ÜNİTE 8 Boşaltım Sistemi Fizyolojisi Bu üniteyi çalıştıktan sonra, Amaçlar Nefronların yapısını ve idrar oluşumunu, Glomerul filtrasyon hızı ve klirens kavramını, Jukstaglomeruler aparatus ve renin-anjiotensin sistemini öğrenmiş olacaksınız. İçindekiler Giriş Nefron Yapısı ve Fonksiyonları İdrar Oluşması Klirens Kavramı Böbreklerin Asit Baz Dengesine Etkileri Jukstaglomeruler Aparatus ve Renin-Anjiotensin Sistemi Özet Değerlendirme Soruları Öneriler Ünite sonundaki soruları lütfen yardımsız yanıtlamaya çalışınız. Eğer yanıtlayamıyorsanız üniteyi tekrar çalışınız.
1. GİRİŞ Boşaltım sistemi veya üriner sistem homeostasise katılan en önemli organ sistemlerinden biridir. Vücut sıvılarının hacim ve içeriğinin, kan basıncının, ph nın, su ve elektrolit dengesinin düzenlenmesi, hücrelerde metabolizma sonucu oluşan ve kana verilen artık ürünlerden, kanın arındırılması şeklindeki olaylar üriner sistemin fonksiyonlarıdır. Üriner sistemi iki böbrek, iki üreter, vesika urineria (idrar kesesi) ve üretra oluşturmaktadır (Şekil 8.1). Böbrekler kanın süzme işini yaparak idrarı oluştururlar. Oluşan idrar üreterler aracılığı ile idrar kesesinde toplanır ve üretra ile dışarıya atılır. Şekil 8.1: Uriner Sistem İdrar ile atılan en önemli metabolizma artıkları üre ve ürit asit gibi nitrojen içeren artıklardır. Diğer bir deyişle nitrojen içeren artıkların en önemli boşaltım yeri böbreklerdir. Böbreklerin sürekli çalışmasıyla nitrojen artıkları, plazmadan toksik düzeylere erişmeden elimine edilmektedir. Nitrojen artıklarının en önemli kaynağı proteinler ve purin bazlarıdır. Proteinlerin yıkımı ile oluşan ürün amonyaktır (NH 3 ) dır. Amonyak, hücreler için çok toksik bir maddedir, bu nedenle karaciğerde üre haline dönüştürülür ve üre böbrek tarafından atılır. Purin bazlarının yıkım ürünü ise ürik asittir. Boşaltım sisteminin başlıca fonksiyonları nelerdir - 110 -
2. NEFRON YAPISI VE FONKSİYONLARI Böbreklerde idrarı oluşturan en küçük üniteler nefronlardır. Her bir böbrekte bir milyonun üzerinde nefron bulunmaktadır (Şekil 8.2). Şekil 8.2: Nefron ve nefronun böbreklerdeki yerleşimi Tek bir refronun yapısı ele alınıp incelendiğinde; çift yapraklı bowman kapsülü içine yerleşmiş kapiller damarların oluşturduğu glomerul yumağı ve tübülüslerden oluştuğu görülmektedir. (Şekil 8.3). Nefronların glomerul yumağı, kanın filtre edildiği (süzüldüğü), tübüller ise idrarın oluşturulduğu, bölümdür. Şekil 8.3: Nefron - 111 -
Glomeruluslarda, bowman kapsülüne giren afferent arteriyol, kapsül içinde kapiller damar yumağını oluşturduktan sonra, bowman kapsülünü efferent arteriyol olarak terk eder. Kan glomerulusların kapiller bölgesine afferent arteriyol ile getirilir, gelen kan, burada sözüldükten sonra, efferent arteriyol ile götürülür. Nefronların tübüller kısmı bowman kapsülünden başlayarak; proksimal tübülüs, henle kulbu, distal tübülüs ve toplayıcı kanallar olmak üzere dört bölümden oluşmaktadır. Bowman kapsülünden proksimal tübülüse ulaşan filtrat (süzüntü); henle kulbunu, distal tübülüsü geçip toplayıcı kanallara ulaştığı zaman idrar haline dönüşmektedir. Oluşan idrar önce böbreklerin pelvis bölgesinde toplanır buradan üreterler içine gönderilir (şekil 8.2). Böbreklerde idrarı oluşturan en küçük ünitelere ne isim verilmektedir ve yapıları nasıldır 3. İDRAR OLUŞMASI Nefronlarda idrar oluşmasında üç aşama vardır (Şekil 8.4). Şekil 8.4: İdrar oluşması. Tübülüsler kısaltılarak gösterilmiştir. - 112 -
