UNIVERSITATEA DE MEDICIN I FARMACIE V.BABE

TIMIOARA

DISCIPLINA DE FIZIOLOGIE

ef lucr.dr. Lavinia Noveanu

2013

CURSUL 2

Mecanismele generale ale transportului urinar

Fiziologia tubului proximal

APARATUL

EXCRETOR

21. MECANSIMELE GENERALE ALE TRANSPORTULUI TUBULAR

FG

R

S

EXCREIE

URINAR

aa

ae

Capilare

peritubulare

VENULA

Capilare glomerulare

PROCESELE TUBULARE

REABSORBIA (R)

SECREIA (S)

Tubul

renal primete

tot FG

URINA PRIMAR

180 l/zi

izoton

(

300 mOsm/l)

EXCREIA URINAR=FG

R + S

URINA FINAL

1,5-2 l/zi

Hiperton

(800-1200 mOsm/l)

3

Celule epiteliale adaptate pentru transportul de substane

1. La polul APICAL - prezint:

microvili

(marginea n perie) mresc

de 20 x suprafaa absorbant

jonciuni intercelulare

(tight

junctions) permeabile pentru ap i electrolii (cale paracelular)

nr.

de canale (ionice, acvaporine) i proteine

transportoare

1.1. NEFROCITELE

2. Prezint anhidraz carbonic

(AC-II

intracelular i AC

IV la nivelul

marginii n perie) secret HCO3- cu rol important n EAB

43. La polul BAZAL (bazo-lateral) - prezint:

nr. de invaginri

mresc suprafaa absorbant

nr.

de mitocondrii

asigur

energia necesar mecanismelor de transport activ

nr.

de pompe de Na+/K+

ntrein mecanismele de transport pasiv i transportul activ secundar

CILE DE SCHIMB:1. Transcelular

pasiv + activ

2. Paracelular

(tight

junction)

pasiv

solvent drag

= apa + substane pe

baza gradientului osmotic

gradient electrochimic pentru ioni

51.2. REABSORBIA TUBULAR

CARACTERISTICI1. asigur trecerea apei i a substanelor din

lumen tubular

snge2. mecanisme: pasive + active 3. ci: transcelular i paracelular4. importan

pentru majoritatea

substanelor 5. cantitate

+ selectivitate

asigur controlul excreiei diferitelor substane n urin

asigur controlul compoziiei plasmei

EXEMPLE:

glucoza, AA: reabsorbie

100%

reinute n organism

Na+, Cl-, HCO3-: reabsorbie

dar variabil, n funcie de

necesitile organismului

ureea, creatinina (catabolii): reabsorbie

excreie

FG = neselectiv!!

6

ETAPELE REABSORBIEI

ETAPA I:

trecerea apei + solvii din

lumenul tubular n interstiiul

renal

Mecanisme:

Transcelular:

pasiv + activ

Paracelular:

solvent drag

+

gradient electrochimic

ETAPA II:

trecerea apei + solvii din

interstiiul renal

n snge:

Mecanism:

Flux n bloc

= bulk

flow

pe baza

forelor Starling

din capilarul

peritubular (gradient de presiune hidrostatic + gradient de presiune oncotic)

71.3. SECREIA TUBULAR

S

EXCREIE

URINAR

aa

ae

Capilare

peritubulare

VENULA

Capilare glomerulare

CARACTERISTICI1.asigur trecerea substanelor din

snge

lumenul tubular2.mecanisme: pasive i active3.ci: transcelular i paracelular4.importan mai cu urmtoarele

excepii:

ioni

K+, H+, NH4+

produi de catabolism

uree, creatinin

medicamente

sulfamide, penicilina

PAH permite msurarea FPR

81.4. TRANSPORTUL PASIV (TP)

CARACTERSTICI

fr consum de energie

n sensul

unor gradiente fizice

Transportul pasiv este dependent de gradient i timp

1.

Gradientele fizice

gradientul electrochimic difuziunea ionilor prin canale i

paracelular

gradientul de presiune osmotic

difuziunea

apei (osmoza) prin canale i solvent drag

gradientul chimic difuziunea facilitat pentru G, AA, uree

FACTORI DETERMINANI

2. Permeabilitatea peretelui capilar

3. Timpul de pasaj

dependent de debitul urinar

91.5. TRANSPORTUL ACTIV (TA)

CARACTERSTICI

cu consum de energie

mpotriva gradientului electrochimic

n prezena unui carrier specific

este limitat pn la Tmax

TAmax

=

cantitatea maxim de

substan care poate fi transportat activ pe unitatea de timp

limitat de capacitatea

de transport

sau

saturaia carrier-ului

dac ncrcarea tubular depete

capacitatea de transport substana rmne n lichidul tubular

i se excret n urin

Reabsorbie

cu Tmax

Glucoza: Tmax

= 375 mg/min (dup alii

320 mg/min)

