PATOFYZIOLOGICKÉ ASPEKTY FUNKCE LEDVIN
29.11. 2017
Tři základní ledvinné procesy určující a
modifikující složení moče
Filtrace
Reabsorbce
Sekrece
Proximální
stočený kanálek
Ascendentní
tenká část
Henleyovy kličky
Ascendentní tlustá část
Henleyovy kličky
Sběrací kanálek
Distální stočený
kanálek
Je základní funkční jednotka ledvin
 Každá část je tvořena buňkami zastávajícími specifické transportní
funkce
Nefron
Arteriae arcuatae
Venae arcuatae
Tenká ascendentní část
Henleyovy kličky
Tlustá ascendentní
část Henleyovy kličky
Distální stočený tubulus
Proximální stočený
kanálek
Sběrací kanálek
Descendentní část
Henleyovy kličky
Cévní zásobení nefronu
Vasa recta
Glomerulus
Aferentní arteriola
Eferentní arteriola
LEDVINY – FUNKCE
 Vylučování
odpadních
látek,
 Regulace
 objemu tělesných
tekutin
 krevního tlaku
 acidobazické
rovnováhy
 produkce
(metabolizmu) hormonů
a bioaktivních působků
(např. erytropoetin,
vit.D3, renin, inzulin, PG,
NO, IGF apod.)
Glomerulární filtrace
 Prvním krokem v tvorbě moči je produkce ultrafiltrátu plazmy.
 Tento ultrafiltrát je prostý buněk a proteinů, přičemž koncentrace
nízkomolekulárních látek je v něm stejná jako v plazmě.
 Filtrační bariéra brání pohybu látek na základě jejich velikosti a
náboje.
* Molekuly < 1,8 nm filtrovány; >3,6 nm nefiltrovány
* Kationty jsou lépe filtrovány než anionty při stejné velikosti.
* Sérový albumin má velikost kolem 3,5 nm, ale jeho negativní náboj
brání filtraci za normálních podmínek
 GF je proces ultrafiltrace plazmy do Bowmanova pouzdra.
glomerulální filtrační rychlost (GFR) je 125 ml/min u zdravých
dospělých
Proximální
stočený kanálek
Prostor pouzdra
Eferentní
arteriola
Podocyt
Endotel
glomerulu
Aferentní
arteriola
Juxtaglomerulární buň
cell
Parietální list glomerulární kapsuly
Struktura Bowmanova pouzdra
Filtrační bariéra - podocyty
fenestrovaný
endotel
fenestrovaný
endotel tělo
podocytu
pedicely
filtrační
štěrbina
basal
lamina
podocyt
pedicel filtrační
štěrbinabasal
lamina
NEFRIN (GENE NPHS1)
 Transmembránový protein-180 kDa
 Oligomery se spojují s lipidy signalizujících
mikrodomén štěrbinové diafragmy.
 Down regulace u diabetické nefropatie,
způsobená glykovaným albuminem a AT II
 Udržování exprese prostřednictvím VEGR a
ATRA (all trans kyselina retinová)
 Zvýšená exprese v důsledku působení
prozánětlivých cytokinů (IL-1 a TNF-). Snad
indikátory interakce podocytů s imunocyty?
Glomerulární hydrostatický tlak,
PGC, je vysoký a konstantní
≈45 mmHg.
To je vyrovnáváno tlakem v
Bowmanově pouzdře PBC
≈10mmHg
Čistý filtrační tlak je ≈ 35 mm Hg
Osmotický tlak, PGS, ≈25 mm Hg.
Díky velké filtraci tekutiny se PGS
zvyšuje v průběhu kapiláry na 35
mm Hg k dosažení rovnováhy
tlaků.
PGC-PBC40
30
20
10
0
mm Hg
Čistý filtrační tlak
Glomerulus - Starlingova rovnováha
af. art. ef. art.
PGS
FAKTORY URČUJÍCÍ GFR
RePa + RaPe
Ra + Re
PGC =
Efektivní transglomerulární tlak
Průtok krve ledvinou (RBF)
Průtok krve ledvinou je ≈1.25 l/min - cca 25% srdečního výdeje.