Filtrasyon Geri emilme (reabsorbsiyon) Salgılama (ekskresyon) İdrar oluşmasındaki olayları sıralayınız 3.1. Filtrasyon İdrar oluşumunun ilk basamağıdır. Afferent arteriyol ile glomerul kapiller yumağına ulaşan kanın proteinleri ve hücreleri dışındaki tüm elemanları bowman kapsülü içine süzülür. Süzüntünün içeriği proteinler dışında hemen hemen plazmanın yapısı ile eşdeğerdir. Glomerul kapillerlerindeki filtrasyon hızı, birim zamanda süzülen plazma miktarı olarak tanımlanır. Birimi ml / dk dır ve kısaltılmış olarak GFR şeklinde gösterilir. GFR nin normal değeri 125 ml / dk dır. Buradan anlaşılan normalde böbreklerin 1 dakikada 125 ml plazmayı filtre ettikleridir. Dakikada 125 ml olan filtrasyon miktarı günde 180 litreye eşdeğerdir. Kanın plazma hacminin 3 litre olduğu dikkate alınacak olursa, bir günde kan plazmasının böbrekler tarafından 60 kez (180 / 3 =60) filtre edildiği anlaşılmaktadır. Böbreklerin filtre edilen plazma miktarı bu kadar yüksek iken günde çıkarılan idrar miktarı ortalama 1-1,5 litre kadardır. Buradan süzüntünün % 99 unun tübülüsleri geçerken geri emilerek tekrar kana verildiği anlaşılmaktadır. GFR çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir. Bu faktörlerin bazıları şu şekilde sıralanabilir: a) Glomerul kapilleri içindeki kanın hidrostatik basıncının azalması filtrasyonu azaltır, yükselmesi artırır. Kapillerdeki hidrostatik basınç afferent arteriyol daralmasında, böbreğe gelen kan miktarının azalmasında (arteriyel kan basıncının düşmesi ve kan kayıpları gibi koşullarda) azalır. Buna karşı efferent arteriyol daralması, basıncı yükseltir. b) Glomerul kapillerindeki geçirgenlik artışları GFR'yi artırır. c) Bowman kapsülü içindeki sıvının basıncının artması filtrasyonu azaltır. örneğin; böbrek taşları bu tip basınç yükselmesi yaparak filtrasyon hızını azaltmaktadır. - 113 -
GFR nedir ve hangi koşullarda 125 ml / dk nın altına düşebilir 3.2. Geri Emilim (Reabsorbsiyon) Filtrat içindeki su ve suda erimiş maddeler basit difüzyon ve aktif taşınma gibi bilinen taşınma yöntemleri ile önce tübülüs epitel hücrelerine buradan da kana geri emilirler. Maddelerin geri emilmeleri organizmanın gereksinmesi doğrultusunda düzenlenmektedir. Geri emilimin % 90 ı proksimal tübülüs bölgesinde yapılmaktadır. Bu bölgede geri emilen maddeler, yarattıkları ozmotik güç ile bir miktar suyun da geri emilimini sağlarlar. Tübülüslerde geri emilemeyen madde miktarının artması suyun geri emilimini azaltarak diüreze neden olur. Diüretik ilaçlar, bazı maddelerin geri emilimini engelleyerek, mannitol ise tübülüslerden reabsorbe olamadığı için diüreze neden olmaktadır. Bazı hormonlar tübülüslerden geri emilecek maddeler üzerine etkilidirler. Bunlardan aldosteron distal tübülüs bölgesine etki ederek Na + iyonunun geri emilimini artırırken K + iyonunun idrar ile atılmasını hızlandırır. ADH ise toplayıcı kanalların suya olan geçirgenliğini kontrol etmektedir. ADH varlığında toplayıcı kanallarda suyun geri emilimi artar ve konsantre idrar çıkarılır. ADH yokluğunda idrar ile çıkarılan su miktarının artması ile idrar dilüe olur. Tübülüslerden aktif taşınma ile geri emilen maddeler için bir eşik değer