Proteine: Tmax

= 30 mg/min

Aminoacizi Tmax

= 1,5 mM/min

Ca2+:Tmax

= 0,125 mM/min

Secreie cu Tmax

PAH:Tmax

= 80mg/min

Creatinina:Tmax

= 16 mg/min

Penicilina, sulfamide

10

(a) TRANSPORTUL ACTIV PRIMAR

CARACTERISTIC:

carrier

cuplat direct cu sursa de energie

proteina transportoare este o pomp ionic

sau o ATP-az

POMPE IONICE CARACTERISTICIPompa Na+/K+

localizat la polul bazal

transport 3Na+

extracelular i 2K+ intracelular

asigur gradientul electrochimic necesar transportului pasiv i transportului activ secundar la polul apical

stimulat de ALD Pompa Ca2+

localizat la polul bazal

asigur reabsorbia

Ca2+ controlat de PTH

Pompa H+/K+

Pompa H+

localizate la polul apical

asigur secreia de H+

n lichidul celular

rol important n reglarea EAB

11

(b) TRANSPORTUL ACTIV SECUNDAR

CARACTERISTIC:

carrier

cuplat indirect cu sursa de energie

folosete gradientul electrochimic creat de o pomp ionic

POL APICAL Cotransportori Antiporteri

Na+/G

Na+/AA

Na+/2Cl-/K+

3Na+/PO43-

Na+/H+

Na+/NH4+

Cl-/A-

POL BAZALCotransportori Antiporteri

Na+/3HCO3-

K+/Cl-

HCO3-/Cl-

PO43-/A-

3Na+/1Ca2+

12

(c) PINOCITOZA

CARACTERISTICI1. Este un tip de transport activ (necesit

energie) specific pentru reabsorbia

macromoleculelor (proteine)2. Localizare: tub proximal

(n principal)

3. Mecanism:

La polul apical

Pr

se ataeaz de membrana celular

invaginarea membranei celulare

formarea unei vezicule + Pr

digestia intracelular a Pr genereaz AA

utilizai de nefrocit

sau reabsorbii n

snge

La polul bazal

AA trec prin difuziune facilitat n interstiiul

renal

reabsorbii n snge

13

2. FIZIOLOGIA TUBULUI PROXIMAL (TP)

1.

Lichidul care intr

n TP (ultrafiltratul

glomerular)

cantitate

(125

15 ml/zi sau 180 l/zi)

izoton

(

300 mOsm/l)

2. Lichidul care prsete TP:

cantitate redus

35% din RFG

izoton

(~

300 mOsm/l)

[Na+], [K+], [Cl-], [Ca2+], [Mg2+], [PO43-]

[creatinin] i [NH4+]

[uree]

la 50%

[G], [AA], [HCO3-] i [PO43-]

CARACTERISTICI GENERALE

La nivelul TP are loc:

reabsorbia tubular izoton

a 65% din RFG

secreia tubular

limitat la

substane organice, H+

i NH4+

14

La polul BAZAL (bazo-lateral) - prezint:

nr.

de pompe de Na+/K+

ntrein mecanismele de transport pasiv i transportul activ secundar

Nefrocitele

din TP sunt adaptate funciei de

REABSORBIE

La polul APICAL - prezint:

microvili

(marginea n perie) mresc de

20 x suprafaa absorbant

jonciuni intercelulare permeabile pentru ap i electrolii

TP este structurat n 3 segmente:

S1

-S2

(contorte) = prima

a TP cu activitate

S3

(drept)

a doua

a TP cu activitate

mai

15

2.1.REABSORBIA N TUBUL PROXIMAL

Asigur trecerea substanelor din lumen tubular

interstiiul renal

capilarul sanguin peritubular

Ci de reabsorbie:

transcelular (principal)

paracelular

(prin jonciuni)

Forele Starling

la nivelul

capilarelor peritubulare asigur presiunea net de reabsorbieP = (pc

+ Pi

) -

(Ppc

+ i

) P = (32 + 6) + (13 + 15)

Pnet

de reabsorbie

= 10 mmHg

Apa i substanele reabsorbite

sunt

drenate n venele renale

Rata reabsorbiei

tubulare

= Kf

x Presiunea net de reabsorbie

= 124 ml/min

Kf

= 12,4 ml/min/mm Hg

presiunea net de reabsorbie

= 10 mm Hg

16

SOLVENT DRAG: mecanismul pasiv prin care apa + micromolecule difuzeaz:

neselectiv, paracelular

din lichidul tubular al TP n interstiiul

renal

pe baza gradientului pe pres. osmotic peritubular

este specific TP

se reabsoarbe cea mai mare parte a urinei primare

FLUX N BLOC:

mecanismul pasiv prin care apa + substanele reabsorbite

difuzeaz:

din interstiiu n capilarul peritubular

pe baza gradientului de pres. hidrostatic i pres. oncotic

peritubular

este specific TP

se reabsoarbe cea mai mare parte a urinei primare

17

2.1.1.REABSORBIA APEI

TRANSCELULAR

prin aquaporine

de tip 1 (AQP1

)

