Patofyziologie vylučovacího systému – část I
Glomerulární hemodynamika a GFR
Metody stanovení GFR
Filtrační membrána a její patologické změny
Proteinurie
Onemocnění glomerulů
Průtok krve ledvinou a funkce ledvin
• ledvinou protéká cca 1200 ml/min, což představuje 20-25% srdečního výdeje
― průtok kůrou >>> dření ledvin
• ale arteriovenózní rozdíl v saturaci hemoglobinu je velmi malý
― při 100% saturaci Hb O2 v arteriální krvi je saturace Hb ve venózní krvi vytékající
např. ze srdce 35%, u mozku 50%, ale v ledvině celých 90%
• velká perfuze ledviny tedy primárně slouží regulačním účelům a ne nutrici
• krevní zásobení ledviny
― a. renalis  aa. interlobares  aa. arcuate  aa. interlobulares  aferentní
arterioly  glomerulární kapiláry  eferentní arterioly 
• peritubulární kapilární síť (u kortikálních nefronů)
• vasa recta (u juxtamedulárních nefronů)
• regulace
― extracelulárního objemu
― tonicity a osmolarity
― acidobazické rovnováhy
― dusíkového metabolismu
― homeostázy kalcia a fosfátů
― hematokritu
Nefron – zákl. transportní procesy
• glomerulární filtrace
― na základě hydrostatických a
osmotických tlakových gradientů
(Starlingovy síly)
― omezení velikostí látky <65kDa a
dalšími kritérii
• tubulární resorpce
― typicky symporty
• např. Na/Glc, Na/AK, …
― saturovatelná kapacita (transportní
maximum, Tm)
• renální prahy pro látky (např. Glc)
• tubulární sekrece
― aktivní (ATP)
― sekundárně aktivní
Předpoklady normální kontroly homeostatických
parametrů ledvinou
• dostatečný průtok krve ledvinou
― autoregulace vs. systémové efekty
• dostatečné množství glomerulárního filtrátu
― prvním krokem v tvorbě moči je ultrafiltrace plazmy
• ultrafiltrát je prostý buněk a proteinů, přičemž
koncentrace nízkomolekulárních látek je v něm stejná
jako v plazmě
― GFR je základním parametrem funkce ledvin
• množství glom. filtrátu za min
― dolní hranice normy 100 ml/min/1.73m2
― přirozený věkový pokles (40 let) 0.4 - 1.2
mL/min/rok
• neporušená funkce tubulárního epitelu
― tubulární resorpce cca 99% glom. filtrátu
• správná funkce peritubulárních kapilár
― u korových i juxtamedulárních nefronů
Dva typy nefronů
• kortikální nefrony (cca 80)
― zevní 2/3 kůry
― kratší tubuly a zejm. Henleovy kličky (LH)
― účast v reabsorpci solutů, ne v koncentraci
moči
• kličky peritubulárních kapilár
― důležité autoregulačně
• tubulo-glomerulární zpětná vazba
• juxtamedulární nefrony
― vnitřní 1/3 kůry
― mají delší LH zasahující hluboko do
osmoticky koncentrované dřeně
― důležité pro produkci koncentrované moči
• kapiláry - vasa recta (z eferentní arterioly) spolu s
LH tvoří „proti-proudový“ koncentrační systém
• různé choroby mohou zasáhnout různě
tyto dvě populace a mít tudíž rozdílný
efekt na ledvinné děje
Různá délka LH a kapilár – různá funkce
Proti-proudový systém ve dřeni
GLOMERULÁRNÍ FILTRAČNÍ RYCHLOST (GFR)
Determinanty GFR
• rychlost ultrafiltrace plazmy do Bowmanova
pouzdra je určena:
― GFR = A  K  Pf
• tedy závisí na:
― A = velikost celk. filtrační plochy (100m2)
• počet glomerulů
― mění se s úbytkem funkčních glomerulů
• efekt mesangiálních buněk
― mají schopnost kontrakce (a tím  A)
― K = propustnost filtrační membrány
• mění se při nemocech ledvin ovlivňujících strukturu glom. filtr.
membrány (viz dále)
― Pf = efektivní ultrafiltrační tlak
• závisí na rozdílu hydrostatických a onkotických tlaků mezi glom.