Jde o vysoký průtok vzhledem k váze ledvin (≈350 g)
Průtok krve ledvinou
GFR
0 100 200
Arteriální krevní tlak, mm Hg
1.5
1.0
0.5
0
Průtok, l/min RBF determinuje GFR
 RBF také modifikuje reabsorbci
solutů a vody a dodává živiny
buňkám nefronů.
 Průtok krve ledvinou je
autoregulován mezi 90 a 180 mm
Hg pomocí odporu renálních cév
(RVR), přesněji odporů
interlobulární arterie, aferentní a
eferentní arterioly
A - „normální“ profil
B - konstrikce aferentní
arterioly, pokles pgc
C - konstrikce eferentní
arterioly, vzestup pgc
P - „normální“ perfuzní
tlak ledvinného
oběhu
Hodnoty hydrostatického tlaku
V krevním oběhu ledvin
18
Průtok krve ledvinou (RBF) a
filtrace
Autoregulace ledviny
pro perfuzi ledviny Ohmův zákon:
Průtok krve ledvinou = RBF =
kde P = Pa - Pe a R = Ra +
Re
R musí být proměnlivý (tzv. autoregulace ledviny),
neboť jak renální perfúze, tak GFR jsou v širokém
rozmezí systémových tlaků (90-190 mm Hg středního
arteriálního tlaku čili 11-25 kPa) konstantní.
P/R
Průtok krve ledvinou (RBF) a GFR
Průtok krve ledvinou
GFR
0 100 200
Arteriální krevní tlak, mm Hg
1.5
1.0
0.5
0
Průtok, l/min
P
RBF = ------------,
Ra + Re
tj. RBF nebo RPF poklesne při zvýšení Ra, Re nebo obou.
RBF je regulován:
- při mírném poklesu systémového tlaku autoregulačně
- při výrazném poklesu je ledvina “odstavena” 
prerenální azotémie, případně s morfologickými
důsledky (akutní tubulární nekróza)
Filtrační frakce
Filtrační frakce vyjadřuje velikost glomerulární filtrace.
Filtrační frakce =
Glomerulární filtrační rychlost
Renální průtok plazmy
Je frakce
plazmy , která
je filtrována
do glomerulu
Renální průtok
plasmy (RPF)
RPF
750 ml/min
GFR
125 ml/min
Renální průtok krve
(RBF) =1250 ml/min
Eferentní
arteriola
625 ml/min
moč 1 ml/min
124 ml/min
renální
žíla
glomerulus
tubuly
V uvedeném příkladu je filtrační
frakce:
125
750
≈ 0,17
GFR a RPF mohou být měřeny odděleně - metodami
clearance
Glomerulární filtrační rychlost
(GFR) je cca 125 ml/min
Renální průtok krve ledvinou
(RBF) je cca 1250 ml/min
Renální průtok plazmy (RPF)
je cca 750 ml/min
Filtrační frakce - příklad
Pamatuj: Objem
plazmy je kolem 60%
celkového objemu
krve
Mechanismy autoregulace pro průtok krve
ledvinou
2 mechanismy vysvětlení autoregulace
1. Myogenní hypotéza (Baylissův reflex)
2. Tubuloglomerulární zpětná vazba
Autoregulace ledviny zajišťuje homeostázu
prokrvení ledviny a GFR v podmínkách kolísání
systémového tlaku
1. Myogenní hypotéza (Baylissův reflex)
Když se arteriální tlak zvyšuje, je rozpínána aferentní
arteriola
Hladké svalové buňky cév odpovídají kontrakcí a
tak se zvýší rezistence
Zvýšení
arteriálního
tlaku
Zvýšení
cévního
odporu
Průtok
se
zvyšuje
Průtok se
vrací k
původním
hodnotám
Schéma transdukce tubuloglomerulární zpětné
vazby (TGF).
