idrar oluşumuna neden olur. Diğer diüretik madde olan alkol hipotalamusta supraoptik çekirdekten ADH sentezini azaltır. Buna bağlı olarak su geri emilimi(Distal tüp ve toplama kanallarındanki Aquaporinler üzerinden) azaltır.

Vesa recta

Vesa recta böbrek medüla kısmına inen ve henle kulbu çevresinde yer alan peritüpüler kapiller kan ağıdır. Vesa recta kan akımı azdır, total renal kan akımının sadece % 1 – 2 'sini oluşturur, bu yavaş kan akımı dokuların metabolik ihtiyaçlarını karşılamak için yeterlidir, fakat medulla interstisyumundan erimiş madde kaybını en aza indirmeye yardım eder. Vesa recta medüla bölgesindeki dokuların beslenmesi yanında medüla bölgesinin yüksek osmotik basınçta (1200 Osm) kalmasını sağlar.

Vesa recta yüksek osmotik basınç sağlanması ve korunmasında ters akım ilkesininden yararlanır. Zıt yönde akan kapiller damarlar hem kendi aralarında hemde henle kulbu arasında etkin bir ters akım gerçekleşir.

ŞEKİL 25 Vesa recta

Vesa rectanın aşağı inen kolundan aşağı akan plazma, suyun kandan dışarı diffüzyonu ve erimiş maddelerin renal interstisyel sıvıdan kana doğru diffüzyonu nedeniyle daha hiperosmotik olur. Vasa rectanın çıkan kolunda, erimiş maddeler interstisyel sıvı içine, su da vaza rekta içine geri diffüzyona uğrar. Eğer ters akım mekanizması olmasaydı büyük miktarlarda erimiş madde medüladan vaza rektaya geçer, kaybedilebilirdi. Vaza rekta, ters akını değişim sistemi olarak çalışır ve(U şeklinde kapiller sahip olamsından dolayı) medulla intersitisyumundan erimiş maddelerin uzaklaştırılması bu sayede en aza indirilir.

Jukstaglomerüler Apparat ve Hormonal kontrol

Distal kıvrımlı tübülüsler kortekste izledikleri yol boyunca bir noktada kendi nefronlarına ait glomerülün damar kutbuna değerler. Bu değme noktasında afferent arteriol ve distal tübülus epiteli modifiye olur. Tübülus epitel hücreleri bu Juxtaglomerüler (Jg) Bölge’de silindirik hale gelir, kısalır, kalabalıklarır ve çekirdekleri biraraya toplanır. Mikroskopik kesitlerde nükleusların yakın yerleğimi nedeniyle daha koyu görünen bu distal tübülus segmentine Makula Densa denir. Afferent arteriolün, glomerüle girdiği yerde, tunica mediasında modifiye granüllü düz kas hücreleri bulunmaktadır. Makula densaya çok yakın olan bu hücrelere Jukstaglomerüler Hücreler adı verilir. Jukstaglomerüler hücreler ile makula densa'nın ve glomerülün birbirine iliştiği alanda mezengial hücrelere benzeyen, onlarla devam ediyormuş gibi görünen, Ekstraglomerüler Mezengial Hücreler, Lacis Hücreleri, Nongranüler Hücreler Veya Polkissen (Kutup Yastığı) şeklinde değişik isimler alan bir grup hücre vardır. Açık renk boyanan bu hücrelerin işlevleri tam olarak bilinmemektedir. Bu hücreler, JG hücreler ve makula densa beraberce Jukstaglomerüler Apparatus'u oluştururlar. JG apparatus küçük bir endokrin organdır. Kan basıncının düşmesi ile renin-angiotensin-aldosteron düzeneği aktive olur. Böbrekte salgılanan reninin ana kaynağı Jukstaglomerüler hücrelerdir. Özelleşmiş Afferent ve Efferent arteriol (jukstaglomerüler hücreler), Henle kulpunun çıkan kalın kortikal segmentinin son kısmı (maküla densa) bir araya gelir. Bowman kampsülüne gelen affernet arteriyolün orta tabakasında (tunika media) değişmiş düz kas hücreleri bulunmaktadır. Distal kıvrıntılı tübüllerde bulunan makula densa, jukstaglomerular hücrelerin yer aldığı affrent arteriyol kısmına çok yakındır. İkisi birlikte jukstaglomerular aygıt adını alırlar. Bu hücrelere jukstaglomerular hücreler adı verilir. Jukstaglomerüler hücrelerde Renin enzimi bulunur. Renin salınımı; sempatik uyarı, afferent arteriol basıncı, makula densa’nın Cl akımından etkilenir. Jugstaglomerular hücreler aynı zamanda, eritrosit yapımını uyaran eritropoietin de üretirler. Makula densa Glomerüler Filtrasyon Oranı (GFO) ayarlayan önemli bir mekanizmaya sabittir Distal Tüp içinde Na ve Cl seviyesine göre makula dense Justaglomerüler hücrelerden renin salgılanmasını uyarır.

