ch. 30 Bubrežna regulacija K+, Ca2+, fosfata i Mg2+; združeno djelovanje bubrežnih mehanizama za nadzor nad volumenom krvi i izvanstanične tekućine

regulacija koncentracije K+

* unutar stanice: 140 mmol/L, 98% K+
* izvan stanice: 4.2 +/- 0.3 mmol/L (plazma: 4.2 - Donnanov učinak, međustanična tekućina: 4.0), 2% K+
* dnevni unos: 100 mmol/dan → izlučivanje 92% bubrezi, 8% stolica

\
* nakon obroka bogatog K+: stanice pohranjuju K+ dok bubrezi ne izluče višak
* između obroka: stanice izvor K+ → nemamo manjak iako su bubrezi izlučivali K+
* %%**prva crta obrane prilikom promjena konc. K+ → preraspodjela K+ između unutarstaničnog i izvanstaničnog odjeljka**%%

kalij - čimbenici koji potiču ulazak K+ u stanice

1. inzulin → potiče aktivnost Na+/K+ crpke
2. aldosteron → potiče aktivnost Na+/K+ crpke
* manjak - Addisonova bolest → hiperkaliemija
* višak - primarni aldosteronizam, Connanov sindrom, tumor nadbubrežne žlijezde → hipokaliemija
3. podraživanje beta-2 adrenergičkih receptora → adrenalin
4. metabolička alkaloza

kalij - čimbenici koji potiču izlazak K+ iz stanica

1. diabetes mellitus → manjak inzulina, acidoza (ketonska tijela), povećana osmolarnost (zbog glukoze) → hiperkaliemija

\*uz inzulin dati K+
2. manjak aldosterona
3. blokada beta-2 receptora → kardiovaskularne bolesti
4. metabolička acidoza
5. raspadanje stanica → oštećenje mišića, raspadanje eritrocita
6. naporan mišićni rad
7. povećana osmolarnost izvanstanične tekućine → voda izlazi van stanice → K+ se koncentrira u stanici → K+ izlazi van

izlučivanje K+

* filtracija: 4.2 mmol/L X 180 L/dan = 756 mmol/dan
* reapsorpcija:


1. PK: 65%
2. DUZ HP: 25-30% (Na+/2Cl-/K+)
3. SC: 4%
* %%sekrecija: 8% (60 mmol): ZDK + KSC (glavne stanice)%%

→ glavno mjesto regulacije izlučivanja K+

→ pri normalnom unosu K+ (100 mmol) → sekrecija, ali može se K+ i reapsorbirati u umetnutim stanicama A ako se jako smanji unos
* izlučivanje: 16-4=12%

sekrecija K+ iz glavnih stanica ZDK i KSC

* bazolateralna membrana: Na+/K+ crpka
* luminalna membrana: pasivna difuzija


1. %%BK%% - veliki kalijski kanali
2. %%ROMK%% - kalijski kanali vanjskog dijela bubrežne srži
3. %%ENaC%% - epitelni natrijski kanali, reapsorpcija Na+

\
* ovisi o: aktivnosti Na+/K+ crpke, propusnosti luminalne membrane za K+ i elektrokemijskom gradijentu → njih mijenjaju aldosteron i dr. čimbenici

umetnute stanice

* umetnute stanice A: acidoza → potiču reapsorpciju K+
* umetnute stanice B: alkaloza → potiču sekreciju K+

čimbenici koji nadziru sekreciju K+

* %%regulacija: promjena sekrecije u glavnim stanicama u ZDK i KSC%%

1) izvanstanična koncentracija K+

2) koncentracija aldosterona u plazmi

3) protok tubularne tekućine

utjecaj izvanstanične koncentracije K+ i plazmatske koncentracije aldosterona na sekreciju K+

1) POVEĆANA izvanstanična koncentracija K+ POTIČE sekreciju K+:

* potiče aktivnost Na+/K+ crpki
* povećava broj K+ kanala na luminalnoj membrani
* smanjuje kemijski gradijent (na bazolateralnoj membrani) → smanjen povratni tok K+ iz stanica kroz bazolateralnu membranu
* potiče lučenje aldosterona

2) POVEĆANA koncentracija aldosterona u plazmi POTIČE sekreciju K+:

* potiče aktivnost Na+/K+ crpki
* povećava broj K+ kanala na luminalnoj membrani

utjecaj konc. K+ u izvanstaničnoj tekućini na plazmatsku konc. aldosterona

* povećana koncentracija K+ u serumu potiče lučenje aldosterona
* male promjene konc. K+ uzrokuju velike promjene konc. aldosterona

aldosteronski sustav negativne povratne sprege

* povećana koncentracija K+ u izvanstaničnoj tekućini potiče lučenje aldosterona → aldosteron potiče sekreciju K+ (na 2 načina) → rezultat je smanjenje koncentracije K+ u izvanstaničnoj tekućini
* %%ALDOSTERON: potiče ulazak K+ u stanice + potiče sekreciju K+%%

povećan unos K+ potiče njegovo izlučivanje

* povećana konc. K+ u plazmi izravno potiče sekreciju K+ u ZDK i KSC, ali i neizravno jer potiče lučenje aldosterona

blokiranje sustava aldosteronske povratne sprege

* pri povećanom unosu K+ u normalnim okolnostima ne mijenja se znatno konc. K+ u plazmi
* AKO je zakočen aldosteron-kalij (npr. Addisonova bolest) - povećanje unosa K+ rezultira znatnim povećanjem plazmatske koncentracije K+

utjecaj veličine protoka tekućine u KSC na sekreciju K+

* povećanje protoka ima jači učinak na sekreciju K+ pri povećanom unosu K+
* povećan protok u distalnim kanalićima potiče sekreciju K+:


1. sekrecijom K+ se smanjuje kemijski gradijent kroz luminalnu membranu → brzi protok tubularne tekućine ispire K+ → pojačana netosekrecija
2. povećava broj BK kanala za pasivnu difuziju K+ i aktivira ih (normalno nisu aktivni)

\
* što utječe na veličinu protoka? %%V tubularne tekućine%% → povećan je pri povećanom unosu NA+ / povećanom volumenu tjelesnih tekućina / diuretici

promjena unosa Na+ → nepromijenjeno lučenje K+

* jedna strana: povećan unos Na+ → manje aldosterona → inhibirana sekrecija K+
* druga strana: povećan unos Na+ → veći MGF + smanjena proksimalna reapsorpcija Na+→ veći V tubularne tekućine → veći protok tubularne tekućine → potiče sekreciju K+
* NETO: nepromijenjeno izlučivanje K+

K+ - alkaloza / acidoza

* %%alkaloza%%:

→ potiče ulazak K+ stanice

→ potiče sekreciju K+

\
* %%acidoza%%:

→ potiče izlazak K+ iz stanice u izvanstaničnu tekućinu

→ **akutna acidoza**: smanjuje sekreciju K+ (H+ ioni inhibiraju Na+/K+ crpku)

→ **kronična acidoza**: potiče sekreciju K+ (smanjen rad Na+/K+ crpka smanjuje resorpciju Na+ i vode → veći volumen tubularne tekućine → veći bubrežni protok → nadvlada učinak inhibicije Na+/K+ crpke → pojačana sekrecija K+)

prehrana

* manje Na+ (obrađena hrana) → 65-100 mmol/dan
* više K+ (voće, povrće) → 120 mmol/dan
* manji rizik od hipertenzije, kardiovaskularnih bolesti i bubrežnih bolesti

hipokalcemija / hiperkalcemija

* plazma: 2.5 mmol/L: 50% u ionskom obliku - %%1.2 mmol/L%%, 40% vezano za plazmatske bjelančevine, 10% s anionima (fosfati, citrati)
* %%H+%% se kompeticijski vežu za plazmatske bjelančevine; __alkaloza__ → više Ca2+ vezano za bjelančevine → hipokalcemija / __acidoza__ → manje Ca2+ vezano za bjelančevine → hiperkalcemija