Vallon, V. News Physiol Sci 18: 169-174 2003;
K PŘEDCHOZÍMU OBRÁZKU:
 1: koncentračně závislá resorbce Na+, K+ a Cldo
buněk macula densa pomocí Na+-K+-2Cl-
kontransportéru;
 2: intra- nebo extracelulární tvorba adenozinu
(ADO) za účasti 5'-nukleotidázy;
 3: ADO aktivuje adenozin A1 receptory, co vede
k nárůstu cytosolového Ca2+ v
extraglomerulárních mezangiálních buňkách
(MC);
 4: intenzivní „coupling“ mezi extraglomerulárními
MC, granulárními buňkami obsahujícími renin a
hladkými svalovými buňkami aferentních arteriol
(VSMC) prostřednictvím gap junctions dochází k
propagaci zvýšeného Ca2+ signálu. To má za
následek vazokonstrikci aferentní arterioly a
inhibici sekrece reninu. Tuto odpověď moduluje
lokální sekrece angiotenzinu II (ANG II) a
neuronální syntetázy NO (NOS I).
TUBULÁRNÍ RESORPCE/SEKRECE
 Analogií zpětné resorpce tkáňového moku do
krve ve venózní části mikrocirkulace
 Komplexní povaha – aktivní i pasivní děje

epitelové buňky ledvinných
tubulů (a jejich hormonální řízení)
 Různé části tubulů  různé funkce
tight junction
 Reabsorpce je
transport z apikální na
bazolaterální stranu.
 Sekrece je transport
z bazolaterální na
luminální stranu.
luminální
bazolaterální
R
S
apical baso-
lateral
P
T
Transport může být buď
paracelulární (P) nebo
Luminální
transcelulární (T)
tubuly krev
Principy transportů látek přes membránu
Tubulární reabsorpce
 Reabsorpce probíhá téměř z
90% v proximálním tubulu
mechanizmy
– Pasivním transportem
– Aktivním transportem
– Kotransportem
 Specializace tubulárních
segmentů
 Distální tubulus a sběrací
kanálek jsou pod vlivem
hormonů ADH & aldosteronu
 Transportované
látky
– Aktivní transport
Na+ skrze stěnu
nefronu
– Jiné ionty a
molekuly se
přenáší pomocí
kotransportu
– Pasivní transport
vody, urey,
lipidových,
nepolárních látek
SYSTÉM RENIN-ANGIOTENSIN -ALDOSTERON
RPR, renin/prorenin receptor; Mas, mas oncogene, receptor for Ang 1–7; AT2R, angiotensin type 2 receptor
AT1R, angiotensin type 1 receptor, IRAP, insulin-regulated aminopeptidase; Ang IV receptor AMPA, aminopeptidase A;
AMPM, aminopeptidase M; ACE, angiotensin-converting enzyme; ACE2, angiotensin-converting enzyme 2; NEP, neutral
endopeptidase.
PRORENINOVÁ INTERAKCE S RENIN/PRORENINOVÝM RECEPTOREM RECEPTOR (RPR, NGUYEN 2007 )
SYSTÉM RENIN-ANGIOTENSIN
LOKÁLNÍ SYSTÉM RAS V LEDVINÁCH
 Pro normální odpověď ledvin na zátěž
kyselinami je potřebná signalizace pomocí AT II.
Při acidóze tubulární buňky upregulují receptory
AT1R, čímž zvyšují účinek Ang II.
 Záleží na místě účinku a také na tom, zda jsou
receptory exprimovány na luminální nebo
bazolaterální straně tubulární buňky. Vysoké
luminální koncentrace Ang II mohou
podporovat koordinovaný transport složek
acidobazické rovnováhy a metabolickou
aktivitu v nefronu.
 Místní Ang II v ledvinách přímo moduluje
transport složek A-B rovnováhy a metabolismus
nefronu. Segmentálně specifické a aciditou
stimulované odpovědi tubulů na AT II jsou velmi
různé a souvisí s adaptačními, resp.
maladapčními vlastnostmi systému RAS.
Kortizol a aldosteron se vážou na MR (receptor pro mineralokortikoidy
se stejnou afinitou, ale hladiny kortizolu jsou relativně signifikantně vyšší,
a proto se na MR kortizol váže. Enzym 11β-HSD2 je schopna
konvertovat kortizol na kortizon, který se na MR navázat nemůže, což
umožní aldosteronu se na své receptory vázat. Po této vazbě se MR
translokují do jádra a realizují své genomické (transkripční a translační)
efekty. Aldosteron tak může realizovat také své negenomické účinky.