söz konusudur. Bu duruma en iyi örnek glukoz taşınmasıdır. Kan glukoz konsantrasyonu normal olduğu zaman glomeruslardan filtre olan glukozun hepsi prosimal tübülüs bölgesinde aktif taşınma ile geri emilir ve idrara hiç glukoz çıkmaz. Kan glukoz konsantrasyonu normalden yüksek olduğu zaman aktif taşımada görev alan taşıyıcı moleküllerin doygunluğa erişmesi sonucu glukozun fazlası geri emilemez ve glukoz idrara çıkar. Geri emilemeyip tübülüs sıvısı içinde kalan glukoz fazlası, ozmotik güç yaratarak suyuda beraberinde sürükler. Diabetli hastalarda poliüri görülmesinin nedeni de budur. İdrar oluşmasında reabsorbsiyon, nefronların hangi bölgesinde gerçekleşmektedir 3.3. Salgılama = Ekskresyon İdrar oluşması sırasında bazı maddeler doğrudan tübülüs epitel hücreleri tarafından tübülüsler içine salgılanmaktadır. Penisillin bu tip maddelere iyi bir örnektir. Bazı maddeler ise hem glomerul filtrasyonu yolu ile hem de ekskresyon ile idrara çıkmaktadır. Bu tip bir maddeye en iyi örnekse kreatinin dir. - 114 -
4. KLİRENS KAVRAMI Böbreklerde idrar oluşturulması sırasında, kan plazması belli maddelerden arındırılmaktadır. Böbreklerin 1 dakika içerisinde herhangi bir A maddesini kaç ml plazmadan arındırdıklarını belirlemek için klirens değeri kullanılmaktadır. Klirens değerinin birimi ml / dk dır ve aşağıdaki formüle göre hesap edilmektedir. Maddenin idrardaki konsantrasyonu (mg / ml) x İdrar hacmi (ml / dk) Plazma klirensi (pk) = Maddenin plazmadaki konsantrasyonu (mg / ml) Örneğin: Bir A maddesinin idrardaki konsantrasyonu 2mg / dk, idrar volümü 1ml / dk ve maddenin plazma konsantrasyonu 0.01 mg / ml ise; A maddesinin klirensi = 2x1 / 0.01 = 200 ml / dk Bu sonuca göre böbrekler, A maddesini, 1 dakika içerisinde, 200 ml plazmadan arındırabilmektedir. Plazma klirensi nedir, nasıl hesaplanır 5. BÖBREKLERİN ASİT-BAZ DENGESİNE ETKİLERİ Böbrekler organizmanın asit baz dengesinin düzenlenmesinde önemli paya sahip organlardır. Vücut sıvılarında hidrojen iyonu konsantrasyonu arttığı, diğer bir deyişle ph azaldığı zaman (asidoz), böbrekler idrar ile hidrojen iyonu atılmasını hızlandırırken aynı anda kanda bikarbonat (HC0 3 ) iyonunun konsantrasyonunu yükseltmek için bikarbonatın reabsorbsiyonunu artırırlar. ph yükselmelerinde ise (alkaloz) idrar ile bikarbonat atılımını hızlandırırlar. Vücut sıvılarının ph ı çok dar sınırlar içinde değişmez tutulmaya çalışılırken idrarın ph ı 4.5 ile 8.0 arasında değişim göstermektedir. 6. JUKSTAGLOMERULER APARATUS VE RENİN-ANJİOTENSİN SİSTEMİ Böbreklerde bulunan bu sistem kan hacmini, kan basıncının ve glomerul kapillerleri içindeki basıncın dolayısıyla glomerul filtrasyon hızının düzenlenmesi yönünde çalışan bir sistemdir. - 115 -
Şekil 8.5: Renin-Anjiotensin sistemi ve etkileri Jukstaglomerular apparatus veya kompleks şekil 8.5 e görüldüğü gibi her nefronun glomerul yumağına yakın bir yerde yerleşmiştir. Nefronlarda distal tübülüsün ufak bir bölümü afferent ve efferent arteriyolün arasındaki bir bölgeden geçer ve arteriyollerle deği halindedir. Distal tübülüsün afferent arteriyol ile deği haline geldiği bölgede, gerek arteriyol hücreleri gerekse tübülüs hücreleri değişime uğramıştır. Bu bölgedeki tübülüs hücrelerine macula densa arteriyol hücrelerine ise jukstaglomeruler hücreleri denilmektedir. Jukstaglomerul