\
* hipokalcemija: stanice podražljivije, hipokalcemijska tetanija → spastični grčevi skeletnih mišića
* hiperkalcemija: smanjena podražljivost, srčane aritmije

\
* 99% Ca2+ u kostima, 1% u stanicama (organeli), <0.1% van stanice
* dnevni unos Ca2+: 1000mg/dan = 25 mmol/dan → od toga se 90% izlučuje stolicom, a 10% (2.5 mmol) mokraćom

PTH

* smanjena koncentracija Ca2+ u plazmi → manje podraživanje CaSR (u membrani paratireoidnih stanica) → pojačano lučenje PTH
* PTH:


1. potiče resorpciju kostiju → otpušta se Ca2+
2. potiče reapsorpciju Ca2+ u bubrezima
3. potiče nastanak vitamina D3 → on potiče apsorpciju Ca2+ u probavnom sustavu

\*problem: rahitis

regulacija izlučivanja Ca2+

* ne secernira se
* izlučivanje: 1%
* reapsorpcija: 99%
* PK: 65%
* DUK HP: 25-30%
* DK: 4-9%

reapsorpcija Ca2+

1. %%PK → prati Na+ I VODU!!%%
* paracelularno - 80%
* transcelularno - 20%
* luminalna membrana: pasivna difuzija
* bazolateralna membrana: Ca2+ crpka / Ca2+/3Na+ kontratransporter

\
2. %%DUZ HP + DK → ovisi o PTH%% (kalcitonin i kalcitriol potiču)
* DUZ HP: 50% para, 50% trans, na bazolateralnoj membrani CaSR
* DK: trans → aktivni prijenos

kalcij - čimbenici

* povećana konc. fosfata u plazmi → lučenje PTH
* %%povećana konc. Ca2+ u izvanstan. tek potiče CaSR na DUK HP → smanjena reapsorpcija Ca2+%%

\
* reapsorpcija: PTH, vit. D3, smanjen volumen izvanstanične tekućine, nizak krvni tlak, alkaloza, povećana konc. fosfata u plazmi


* izlučivanje: povećan volumen izvanstanične tekućine, visok krvni tlak, acidoza, smanjena konc. fosfata u plazmi

regulacija izlučivanja fosfata

* mehanizam prelijevanja
* Tmax = 0.1 mmol/min
* može se povećati pri smanjenom unosu fosfata
* prag: 0.8 mmol/L x 125 mL/min = 0.1
* ako se filtrira < 0.1 mmol/min → sve se reapsorbira
* ako se filtrira > 0.1 mmol/min → sav suvišak se izlije
* dnevni unos > 1 mmol/L
* lučenje mokraćom: 10-15%
* reapsorpcija:
* PK: 75-80% → transcelularno: na luminalnoj membrani u kotransportu s Na+
* DUK HP: malo
* DK: 10%

fosfati - čimbenici

* PTH:

1) potiče resorpciju kosti - otpuštanje fosfata iz kostiju

2) potiče sekreciju fosfata u bubrezima (smanjuje broj Na+/fosfati kotransportera)