11β-HSD2 =
11β-hydroxy
steroid dehydrogenáza,
typ 2
.
supraoptické
neurony
paraventrikulární
neurony
osmoreceptory
most
barorecepce
adeno-
ADH
hypofýza
neuro
Zvyšuje permeabilitu pro
vodu v distálním tubulu a
sběracím kanálku (V2)
 Způsobuje vazokonstrikci
(V1)
 Vyplavuje se na podnět
CRH (stres)- prevence
ztráty tekutin při akutním
stresu
Hormony a ledviny
ADH
Vasopressin function . Stimulation of V2 receptor for ADH causes aquaporin2 insertion (using cAMP
second messenger) to apical membrane which enables water transport along the osmotic gradient.
ERYTROPOETIN (EPO)
 Hormon produkovaný ledvinou a játry, který
podporuje tvorby erytrocytů stimulací kostní
dřeně.
 glykoprotein s molekulární hmotností 34000 kD.
 Buňky ledvin produkující EPO jsou citlivé na
nízké hladiny kyslíku v krvi a tvoří EPO, pokud
detekují nízké hladiny kyslíku v ledvině.
 EPO gen leží na 7q21. Alternativní sestřih mRNA,
orgánově specifický pro ledviny a játra.
 Normální hodnoty 0 - 19 mU/ml
 Vyšší hladiny-polycytémie
 Nižší hladiny- chronické selhání ledvin
SNÍŽENÁ HLADINA KALCIA V KRVI-REGULACE
Vznik
kalcitriolu
postupnou
aktivací
v kůži, játrech
a ledvinách
Copyright ©2006 American Society for Clinical Investigation
Holick, M. F. J. Clin. Invest. 2006;116:2062-2072
Kalcitriol
PROTEINURIE
 Méně než 150 mg/den
 Skládá se z filtrovaných plazmatických
proteinů (60%) a tubulárních proteinů
(40%).
 Hlavní složkou-albumin (20%)
 U zdravých jedinců se denně vyloučí
méně než 20 mg (15 g/min)
PROTEINURIE
 Proteinurie obvykle odráží nárůst
glomerulární permeability pro
makromolekuly proteinů.
 Mikroalbuminurie definována
přítomností >30 a <300 mg albuminu
v moči denně
Table 2:
Definice abnormalit exkrece albuminu
Kategorie Sběr moči Vzorek
24-h sběr
moči
(mg/24 h)
(g/min)
(g/g
kreatininu)
Normální stav < 30 < 20 < 30
Mikroalbuminurie 30-299 20-199 30-299
Klinická proteinurie > 300 > 200 > 300
3 TYPY PROTEINURIE
1- GLOMERULÁRNÍ
Poškození bazální membrány
glomerulů
Zničení a ztráta výběžků
podocytů
Kombinace?
2. TUBULÁRNÍ PROTEINURIE
 nízkomolekulární látky jako 2
mikroglobulin, aminokyseliny a
lehké řetězce Ig (cca 25000 kD)
jsou snadno filtrovány a
reabsorbovány v proximálním
tubulu.
3. PROTEINURIE Z PŘEPLNĚNÍ („OVERFLOW“)
 Zvýšená exkrece proteinů s nízkou
molekulární hmotností
(mnohočetný myelom) přetíží
kapacitu jejich reabsorbce v
proximálních tubulech.
KLINICKÉ PŘÍZNAKY PROTEINURIE
Při proteinurii nad 3g denně
 Zpěněná moč v důsledku zvýšených
lipidů v moči (volný tuk, kapénky
tuku v močovém sedimentu, tuková
tělíska nebo tukové kameny –
důsledek mobilizace tuků).