kapilárami a vnitřkem Bowmanova pouzdra (Starlingovy síly)
Mikrocirkulace – Starlingovy síly
situace obvyklá jinde v
mikrocirkulaci kromě ledvinných
glomerulů
Glomerulární filtrační tlak
Glomerulus - Starlingova rovnováha
• na rozdíl od běžných kapilár hydrost. tlak v celé
délce glom. kapiláry poklesá minimálně (v důsledku
autoregulace), takže filtrace je cca 100-krát větší
oproti jiným kapilárám
• hydrostatický tlak
― glomerulární hydrostatický tlak (PGC) je vysoký a
konstantní
• 45-55 mmHg
― to je vyrovnáváno tlakem v Bowmanově pouzdře (PBC)
• 10-15mmHg
― čistý filtrační tlak tedy 35mmHg
• osmotický tlak (GS)
― 25-30 mm Hg
― díky velké filtraci tekutiny se GS dále zvyšuje v
průběhu kapiláry a dojde k vyrovnání

Pc
Pi
PG
C
PG
C
i
GC GC
PBS PBS
Pozn. k obr.: faktor vypuzující tekutinu z kapiláry je (Pc+i), faktor nasávající je
(c+Pi).
c
Srovnání různých kapilár
Průtok krve ledvinou a GFR
• u zdravého člověka je průtok krve ledvinou a GFR (díky autoregulaci) velmi konstantní
― veškerý objem plazmy proteče normálně ledvinou za cca 20 min
― kolísání systémového tlaku
• v rozmezí 80 – 180 mmHg se udržuje poměrně stabilní RBF díky
autoregulaci
• teprve při významném poklesu selhává perfuze ledviny ( ischemie, nekróza)
• renal blood flow (RBF) a renal plasma flow (RPF)
― RBF 1000 - 1200 ml/min
• tj.  20-25% of CO (kortex >>> medula)
• vysoký průtok vzhledem k váze ledvin (350 g)
― RPF (hematokrit 0.45) 600 - 700 ml/min
• glom. filtrace
― GFR 20 - 25% RPF  GFR  120 – 140 ml/min
― poměr GFR/RPF = filtrační frakce ( 120/600 =  0.2)
― denně  180 l
― 99% reabsorpce  1.5–1.8 l moči/den
• GFR a RPF mohou být měřeny přísl. metodami clearance
― RPF (RBF) - PAH
― GFR – kreatinin, inulin (experimentální) aj.
Regulace krevního průtoku v ledvině
• autoregulace RBF
― (1) myogenní regulace
• SMC af. a ef. arterioly detekují tenzi a upravují rezistenci svou kontrakcí (brání přílišnému rozpětí)
― (2) tubuloglomerulární zpětná vazba (TGF)
• juxtaglomerulární aparát detekuje event. změny NaCl koncentrace a uvolňuje renin
• aktivace lokálního RAS zajišťuje kontrakci nejdříve eferentní arterioly a tím zvýší filtrační tlak (při vyšších
koncentracích AT II pak aferentní)
• další parakrinní faktory
― prostaglandiny, adenosin a NO
• sympatikus – systémový zájem
― NA z adrenergních nerv. zakončení a cirkulující A
z dřeně nadledvin konstrihuje a. i e. arterioly (1-r.)
• pokles RBF a GFR
― NA stimuluje uvolnění reninu z granulárních
JG-bb. (1-rec.) a tím aktivaci systémového RAS
― NA reabsorpci Na+ v prox. tubulu
• systémový RAS
Autoregulace RBF vs. systémový zájem
(1) Myogenní regulace (Baylissův efekt)
Mechanizmus Baylissova efektu
(A) Increasing pressure causes vasoconstriction.(B) The BE is mediated by the smooth muscle
layer, independent of the inner layer of endothelial cells. (C) Proposed mechanism for stretchinduced
activation of stretch-activated receptors in vascular smooth muscle membranes.
(2) Tubuloglomerulární zpětná vazba
Juxtaglomerulární aparát
• tubulární and vaskulární komponenta
― (1) tubulární komponenta
• specializovaná oblast distálního tubulu blízko aferentní a eferentní arterioly (macula densa)
• buňky macula densa jsou sensitivní k NaCl a kontrolují podle něj produkci reninu v juxtaglomerulárních bb. (JG-bb.)
― (2) vaskulární komponenta
• aferentní a eferentní arteriola téhož nefronu
• extra-glomerulární mesangium
• JG-bb. (granulární bb.) jsou specializované hladké sval. bb.,
které produkují a skladují renin
• bb. macula densa nemají bazální membránu, což umožňuje těsný
kontakt s JG-bb.
• vaskulární a tubulární komponenty jsou bohatě inervovány
sympatikem
Detailní mechanismus TGF
• macula densa cells (at the junction of ascending
limb of loop of Henle and distal convoluted
tubules)
― presence of Na-K-2Cl symporter
• when  NaCl content at macula densa cells -  NaCl
uptake  swelling of macula densa cells  release of
ATP
― stimulation of purinergic P2 receptors on mesangial cells and
afferent arteriole smooth muscles
― alternatively ATP may be metabolised to adenosine, which also
causes vasoconstriction here
• adenosine normally causes vasodilation in other tissues !!!