→ neto: fosfat se izlučuje

\
* reapsorpcija: alkaloza, mali unos, vit. D3, %%hormoni štitnjače%%


* izlučivanje: acidoza, velik unos, PTH, %%hipertenzija%%

regulacija izlučivanja magnezija

* 50%+ u kostima, ostalo u stanicama (<1% van stanice)
* plazma = 0.9 mmol/L → 50% u ionskom obliku: 0.4 mmol/L
* dnevni unos: 250-300 mg/dan ili 10-12 mmol/L → od toga se u probavi apsorbira 50%: 5-6 mmol/dan
* izlučivanje: 10-15%
* reapsorpcija:
* PK: 25%
* DUK HP: 65% → nemamo kanale za Mg2+ → uvijek PARACELULARNO s otapalom → tu najviše jer povratni tok K+ stvara + naboj u lumenu kanalića
* DK: <5%

magnezij - čimbenici

* %%reapsorpcija%%: smanjena izvanstanična koncentracija Mg2+/Ca2+, PTH, alkaloza, smanjen volumen izvanstanične tekućine

\
* %%izlučivanje%%: povećana izvanstanična koncentracija Mg2+/Ca2+, acidoza, povećan volumen izvanstanične tekućine

dinamična ravnoteža → unos i izlučivanje Na+ su uravnoteženi

* važno: održati ravnotežu čak i pri bubrežnim bolestima → %%mehanizmi sistemne prilagodbe%%: povišenje arterijskog tlaka, promjene aktivnosti S, promjena razine cirkulirajućih hormona
* kako vršimo nadzor navedenim mehanizmima?

→ promjenom MGF

→ promjenom TR

\
* npr. lijek → vazodilatacija → povećanje MGF → povećana doprema NaCl do makule dense →


1. **tubuloglomerualrna povratna sprega**: konstrikcija AF arteriola + smanjeno lučenje renina
2. **glomerulotubularna ravnoteža**: poveća se i TR NaCl

* %%ti bubrežni mehanizmi trebaju pomoć sistemnih mehanizama%%

1. arterijski tlak

* povišen arterijski tlak → povećano izlučivanje Na+ (%%**tlačna natriureza**%%) i vode (%%**tlačna diureza**%%)
* učinak arterijskog tlaka na izlučivanje Na+ mokraćom:


1. __akutno__ - pri povišenju tlaka izlučivanje Na+ se povisi manje (povišen tlak **malo poveća MGF i BPP**)
2. __kronično__ - strma krivulja, povišenje tlaka mnogo više povećava izlučivanje Na+ jer se **blokira sustav renin-angiotenzin (nema angiotenzina i aldosterona)**

osnovni mehanizam povratne sprege bubrezi - tjelesne tekućine

* %%pazi da promjene unosa soli i tekućine **ne utječu** na V krvi, V izvanstanične tekućine, arterijski tlak%%

učinak dnevnog promjena unosa tekućine na volumen krvi

* unutar normalnog raspona dnevnog unosa tekućina V krvi se ne mijenja puno
* osim kad se unos tekućine toliko smanji da se ne može nadoknaditi gubitak isparavanjem i drugim neizbježnim načinima
* %%djelotvornost povratne sprege bubrezi - tjelesne tekućine je velika%%


1. malo povećanje V krvi → velik porast SMV


2. mala promjena SMV → velika promjena arterijskog tlaka
3. mala promjena arterijskog tlaka → velika promjena u izlučivanju mokraće

\
* krvarenje → potiče se zadržavanje tekućine → ako fali eritropoetina za nove eritrocite, V krvi će biti normalan, ali s manjom masom eritrocita

raspodjela tekućine između međustaničnog prostora i krvožilnog sustava

* kad se nakupi višak tekućine (povećan unos, smanjeno izlučivanje) → __20-30% ostane u krvi, ostalo u međustanični prostor__
* velik porast V izvanstanične tekućine (30-50%) → krivulja ravna → V krvi se ne mijenja → %%sav višak tekućine se izlijeva u međustanične prostore%%
* to rezultira povišenjem hidrostatskog tlaka međustanične tekućine → tkivni međustanični prostori postaju **popustljiviji** → velike količine tekućine se prelijevaju u njih uz blago povišenje tlaka → gubi se sigurnosni čimbenik protiv edema → %%edem%%
* to štiti kardiovaskularni sustav od zatajenja srca i plućnog %%edema%%