 Edémy
Differential Diagnosis of Kidney Disease by
Varying Levels of Proteinuria
Proteinuria Less than 1-2 Grams Daily
•Nephrosclerosis*
•Tubulointerstitial disease*
•Polycystic kidney disease
•Orthostatic proteinuria
•More benign forms of glomerular disease (eg, IgA nephritis)*
proteinuria Greater than 3.5 Grams Daily
(Nephrotic-Range)
Primary glomerular disease
•Minimal change disease
•Membranous glomerulonephritis*
•Focal and segmental glomerulosclerosis*
•Membranoproliferative glomerulonephritis
Secondary nephrotic syndrome: glomerular disease
associated
with specific causes
•Systemic disease
•Diabetic nephropathy*
•Systemic Lupus Erythematosus
•Amyloidosis
•Vasculitic-immunologic diseases (Wegener's,
Goodpasture's, Polyarteritis)
•Infectious disease
•Post-streptococcal glomerulonephritis
•Hepatitis B and C*
•Bacterial endocarditis
•HIV*
•Malignancies
•Lymphoproliferative disorders, Hodgkin's (minimal
change)
•Solid tumors (membranous)
•Medications:
•Nonsteroidal anti-inflammatory drugs*
•Gold, mercury, heavy metals
•Penicillamine
•Lithium
•"Street" heroin
•Hereditary and metabolic disorders
•Alport's syndrome
•Fabry's disease
•Sickle cell anemia
•Nail-patella syndrome
•Others
•Accelerated hypertensive nephrosclerosis
•Massive obesity
•Transplant rejection nephropathy
NEFRITICKÝ SYNDROM
 Proteinurie (bílkoviny v moči)
 Hematurie (krev v moči, obvykle
hemoglobinové válce)

 Proměnlivé příznaky renální insuficience:
 Azotémie (zvýšený obsah dusíkatých látek v
krvi – urea, kreatinin, amoniak)
 Oligurie (snížená produkce moči <400
ml/den)
 Hypertenze
NEFROTICKÝ SYNDROM
 Masivní proteinurie (>3,5g/ den)
 Hypoalbuminemie
 Hyperlipidemie
 Otoky
NEFROTICKÝ VS. NEFRITICKÝ SYNDROM
 Nefrotické nemoci:
 Závažná proteinurie
 Depozita imunokomplexů subepiteliálně
 Nepřítomnost buněčné zánětlivé reakce
 Zvýšené TAG
 Nefritické nemoci:
 Variabilní proteinurie
 Depozita imunokomplexů subendoteliálně nebo v
BM
 Buněčná zánětlivá reakce
Diseases of the
glomerulus
Glomerulonephritis - Focal segmental
glomerulosclerosis - Membranoproliferative
glomerulonephritis - Membranous glomerulonephritis Nephritic
syndrome - Post-streptococcal
glomerulonephritis - Nephrotic syndrome (Minimal
change disease) - IgA nephropathy - Lupus nephritis Diabetic
nephropathy - Rapidly progressive
glomerulonephritis
Tubulointerstitial
diseases of the kidney
Interstitial nephritis - Pyelonephritis - Hydronephrosis Pyonephrosis
- Balkan nephropathy - Reflux
nephropathy
Renal failure Acute renal failure (Acute tubular necrosis) - Chronic
renal failure
Diseases of the renal
tubule and
other disorders of
kidney and ureter
Renal osteodystrophy - Nephrogenic diabetes insipidus
- Renal tubular acidosis - Nephroptosis - Ureterocele
Other diseases and
disorders of urinary
system
Cystitis (Interstitial cystitis, Trigonitis) - Neurogenic
bladder - Vesicointestinal fistula - Urethritis - Urethral
stricture - Urinary tract infection - Kidney stone
Tumors of the kidney Renal cell carcinoma - Wilms' tumor (children)
See also congenital conditions (Q60-Q64, 753)
NEMOCI LEDVIN
1. VASKULÁRNÍ NEMOCI
A: obstrukce
ledvinných cév
 embolie do renální
arterie
 bilaterální stenóza či
trombóza ren. arterie
 trombóza renálních vén
B: změněný odpor
ledvinných cév
  postglomeruláního
odporu (inhibitory ACE)
  preglomerulární odpor
(antiflogistika…)
 neznámý mechanismus?
(reakce na RTG kontrastní
látky…)
NEMOCI LEDVIN
2. GLOMERULÁRNÍ NEMOCI
 jakákoliv nemoc nefritického typu
(jakákoliv forma glomerulonefritidy)
Clin J Am Soc Nephrol (2017) 11:1856–1866.