ŞEKİL 26 Maküla densada Na ve Cl İyonuna bağlı olarak Renin salgılanması mekanizması ve renin etki mekanizması

Makula densa temel olarak olarak iki işlevi vardır (1) afferent arteriol direncini azaltarak glomerüler hidrostatik basıncı artırır ve GFR’nin normale dönmesine yardım eder ve (2 ) reninin esas depolandığı yer olan afferent ve efferent

arteriyollerin jukstaglomerüler hücrelerinden serbestlemesini artırır. Bu hücrelerden salgılanan renin, bir enzim görevi yaparak anjiyotensin II'ye dönüşecek olan anjiyotensin I yapımını artırır. Sonuçta anjiyotensin II efferent arteriyolleri daraltır, böylece glomerüler hidrostatik basıncı artırarak GFR’yi normale doğru çevirir.

Renin

 Makula densa hücreleri distal tübül içi sıvıdaki klorür iyon içeriğine ve su hacmine duyarlıdır, dolaşıma renin salgısını başlatan moleküler sinyaller üretirler.

Başlıca üç etken renin salgılanmasını artırır :(1) Böbrekte jükstaglomerüler aparat hücrelerine giden sempatik sinirlerin uyarılması:J ükstaglomerüler hücrelerin beta-reseptörleri aracılığıyla renin salgılanmasını artırır. (2) Böbrek kan akımının azalması (3) Tubuluslardan geçen ultrafiltratın Na⁺ düzeyinin azalması. JG(jukstaglomerular hücreleri) hücreler, anjiyotensinojen adı verilen plazma proteinini anjiyotensin I’e dönüştürecek olan renin enzimini üretirler. Anjiyotensin, akciğer endotel hücrelerinde yüksek yoğunlukta bulunan dönüştürücü bir enzimin ACE(Kininaz II, peptidil dipeptidazkininaz II) etkisiyle iki aminoasitini kaybederek anjiyotensin II’ye(8 amino asitlik polipeptid) dönüşür. Ayrıca ACE enzim, bir plazma kinini olan bradikinini inaktive eder. Kininaz II adı verilmesinin nedeni de budur.

Anjiotensin bilinen en güçlü vazokonstriktörlerden biridir. Özellikle arteriyolleri ve prekapiller sfinkterleri kasmak suretiyle total periferik damar rezistansını artırır. Kan basıncını yükseltir. Anjiotensin ve anjiotensin III, kan basıncını etkileyemeyecek kadar ufak dozlarda bile aldosteron sentezini ve sagılanmasını artırırlar. Böylece Na+ ve su dengesinin düzenlenmesinde rol oynarlar Böbreklerdeki aferent ve eferent arteriyoller, Anjiotensinin vazodilatör etkisine en duyarlı damar segmentidirler.

Juxtaglomerular Hücreler: Glomerul afterent artekrilyol media tabakasında Renin salgılayan miyoepitelyal hücrelere verilen isimdir.