hücreleri renin adı verilen proteolitik bir enzim salgılar. Makula densa hücreleri ise distal tübülüs içinden geçen sıvının Na + ve Cl + iyon konsantrasyonuna duyarlıdır. Arteriyel kan basıncının düşmesi veya böbrek arterinin daralması sonucu GFR nin azalması distal tübülüsten geçen sıvıda Na + ve Cl - azalmasına neden olur. Bu durum macula densa hücrelerini uyarır. Macula densa hücreleri de jukstaglomerul hücrelerinden renin salgılanmasına neden olur. Renin kanda bulunan ve bir polipeptid olan Angiotensinojene etki ederek Anjiotensin I oluşturur. Anjiotensin I de böbreklerde ve akciğerlerde bulunan konverting enzim aracılığı ile Anjiotensin II ye çevrilir. Anjiotensin II kuvvetli vazokonstriktör etkiye sahip bir maddedir. Efferent arteriyolü kasarak glomerul kapillerlerindeki basıncı yükseltir. Anjiotensin II aynı zamanda sistemik dolaşımdaki arteriyolleri de kasarak kan - 116 -
Şekil 8.6 basıncını yükseltir. Anjiotensin II bu etkilerine ilaveten adrenal korteksten aldosteron salgısını uyararak tuz ve su tutulmasını artırır, hipotalamusa etki ederek ADH salgısını ve susama hissini uyarır. Bütün bunların sonucunda kan basıncı yükseltilip ekstrasellüler sıvı hacmi artırılmış olur. Şekil 8.6 da yukarıda anlatılanlar şematik olarak açıklanmaya çalışılmıştır. Böbreklerde renin salgısı ne zaman uyarılmaktadır Özet Böbrekler idrar oluşturan organlardır. Metabolizma artıklarının idrar ile dışarı atılması sırasında vücudun su ve elektrolit dengesini, ph ını da düzenlerler. Nefronlar, böbreklerde idrarı oluşturan en küçük ünitelerdir. Nefronların renin-anjiotensin sistemi, hem glomerul filtrasyon hızının hem de sistemik kan basıncının düzenlenmesinde rol oynamaktadır. Böbreklerde idrar oluşumu filtrasyon, reabsorbsiyon ve ekskresyon olmak üzere üç aşamalı olarak gerçekleşir. - 117 -
Değerlendirme Soruları 1. İdrarın oluşturulduğu en küçük birimin adı aşağıdakilerden hangisidir A) Nöron B) Nefron C) Üreter D) Üretra E) Vesica ürineria 2. Nefronlarda kan plazmasının filtre edildiği yer aşağıdakilerden hangisidir A) Afferent arteriyol B) Efferent arteriyol C) Proksimal tübül D) Distal tübül E) Glomerul yumağı 3. Normal GFR ne kadardır A) 50 ml/dk B) 125 ml/dk C) 600 ml/dk D) 200 ml/dk E) 10 ml/dk 4. Aşağıdaki hangi koşulda GFR azalır A) Afferent arteriyol genişlemesi B) Efferent arteriyol daralması C) Gromerul kapillerlerinin geçirgenliğinin artması D) Bowman kapsülü içindeki basıncın yükselmesi E) Glomerül kapillerleri içindeki basıncın yükselmesi 5. Aldosteron hormonu fazla salgılandığı zaman idrarla hangi maddenin atılımı hızlanır A) Na + B) K + C) HCO - 3 D) Cl - E) Glukoz 6. Bir maddenin kandaki konsantrasyonu 0.02 mg/ml, idrardaki konsantrasyonu 0.5 mg/ml ve dakikadaki idrar hacmi 2 ml/dk ise bu maddenin klirens değeri nedir A) 150 ml/dk B) 5 ml/dk C) 50 ml/dk D) 10 ml/dk E) 500 ml/dk 7. Aşağıdakilerden hangisi renin salgılayan hücrelerdir A) Proksimal tübül hücreleri B) Makula densa hücreleri C) Jukstaglomerüler hücreler D) Glomerül kapillerlerinin endotel hücreleri E) Distal tübül hücreleri. - 118 -
8. Aşağıdakilerden hangisi Anjiotensin II nin etkisi değildir A) Aldosteron salgısının uyarılması B) ADH salgısının uyarılması C) Arteriyollerin genişlemesi D) Efferent arteriyolün daralması E) Susama hissinin uyarılması - 119 -