• effect of increased NaCl content
― contraction of mesangial cells and contraction of
afferent arteriole
• reduction in effective filtration area
• decreases GFR and RBF
― NaCl content at macula densa also  renin release
• effect of decreased NaCl content
― opposite
Další regulátory glom. hemodynamiky
• sympatikus
― sympatická inervace arteriol
glomerulu
• 3x hustší v aferentní arteriole
• vazoaktivní peptidy
― receptory pro vasodilatátory
zejm. v AA
• jejich blokáda (např. COX1
inhibitory) může snížit GFR bez
změny tlaku
Tři hlavní mechanizmy ovlivňující uvolnění reninu
• (1) signals at the individual nephron
― decreased NaCl load at the macula densa
― decreased afferent arteriolar pressure
(probably mediated by a cellular stretch
mechanism)
• (2) signals involving the entire kidney
― beta1-adrenergic receptor stimulation at the
juxtaglomerular cells
― at the same time, negative-feedback inhibition
by AT ll at the JG cells
― other hormonal factors
• (3) local effectors
― prostaglandins E2 and I2
― nitric oxide
― adenosine
― dopamine
― arginine vasopressin
Systémový RAAS
• angiotensinogen v ledvině
― původu systémového (z jater)
― rovněž produkovaného lokálně
(proximální tubulární bb.)
• renin
― z JG-bb. uvolňován do aferentní
arterioly a renálního intersticia,
kde tvoří AT I z cirkulujícího
angiotensinogenu a dále AT II
pomocí cirkulujícího ACE
Hlavní efekty RAAS v ledvině
• kontrakce mesangia
• kontrakce eferentní arterioly
• reabsorpce Na v proximálním tubulu
Lokalizace ATII receptorů v ledvině
• 1-vazokonstrikce
• 2-omezeně vazokonstrikce
a inhibice tvorby a
uvolňování reninu
• 3-preferenční
vazokonstrikce
• 4-kontrakce
• 5-Na+ reabsorpce
• 6-Na+ reabsorpce
• 7-vazokonstrikce
• 8-efekt neznámý
Signální kaskáda AT II
• AT II receptory vykazují bifazickou odpověď
― (1) aktivace fosfolipázy C (PLC)
• PIP2 štěpen na IP3 a DAG (mobilizace intracelulárního Ca)
― (2) DAG aktivuje proteinkinázu C (PKC), hydrolyzuje fosfatidylcholin aktivací fosfolipázy D (PLD) a
alkalizuje intracelulární prostředí
RBF je regulován v konfliktním zájmu
• při mírném poklesu systémového
tlaku autoregulačně
― snaha zachovat perfuzi ledviny, GFR a
homeostázu
• při výrazném poklesu (emergentní
cirkulační situace) je ledvina
“odstavena” (viz B a C obrázek)
― prerenální azotémie
― případně s morfologickými důsledky
(akutní tubulární nekróza)
Měření GFR
• GFR je základní parametr charakterizující ledvinné funkce
― ale objem glomerulárního filtrátu vytvořený
za časovou jednotku není přímo měřitelný
• dostatečně přesně ji lze určit
― (1) stanovením clearance některých látek splňujících určité
předpoklady (viz dále)
• endogenní – kreatinin, urea
• exogenní
― neznačený tracer – např. inulin,
― radiokontrastní - iohexol
― radioaktivní isotop – [51Cr] EDTA, [125I] iothalamate, [99Tcm] DTPA
― (2) odhadem GFR na základě plazmatických hladin endogenních látek
pomocí rovnice
• kreatinin - Cockroft-Gault, MDRD, CKD-EPI, …
• jiné endogenní markery (volně filtrované a kompletně degradované tubulárními
buňkami)
― 2-mikroglobulin, cystatin C, …
Clearance
• látka musí splnit určité předpoklady
― nízkomolekulární, volně filtrované do moče, neváží se na bílkoviny plazmy
― nepodléhají další degradaci
― nepodléhají tub. reabsorpci ani sekreci
― koncentrace v plazmě a analogickém objemu glom. filtrátu je stabilní
― detekční metoda je jednoduchá, levná a standardizovatelná (mezi pracovišti)
• v tom případě koncentrace v definitivní moči
se pak změní tolikrát, kolikrát klesl
objem oproti glom. filtrátu
― [P]  GF = V  [U]
• clearance látky X = objem plazmy úplně
očištěný za jednotku času od látky X
― rozměr: objem/čas
― vyžaduje sběr moči za čas
• ideálně 24 hodin, často méně
hyperbolická závislost
je důležitá klinicky
Kreatinin
• vzniká ve svalech z kreatinu
• při průchodu ledvinou je z 90% filtrován, z 10% secernován do moči
tubuly
― podíl tubulární sekrece roste při poklesu flitrace (pokles počtu fungujících
nefronů)
― tzn. čím menší GFR, tím méně přesné stanovení GFR pomocí Ckr, ale i přesto
je kreatinin nejlepším endogenním ukazatelem GFR
• možný problém s kvantitativním sběrem moči
― nedostatečná spolupráce pacienta
• koncentrace S-kreatininu je přímo úměrná svalové hmotě organizmu (a
tedy nepřímo závislá na věku a pohlaví)
― plazmatický kreatinin = 35 – 100 μmol/l, produkce 1.2mg/min
― proto často korekce na stand. 1.73m2
― ale ani to nemusí odstranit diskrepanci
• 25-letý atlet x 60-letý obézní muž = stejná váha a povrch
• intraindividuální kolísání nepřesahuje 10 - 15%
― hladiny rostou po fyzické námaze
― při příjmu exogenního kreatininu (maso)
• zejména smažené
GFR je v jednotl. nefronech heterogenní
TUBULÁRNÍ REABSORPCE A SEKRECE
Tubulární reabsorpce a sekrece
• komplexní povaha (aktivní i pasivní děje)
― epitelové buňky ledvinných tubulů (a jejich
hormonální řízení)
• reabsorpce je transport z apikální na bazolaterální stranu
• sekrece je transport z bazolaterální na apikální stranu
• různé části tubulů mají různé funkce -
specializace
tubulárních segmentů
― reabsorpce probíhá téměř z 90% v prox.
tubulu různými formami transportu
• 75% Na+ (a HCO3
-), Cl- a H2O
• 90% K+
― sekrece K+ probíhá ve sběracích kanálcích, množství
závisí na koncentraci Na+ v přísl. oblasti aldosteronu
― distální tubulus a sběrací kanálek jsou pod vlivem
ADH & aldosteronu
Typy transportu
Reabsorpce Na+ (a HCO3
-)
Hormony regululující ledvinné funkce
Hormony regululující ledvinné funkce
Diuretika
• zvyšují objem vylučované moči
(přesněji zvyšují proporci
glomerulárního filtrátu, který je
vylučován jako moč)
• typy
― inhibitory karboanhydrázy
• zvyšují osmotický
tlak filtrátu
― kličková diuretika
• inhibují NaCl
transport ze vzestupné části LH
― thiazidová diuretika
• inhibují NaCl reabsorpci v 1.
segmentu DCT
― osmotická diuretika
― šetřící exkreci kalia
― kombinovaná
FILTRAČNÍ MEMBRÁNA
Struktura a funkce glomerulární filtrační membrány
Filtrace a reabsorpce albuminu a dalších proteinů
Albuminurie, proteinurie a nefrotický a nefritický syndrom
Vlastnosti filtrační membrány
• vlastnosti
― size-selectivity
― limit mol. velikosti
• naprosto volně 7kDa
• podle množství 7-70kDa
• ne 70kDa
― charge-selectivity
• negativní náboj (a to i proteiny 70kDa)
Struktura glom. filtrační membrány
• (1) endotel
― fenestrace – filtr 50-100nm 
• separace zejm. kr. buněk
• (2) glom. bazální membrána (GBM)
― síť (glyko)proteinů (kolagen IV, laminin, entactin, agrin, …)
a mukopolysacharidů tloušťky 300nm se sumárním
negativním nábojem
• velikostní a separace většiny proteinů >70kDa ( 4nm )
― hemoglobin ( 40kDa) ano
― myoglobin ( 17kDa) ano
― 2-mikroglobilin (12kDa) ano, ale reabsorbován
― paraprotein (<70kDa) ano
• neg. náboj – heparanslufáty, kys. hyaluronová a sialová
― albumin ( 67kDa) z větší části ne/omezeně ano
• (3) viscerální epitel Bowmannova pouzdra = podocyty
― prim., sec. a tert. foot proceses (pedikly)
― slit diaphragm (cell-cell junction)
• významně se podílí se na velikostní (i nábojové) separaci
proteinů
• (4) mesangium
― nepřímo ovlivňuje filtraci proteinů – při kontrakci zvyšuje
filtrační tlak
Podocyty – štěrbinová membrána
Johnstone DB and Holzman LB (2006) Clinical impact of research on the podocyte slit diaphragm. Nat Clin Pract
Neprol 2: 271–282 doi:10.1038/ncpneph0180
Proteiny štěrbinové membrány
• (1) bazální doména - ukotvení k GBM
― integriny, DG = dystroglycan
• (2) cytoskelet - tvar
― actin, myosin, synaptopodin, actinin
• (3) junkční doména – slit diapragm
― nefrin, Neph1, podocin, CD2AP = CD2-associated protein, ZO-1 = zona occludens-1 protein, densin, FAT = mammalian homolog of
Drosophila fat protocadherin
• (4) apikální doména – neg. náboj
― podocalyxin, podoplanin, podoendin, GLEPP-1 = glomerular epithelial protein-1, další proteiny a receptory (NHERF-2 = Na+/H+
exchanger regulatory factor-2, …)
Protein v moči (1) - norma
• fyziologicky přítomné proteiny v moči
― tvořené tubulárními buňkami ledvin
• Tamm-Horsfallův protein (= uromodulin)
― glykoprotein produkovaný bb. asc. raménka Henleovy kličky
― funkce nejasná (imunomodulace, ochrana před krystaly a infekcí?)
― hl. součást hyalinních válců
• uropontin
• IgA imunoglobulin
• nephrocalcin
― filtrované, ale reabsorbované a degradované v tubulu
• albumin (viz detailněji)
• α2- a β2-mikroglobulin, enzymy, apoproteiny, peptidové hormony, …
• citlivost běžných dg. metod je nastavena tak, aby nedetekovala
tyto proteiny a fragmenty albuminu, ale odhalila klinicky závažnou
proteinurii, při které se do moči dostává 0.5 g proteinů
Human serum albumin (HSA) paradox
• HSA 65kDa
• obsahuje  185 nabitých reziduí (Asp, Glu, Lys)
― jejich povrchová distribuce a výsledný náboj je variabilní vzhledem k mnohočetným
funkcím, která albumin fyziologicky zastává
• transport (FFA, bilirubin, Ca, Mg, hormony, léky, vitaminy, …)
• pufr / ABR
• enzymová aktivita (antioxidační, esterázová)
• onkotický tlak / TK
• AK pool
• nakládání ledvin s albuminem
― (1) omezená filtrace (?)
• elektrostatická repulze albuminu nebyla vždy exp. prokázána
• koncepce byla dominantně postavena na nepřítomnosti albuminu v moči – viz dále
― (2) tubulární reabsorbce
• endocytoza = degradace ( AA)
― (3) tubulární degradace
Kinetika filtrace albuminu
• RPF  700ml/min  GFR  120ml/min =  180l/den
― krev, která proteče ledvinami za den obsahuje 7.2kg albuminu
• při  40g/l v plazmě (70g/l CB)
― denní ztráty močí 25-40mg (tj. 99.9% je zadrženo)
• původní představy o kinetice albuminu byly získány na základě clearance studií, mikropunkce
glomerulů, imunodetekce látek aj.
― pokroky v metodologii – celotělové kinetické studie s [3H] nebo [125I] albuminem naznačují, že množství
vyloučeného albuminu je určeno kombinovaným efektem omezené filtrace, tubulární reabsorbce a
tubulární degradace
• filtrace albuminu asi o něco vyšší něž se původně předpokládalo
• při normální GFR (180l/d) a filtrační frakci (0.2) by mohlo
být filtrováno a kompletně reabsorbováno
až  1.5kg NaCl/den
― 70% v prox. tubulu účinkem NHE-3 transportéru
• SHR (spontánně hypertenzní krysy) mají 3  aktivitu
• human EH (hypoteticky  aktivita + efekt ATII)
― odtud vztah hypertenze - albuminurie
Normal renal handling of albumin
(a) Albumin (represented by green
spheres) normally remains within the
capillaries of the glomerular tuft, and
does not escape into the urinary
(Bowman's) space. (b) Fenestrae within
specialized endothelial cells are
covered by a negatively charged
glycocalyx. Podocytes attach to the
outermost aspect of the GBM by foot
processes, between which are proteins
comprising the size barrier slit
diaphragm. (c) The albumin that is
physiologically filtered at the level of
glomerulus into the urinary space is
taken up by the megalin/cubulin
receptor lining the brush border of
proximal tubular cells. Albumin is
internalized by vesicles, and upon
lysozyme action, the resultant
fragments are either reabsorbed or
secreted back into the tubular lumen as
albumin fragments.
Mechanismus proximálně tubulárního re-uptake
albuminu
• receptor-mediated endocytosis
― vysoká kapacita/nízká afinita
• stejný mechanizmus je využíván i jinde (např. při
absorpci komplexu vit. B12/intrinsic faktor v ileu)
―endocytický komplex
• megalin/cubilin – vazba albuminu
― Imerslund-Graesbeck disease (mutace v genu pro cubilin) - proteinurie
― Fanconiho syndrom (mutace v genu pro megalin) - proteinurie
• NHE3 – nutný pro acidifikaci endosomu/lysozomu
― NHE3 KO zvířata - proteinurie
• ClC5 – interakce s cytoskeletem
― Dent’s disease (mutace v genu pro ClC5) - proteinurie
• H-ATPase - nutný pro acidifikaci
endosomu/lysosomu
Megalin/cubilin
Protein v moči (2) - proteinurie
• (a) funkční proteinurie
― příčina není v poruše funkce glomerulární membrány, ale ve změněných hemodynamických poměrech v
glomerulech ( hydrostat. tlak v kapilárách)
• ortostatická, pochodová, při horečce, po větší fyzické námaze…
• charakter neselektivní proteinurie
• (b) glomerulární proteinurie (obvykle 1g/den, často mnohem více)
― prerenální - patologický nárůst “malých” proteinů, , které mohou procházet do glomerulárního filtrátu
• např. hemolýza (--dimery globinu), rhabdomyolýza (myoglobin), paraprotein (lehké Ig řetězce  a  (tzv. Bence
Jonesova bílkovina)
― selektivní - intaktní lamina densa (ztráta glykokalyxu z povrchu endotelií a podocytů)
• albuminurie, zadrženy větší proteiny než albumin
― neselektivní - větší strukturní poškození včetně lamina densa a hlavně podocytů
• (c) tubulární proteinurie (obvykle <1g/den)
― snížená zpětná resorpce malých plazmatických bílkovin (nejvyšší zastoupení albumin a 2-mikroglobulin v
moči)
• kongenitální (např. Dent’s disease (ClC5), Imerslund-Graesbeck disease (cubilin), Fanconi ho syndrom (megalin) aj.)
• získané (např. hypertenze)
Patogeneze glomerulární proteinurie
• kongenitální
― postižení GBM
• např. Alportův sy (mutace g. pro kolagen)
― postižení podocytů (resp. slit diaphragm)
• mutace v genech pro nephrin, podocin, …
• získané - postihují jakoukoliv část glomerulu
― imunitní mechanizmy - typicky glomerulonefritidy
• cirkulující nebo in situ imunokomplexy (90 )
― antigen: bakterie (-hemolyt. Strepto-, Stafylo-, Pneumokoky), paraziti, viry, endotoxin, součásti buněk
(u SLE), léky, …
― záleží na velikosti IK zda zůstanou v cirkulaci ( vaskulitidy), budou vychytány fagocytujícími bb. nebo
se dostanou (díky obrovskému průtoku a fenestrovanému endotelu) do ledvin
• protilátky proti GBM, antineutrofilní nebo proti buňkám glomerulů (10 )
―neimunitní – ischemie, hyperfiltrace, toxiny, infekce, …
• např. diabetes, hypertenze, amyloidóza, HIV, ...
Důležitost štěrbinové membrány podocytů
• (1) studium familiárních forem nefrotického syndromu vedlo k identifikaci většiny genů / proteinů
štěrbinové membrány podocytů
― nephrin (Finnish-type congenital nephrotic syndrome, NPHS1)
• kongenit. defekt vývoje pediklů a tvorby štěrbinové membrány
• masivní a potencionálně letální proteinurie počínaje fetálním obdobím
• nutnost parenterální výživy a peritoneální dialýzy do doby transplantace
― pro srovnání Alportův syndrom (mutace COL IV) vede k mírné proteinurii
― delece heparansulfátu u myších modelů nevede k žádné proteinurii
― podocin (familiar steroid-resistant nephrotic syndrome, NPHS2)
• časně postnatální proteinurie
― další syndromy se signifikantní proteinurií (CD2AP, NEPH1, FAT, TRPC6, …)
• (2) experimentálně lze navodit nefrotický syndrom polyklonálními protilátkami proti štěrbinové
membráně nebo monoklonálními protilátkami proti nephrinu, podocinu, …
• (3) klinický význam
― glomerulopatie jsou dominantní příčinou proteinurie
• dosavadní klasifikace glomerulopatií založena na histopatologickém
obraze (= nespecifický)
― budoucí molekulárně-biologická klasifikace nosol. jednotek
• diagnostika, prognóza, léčba (steroidy ano/ne), benefit transplantace
(příbuzenská/dárce), …
Podocyty - foot-process effacement
• = “vyhlazení” podocytů - univerzální známka
poškození podocytů
• koreluje s velikostí proteinurie (“slepice či vejce”?)
• variabilní etiologie poškození podocytů
― ROS ( DNA poškození, apoptóza, peroxidace lipidů)
― AT II ( apoptóza, hypertrofie,  TGF-b,  nefrin)
― MMPs (  GBM,  nefrin-Neph komplex)
― mechanický stress ( apoptóza, hypertrofie)
― růstové faktory (  MMPs, GBM, …)
― hyperglykemie (  neg. nabité apikální proteiny)
• zánik podocytů  proteinurie 
glomeruloskleróza
― synechie mezi obnaženou GBM a parietálním
epitelem Bowmannova pouzdra  sklerotizace
(FSGS)
― podocyty neregenerují
Důsledky glomerulopatie resp. proteinurie
• extrarenální
― hemodynamika
•  onkotický tlak (edémy)
― složení ECT
― dyslipidemie
― ztráty ost. látek vázaných na proteiny,
• hypovitaminózy
― nutrice
• intrarenální
― albumin je v malé koncentrace nezbytný survival
faktor pro tubulární bb.
― přítomnost většího množství proteinů v tubulech
vede k zánětu a intersticiální sklerotizaci
• perpetuace renálního poškození!!!
Mean decline in GFR depends on proteinuria
• mean decline in GFR (mL/min) over a 36month
period in groups with four different
mean baseline 24-hour urine protein levels
in non-diabetic patients with chronic renal
failure in the MDRD study
― compared in each of these four groups are the
• normal blood pressure group (dashed line; 140/90
mm Hg; 102-107 mm Hg MAP)
• intensive control group (solid line; 125/75 mm Hg; 92
mm Hg MAP)
Progressive renal and cardiovascular disease: Optimal treatment
strategies
Matthew R Weir
Proteinuria results in the development of glomerulosclerosis
and fibrosis
GLOMERULOPATIE
Glomerulus - buňky
The players: cells Involved in glomerular disease
• Basic structure of the glomerulus and the
glomerular filtration barrier. (A) Each glomerulus is
composed of an afferent arteriole, which supplies
the glomerular capillaries, and an efferent arteriole,
into which they drain. Mesangial cells and mesangial
matrix provide structural support for the glomerular
capillaries, lined by specialized fenestrated
endothelium, and then the glomerular basement
membrane. On the urinary side of the glomerular
basement membrane are podocytes, with foot
processes that wrap around the glomerular
capillaries. The urinary space is lined by a cup-like
layer of parietal epithelial cells which adhere to the
basement membrane of Bowman’s capsule. (B) The
glomerular filtration barrier is a specialized
molecular sieve, with properties that aid filtration of
small solutes from the blood to the urine, while
limiting the passage of macromolecules such as
albumin.
A. Richard Kitching, and Holly L. Hutton CJASN 2016;11:1664-1674
Simplified representation of mechanisms of glomerular injury
• (A) Antibody-mediated glomerular injury. From left to right, (i) neutrophils (shown) and
macrophages induce injury after anti-α3(IV)NC1 autoantibodies bind to the GBM in anti-GBM
GN; (ii) in membranous glomerulopathy autoantibodies against PLA2R1 (and other antigens) on
podocytes are deposited subepithelially, with the involvement of complement; (iii) antibodies
can bind to antigens lodged in the glomerulus (grey dots) with recruitment of macrophages
(shown) and neutrophils, and the activation of complement; (iv) circulating immune complexes
can be deposited in glomeruli, activate complement, and recruit leukocytes; (v) ANCA, (with
complement) activates neutrophils and enables their recruitment to the glomerulus. Not
shown, but important, is IgA deposition in mesangial areas.
• (B) Cell-mediated immune mechanisms. (i) Effector CD4+ cells (often Th1 or Th17 type)
recognize antigens that can be intrinsic to or planted in the glomeruli. This occurs via their T cell
receptor recognizing MHC class II peptide complexes (several cell types could possibly be
involved in this process). Activated T cells produce cytokines (IL-17A and IFN-γ as examples) that
have direct effects on intrinsic kidney cells and activate, together with costimulatory molecules
(e.g., CD154/CD40), innate leukocytes such as macrophages. Not shown are interactions
between intrinsic renal cells and T cells that include costimulation and cytokines. (ii) CD8+ cells
can recognize antigenic peptides with MHC class I on intrinsic cells and secrete cytokines or
induce cell death.
• (C) Metabolic, vascular, and other mechanisms of injury. Podocyte and foot process injury and
dysfunction occurs due to (i) genetic abnormalities of slit diaphragm proteins and (ii) in minimal
change disease and FSGS due to circulating permeability factors. Metabolic factors such as (iii)
systemic and intraglomerular hypertension and (iv) hyperglycemia and its consequences are
common, and affect both the cells and the structural components of the glomerulus. Both
glomerular endothelial cell and podocyte injury are important consequences of preeclampsia,
involved a number of mediators including soluble fms-like tyrosine kinase-1. C3
glomerulopathy, as well as some types of atypical hemolytic uremic syndrome (vi), can be
induced by autoantibodies to, or genetic abnormalities in, complement regulatory proteins,
resulting in complement activation. α3(IV)NC1, the non-collagenous domain of the α3 chain of
type IV collagen;
• Abbreviations: FLT1, fms-like tyrosine kinase-1; GBM, glomerular basement membrane; Mac,
macrophage; M-type PLA2R1, phospholipase A2 receptor 1; Th, T helper; VEGF, vascular
endothelial growth factor.
A. Richard Kitching, and Holly L. Hutton CJASN 2016;11:1664-1674
Klasifikace onemocnění glomerulů
• do té doby se budou nemoci třídit podle
klinicko-laboratorně-histologických
charakteristik
― biopsie ledvin je zásadní ( mikroskopie
světelná, imunoglorescenční, elektronová)
• pro histologické zařazení jednotlivých
glomerulopatií je důležitý počet
postižených glomerulů a to, která část
glomerulu je patologicky změněna
― fokální (postiženy jsou jenom některé glomeruly)
― difusní (postiženo je více jak 80% glomerulů).
― segmentální (jen některá struktura)
― globální (všechny typy buněk)
• a také stupeň buněčnosti
― neproliferativní
― proliferativní
• skutečná příčina většiny onemocnění
glomerulů není známa a proto neexistuje
etiologická klasifikace, snad jen klinicky na
― primární (postihují jen ledviny)
― sekundární (projev systémového onemocnění)
• autoimunitního (SLE, IgA nefropatie, m. HenochSchonlein,
Goodpasteurův syndrom aj.)
• cévního (vaskulitidy)
• metabolického (diabetes, amyloidóza)
• nádorového (mnohočetný myelom)
• genetického
• ale i to je sporné (imunopatologický proces
zodpovědný za vznik většiny
glomerulonefritid je
často systémový)
• podle průběhu na
― akutní
― chronické
Obecná patogeneze glomerulonefritid
• tvorba imunokomplexů
― v cirkulaci nebo in situ
• aktivace komplementu
― tvorba opsoninů
― chemotaxe
― lýza buněk glomerulu
• infiltrace neutrofily a makrofágy
― proteázy – degradace buněk a ECM
• hojení
― růstové faktory – proliferace buněk
― vazivo (mesangium) – fibrotizace a sklerotizace
Obecná patogeneze glomerulonefritid
• glomerulus má pouze omezené spektrum reakcí na poškození
― zánět
• proliferace bb. glomerulu
• infiltrace dalšímu bb.
• proteolytická destrukce filtrační membrány
― proteinurie
― depozice ECM
• fibrotizace
• zjizvení
• sklerotizace
― pokles GFR
― histologický obraz se odvíjí od toho, která
součást glomerulu je přednostně poškozena
• proliferační – např. mesangium
• membranózní – ztluštělá GBM
• sklerotizující – kapiláry a synechie
Klinický obraz glomerulonefritid
• nefritický syndrom
― značné narušení filtračních schopností
ledvin (zejm. endotel a GBM) = oligurie
• obvykle větší účast komplementu
― narušení regulační funkce ledvin vede
k hypertenzi
― propouštění červených krvinek =
glomerulární hematurie
― diff. dg. postrenální!
• makroskopická (viditelné pouhým okem
• mikroskopická (laboratorně zjištěná)
― v moči menší proteinurie, která
nedosahuje velikosti ztrát bílkovin u
nefrotického syndromu
• jen tolik bílkovin, kolik je v příměsi krvě
• nefrotický syndrom
― narušení filtračních schopností ledvin
(zejm. podocyty)
• obvykle větší účast imunitních mechanizmů
• proto není tolik zvýšen tlak
― dominuje velká proteinurie
• obvykle ztráty bílkovin do moči 3g/den
― v důsledku hypoalbuminémie /
hyporoteinémie se snižuje onkotický
tlak a vznikají
• edémy
― ztráty bílkovin kompenzují játra
zvýšením proteosyntézy, což vede k
• dyslipidemie ( cholesterol a TAG)
• hyperkoagulačnímu stavu
Klasifikace onemocnění glomerulů
nefritický
nefrotický
Vrozené choroby ledvin
• polycystická choroba ledvin (PKD)
― autosomálně dominantní (ADPKD)
• mutace v genu PKD1 (ch. 16)v 85%, v 15% případů PKD2
• progresivně se rozvíjející mnohočetné cysty oboustranně v ledvinách
• hypertenze
• renální insuficience
• ~50% případů ESRD
― recesivní forma vzácná, závažnější