PARACELULAR

prin solvent drag

CARACTERISTICI

1. Este obligatorie

65% din apa

filtrat glomerular2. Se realizeaz prin mecanisme

PASIVE

pe baza:

gradientului osmotic

transtubular

determinat de reabsorbia activ a Na+

i a glucozei

18

2.1.2.REABSORBIA Na+

i Cl-

REABSORBIE:

65% din NaCl filtrat glomerular

I. Prima

a TP (poriunea contort)

TRANSCELULAR: reabsorbia

Na+

mpreun cu reabsorbia

G, AA, ac.

organici (lactat, piruvat) i PO43-

mpreun cu 80 % din HCO3-

filtrat glomerular

PARACELULAR: reabsorbia

Cl-

pe baza gradientului chimic i de potenial transepitelial

( 3 mV)

reabsorbia

trancelular

a Na+

membrana devine electric -

la polul apical i electric +

la polul bazal

19

(a) Reabsorbia Na+

mpreun cu substanele organice i PO43-

Substan Pol apical Pol bazal

Na+

cotransportori

pompa Na+/K+

Substane organice

cotransport

Na+/G

cotransport

Na+/AA

difuziune facilitat

Fosfat anorganic

cotransport

3Na+/PO43-

antiporter

A-/PO43-

Reabsorbie: 100% G, 99% AA65% P043-

20

1.

Sub aciunea anhidrazei

carbonice II

(AC-II) nefrocitul

produce HCO3-

i H+: CO2 + H2

OH2

CO3H2

CO3

HCO3-

+ H+

(b) Reabsorbia Na+

mpreun cu 80-90% din HCO3-

filtrat glomerular

Pol apical Pol bazal

H+

se secret

tubular prin:

antiporterul

Na+/H+

HCO3-

se reabsoarbe

prin:

cotransportor

1Na+/3HCO3-

antiporter

HCO3-/Cl-

Inhibitorii anhidrazei

carbonice -

II

(ex: acetazolamida)

efect

diuretic prin

reabsorbiei

Na+

(H2

O) cuplat cu reabsorbia

HCO3-

AC-IIAC-IV

21

2. H+

excretat n lumenul tubular se fixeaz pe HCO3-

filtrat

i genereaz

H2

CO3

sub anhidrazei

carbonice -

IV

(AC-IV) de la nivelul marginii n perie: H2

CO3

CO2

+ H2

O

Secreia a 80-90% din cantitatea total de H+ secretat tubular

La polul apical

H2

O se reabsoarbe transcelular

prin

AQP1

CO2

difuzeaz n nefrocite

i

ntreine producia de HCO3-

AC-IIAC-IV

22

PER GLOBAL: la nivelul TP reabsorbia

a 10 molecule de Na+

determin reabsorbia

a 2

molecule de HCO3-

(poriunea contort) i a 8 molecule de Cl-

(poriunea dreapt)

II. A doua

a TP (poriunea dreapt)

Pol apical Pol bazal

la schimb cu ali anioni (oxalat)

cotransport

KCl

TRANSCELULAR: reabsorbia

Cl-

PARACELULAR: reabsorbia

Na+ mpreun cu K+, Ca2+,

Mg2+

reabsorbia

transelular

a Cl-

membrana devine electric +

la polul apical i electric -

la polul bazal

23

2.1.3.REABSORBIA de K+, Ca2+, Mg2+, PO43-

PARACELULAR: K+

(65%), Ca2+

(65-70%), Mg2+

(30%)

mpreun cu apa prin solvent drag

mpreun cu Na+

secundar gradientului de potenial creat de reabsorbia

transcelular

a Cl-

n poriunea dreapt a TP

Pol apical Pol bazal

cotransport

3Na+/PO43-

antiporter

A-/PO43-

TRANSCELULAR: PO43- (65%) inhibat de PTH

24

1. REABSORBIA GLUCOZEI

100%

2.1.4.REABSORBIA SUBSTANELOR ORGANICE

Pol apical Pol Bazal

cotransport

Na+/G

difuziune facilitat

TRANCELULAR

Transportul este limitat

Tmax

G

= 350

50

mg/min

PRAGUL RENAL = glicemia la care este depit Tmax

G

Glicemie = 180 mg/dl

Depirea Tmax

G

apariia glucozei

n urin = GLICOZURIE

PARACELULAR (solvent drag)

25

CAUZELE GLICOZURIEI1.

glicemiei >

180

mg/dl

determin

filtrarea unor cantiti crescute de glucoz care depesc Tmax

DIABETUL ZAHARAT2.

RFG n condiiile unei glicemii

normale

GLICOZURIA BENIGN

3. Scderea Tmax

G

GLICOZURIA DE SARCIN

4.

reabsorbiei

tubulare renale (ex:

intoxicaie cu fluorizin)

DIABETUL RENAL

26

3. REABSORBIA AA

99%

2. REABSORBIA PROTEINELOR

100%

proteine de dimensiuni mici

cantiti reduse de albumine

aminoacizi (boli genetice)

Se pot filtra glomerular

Pol apical Pol bazal Tmax

pinocitoz

+

degradare n AA

difuziune facilitat AA

30 mg/min

Pol apical Pol bazal Tmax

cotransport

Na+/AA

difuziune facilitat

1,5 mM/min

Depirea Tmax

PROTEINURIE

Depirea Tmax

AMINOACIDURIE

27

SURSA DE PROTEINE URINARE:

din snge

albumine plasmatice care trec n cantitate mic, prin

filtrare glomerular ( 300 mg/zi (dup alii >

150 mg/zi)

sindrom nefrotic >

3,5 g/zi

2. Afeciunile tubulare (pielonefrite)

distrugerea nefrocitelor3. Afeciuni inflamatorii ale cilor urinare

cantiti

de albumine

28

2.1.5.REGLAREA REABSORBIEI LA NIVELUL TP

1.Modificarea forelor Starling

de la nivelul

capilarelor peritubulare

Capilar peritubular

Lichid interstiial

Flux retrograd

paracelular

Reabsnet

Ppc

pc

Pi

i

N

Ppc

VDaa

VDae

Pi

i

pc

plasm

FF

Reabs. net

= Kf

x [(pc

+Pi

) - (Ppc

+i

)]

Pi

i

Pi

i

29

2. Echilibrul glomerulo-tubular

corelarea reabsorbiei

tubulare a Na+

i apei de la nivelul TP cu RFG

3. Volumul lichidului extracelular

(LEC)

adaptarea reabsorbiei

renale de Na+

i ap la volumul LEC i tensiunea arterial (TA)

RFG

FF

pericapilar

Reabsorbiei

de Na+

i ap

Volumului LEC +

TA

proteinemiei

Ppc

Ratei reabsorbiei

tubulare

= 65% din cantitatea filtrat glomerular

pericapilar

Reabsorbia de Na+

i ap

Refacerea volumul LEC + TA normal

30

2.2. SECREIA LA NIVELUL TUBUL PROXIMAL

Sistemul transportor al

proteinelor

cationice la schimb cu H+

endogene:

creatinina, catecolamine

exogene: diuretice, atropina, cimetidina, morfina, chinina

Sistemul transportor al

proteinelor

anionice

la schimb cu -ketoglutaratul

endogene: ac.uric, SB, oxalat

exogene: diuretice, NSAIDs, penicilina

SUBSTANE ORGANICE

Asigur trecere substane din capilarul peritubular

interstiiul

renal

lichid tubular al TP din poriunea dreapt

SECREIA DE H+

AMONIOGENEZA

31

antiporter

Na+/H+

50% din H+

fixare pe sisteme tampon urinare = aciditatea titrabil

fosfat disodic/fosfat

monosodic

(pKa

= 6,8)

Na2

HPO4

+ H+

NaH2

PO4

Pol apical

lumen TP

50% din H+

fixare pe NH3

secretat de nefrocitele

TP

NH3

+ H+

+ Cl-

NH4+Cl

Pol bazal

snge

antiporter

HCO3-/Cl-

80-90% din cantitatea total

n nefrocit

(AC-II): CO2

+ H2

O

H2

CO3

HCO3-

+ H+

AC-IIAC-IV

SECREIA DE H+

32

DEFINIIE

sinteza de NH3

i NH4+ din glutamin

1. Glutamina este filtrat glomerular i reabsorbit

la nivelul TP

2. Sub aciunea glutaminazei: glutamina

2 NH3

+ 2 HCO3-

3. NH3 + H+

NH4+

NH3

este secretat pasiv n lumen

NH4+

este secretat activ n lumen prin antiporterul

NH4+/Na+

4. HCO3-

nou format

este secretat

n snge prin antiporterul

Cl-/HCO3-

i cotransport

1Na+/3 HCO3-

Etapa II:

n lumenul TP

NH3

+H+NH4+

NH4

Cl

NH4+

se reabsoarbe la nivelul SGA al AH i apoi se secret n TD/TC

AMONIOGENEZA

Etapa I:

n nefrocit

Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 122. FIZIOLOGIA TUBULUI PROXIMAL (TP)Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32