Aktivace komplementu (C) v ledvinách
 C kaskáda je aktivována na mnoha ultrastrukturálních úrovních v
ledvinách.
 V mezangiu a na úrovni glomerulární kapiláry se mohou usazovat
imunokomplexy.
 U některých nemocí se na specifické ledvinné antigeny vážou
autoprotilátky.
 Aktivaci komplementu mohou působit zvýšené koncentrace složek
komplementu v eferentních cévách, nízké pH, zvýšená produkce složek
komplementu tubulárními epiteliálními buňkami a vysoké koncentrace
amoniaku, které mohou aktivovat alternativní cestu
 Bazální membrána glomerulu neexprimuje regulační proteiny pro
komplement, ačkoliv faktor H řídí aktivaci alternativní cesty komplementu
v ní. V podmínkách proteinurie může aktivovat komplement alternativní
cestou tubulární epiteliální buňky, které také newxprimují regulační protiny
pro komplementový sytém.
EC, endothelial cell; PO, podocyte; fB, factor B; fD, factor D.
Clin J Am Soc Nephrol (2017) 11:1856–1866.
GLOMERULAR CAPILLARY:
NORMAL VERSUS PATHOLOGY
GLOMERULAR CAPILLARY PATHOLOGY
1. Membranous nephropathy:
Subepithelial deposits
2. Post-infectious glomerulonephritis:
Subepithelial
3. Lupus glomerulonephritis:
Subendothelial deposits
4. IgA Nephropathy: Mesangial deposits
5. Goodpasture’s Syndrome: Antibody
binding to GBM
6. Glomerular injury with proteinuria:
Podocyte effacement
NEMOCI LEDVIN
3. TUBULÁRNÍ NEMOCI
A: Akutní tubulární
nekróza
 Ischemie až šokový stav
 toxiny
 masívní hemolýza,
rabdomyolýza
B: Ucpání tubulů
myelomovými
proteiny
Nemoci ledvin
4. Intersticiální nemoci
A: alergické
reakce
na léky
diuretika
B: idiopatické
nemoci
intersticia
Analýza moči u akutního renálního selhání
Brian G. Dwinnell & Robert J. Anderson
„recent thymic emigrant“ (RTE)
Akutní tubulární nekróza
FUNKČNÍ VYŠETŘENÍ
Koncentrace Na+ v moči:
 při prerenální azotemii, akutní GN či změněném cévním
odporu - tubuly fungují dobře, účinně odstraňují Na+ ze
sníženého množství filtrátu
(Na+ v moči < 20 mmol/l)
 u postrenální azotemie:
(Na+ v moči > 40 mmol/l)
ZVÝŠENÍ POMĚRU PLASMATICKÝCH HLADIN UREY/
KREATININU (PUREA/PKREAT)
Normálně: < 20:1
- vysoká koncentrace ADH u prerenální
azotemie a hepatorenálního syndromu

tvorba koncentrované moči
Zvýšená reabsorpce vody zpomaluje tok moči
v tubulu - to umožňuje  reabsorpci urey
a tím  Purea/Pkreat
OSMOTICKÁ KONCENTRACE MOČI
 při prerenální azotemii:
> 500 mOsm/kg
 při poškození tubulů:
< 350 mOsm/kg
Vztah mezi plasmatickou hladinou kreatininu a
GFR
DALŠÍ DG. PROSTŘEDKY
Serologické testy
 ASLO
 anti-DNA
 složky komplementu
Zobrazovací technika
 ultrazvuk
 radioizotopové vyšetření...
Vztahy mezi různými místy renální dysfunkce a různými renálními markery.
Glomerulání dysfunkce- albumin v moči
Tubulární dysfunkce- přítomnost nízkomolekulárních proteinů (LMW) (β2M [beta 2 mikroglobulin] a RBP [retinol
binding protein])
Poškození renálního mikroprostředí - NAG (N-acetyl-beta-d-glukoozaminidáza) a BBA (Brush Border antigen)
Redukce GFR – kreatininová clearance, hladina kreatininu v krvi
Clin Orthop Relat Res. 2011 Jun; 469(6): 1651–1659.
DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST