Patofyziologie vylučovacího systému – část I
Nefron a glomerulární hemodynamika a GFR
Glomerulární filtrační bariéra a její patologické změny
Proteinurie
Glomerulopatie – klinické syndromy
- nefrotický vs. nefritický syndrom
Histopatologie vs. etiologie glomerulopatií
Funkce ledvin a vylučovacího systému
• regulace
― extracelulárního objemu
― tonicity a osmolarity
― acidobazické rovnováhy
― dusíkového metabolismu
― homeostázy kalcia a fosfátů
― hematokritu
― exkreční funkce
― endokrinní produkce
― metabolické funkce
• glukoneogeneze
• aby mohla ledvina všechny tyto
funkce plnit musí mít vydatné a
stabilní krevní zásobení
Průtok krve ledvinou
• ledvinou protéká cca 1200 ml/min, což
představuje 20-25% srdečního výdeje
― hodně uvážíme-li velikost ledviny (350g)
― průtok kůrou >>> dření ledvin
• průtok plazmy ledvinou (renal plasma flow,
RPF) při hematokritu 0.45 600 - 700 ml/min
• 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 (portální systém)
― a. renalis  větvení  aferentní arterioly 
glomerulární kapiláry  eferentní arterioly 
• peritubulární kapilární síť (u kortikálních nefronů)
• vasa recta (u juxtamedulárních nefronů)
Ledvina – procesy zapojené v udržení homeostázy
• glomerulární filtrace – k udržení volumu a krevního tlaku
― na základě hydrostatických a osmotických tlakových gradientů
(Starlingovy síly)
― kvantitativně
• GFR 20 - 25% RPF  GFR 120 – 140 ml/min  180 l/den
― poměr GFR/RPF = filtrační frakce (120/600 = 0.2)
― kvalitativně
• voda a nízkomolekulární látky bez omezení
• další (buňky a vysokomolekulární látky) omezeny velikostí látky <65kDa a dalšími
kritérii (repulze negativním nábojem)
• tubulární reabsorpce – k zpětnému získání cenných látek
(elektrolytů, nutrient a dalších)
― denně filtrováno 180 l, ale 99% reabsorbováno (178.6 L/den) ) 
1.4–1.8 l moči/denně
― typicky symporty
• např. Na/Glc, Na/AK, …
― saturovatelná kapacita (transportní maximum, Tm)
• renální prahy pro látky (např. Glc)
• tubulární sekrece – k odstranění odpadních produktů, vodíkových
iontů (ABR), léků aj.
― aktivní (ATP)
― sekundárně aktivní
• exkrece moči
Předpoklady normální kontroly homeostatických
parametrů ledvinou
• všechny funkce ledviny lze udržet při dostatečné a stabilní perfuzi
krve ledvinou
― autoregulace vs. systémové efekty
• ultrafiltrace plasmy (tj. separace komponent krve) je prvním
krokem v tvorbě moči
― 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 je nutná pro reabsorpci a
event. sekreci LMW látek aby bylo možno regulovat jejich
koncentraci v plazmě
― tubulární resorpce cca 99% glom. filtrátu
• správná funkce peritubulárních kapilár
― u korových i juxtamedulárních nefronů
Reabsorpce v průběhu nefronu
Dva typy nefronů
• (a) kortikální nefrony (70 – 80)
― mají glomeruly lokalizovány v zevních 2/3 kůry
― kratší tubuly a zejm. Henleovy kličky (LH)
― eferentní arteriola se větví v kličky peritubulárních
kapilár
• účast v reabsorpci solutů, ne v koncentraci moči
• výživa tubulárních bb.
― důležité autoregulačně
• tubulo-glomerulární zpětná vazba
• (b) juxtamedulární nefrony (20 – 30)
― mají glomeruly blízko přechodu kůry ve dřeň (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
Proti-proudový systém ve dřeni
GLOMERULÁRNÍ FILTRAČNÍ BARIÉRA A JEJÍ
ABNORMALITY – PROTEINURIE
(A) Základní struktura glomerulu a (B) glomerulární filtrační bariéry
• (A) glomerulus
― každý glomerulus je složen z aferentní arterioly, která
zásobuje glomerulární kapiláry a z eferentní arterioly,
do které kapiláry ústí
― mesangiální bb. a mesangiální matrix poskytující
strukturní oporu glomerulárním kapilárám
― glomerulární kapiláry jsou vystlány specializovaným
fenestrovaným endotelem a pokryty glomerulární
bazální membránou
― na močové straně GBM jsou podocyty s výběžky (pedikly
a pedicely), které obtáčí glomerulární kapiláry
― podocyty (viscerální epitelie) plynule přechází do
výstelky parietálními epitelovými bb., které adherují k
bazální membráně Bowmanova pouzdra
• (B) glomerulární filtrační bariéra
― specializované molekulární „síto“ s vlastnostmi, které
napomáhají filtraci vody a malých molekul do moči, ale
limitují prostup makromolekul (jako proteiny a částečně
albumin) a buněk
A. Richard Kitching, and Holly L. Hutton CJASN 2016;11:1664-1674
Struktura glomerulární filtrační membrány
• (1) endotel
― fenestrace – filtr 50-100nm 
• separace zejm. kr. buněk
― glycocalyx – síť anionických biopolymerů pokrývající luminální
povrch endotelových bb.
• (2) glom. bazální membrána (GBM)
― lamina rara interna – lamina densa – lamina rara externa
― 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
Vlastnosti glomerulární filtrační bariéry
• velikostní separace (size-selectivity)
― limit mol. velikosti
• naprosto volně 7kDa
• podle množství 7-70kDa
• ne 70kDa
• nábojová separace (charge-selectivity)
• negativní náboj (a to i proteiny 70kDa)
Podocyty – proteiny štěrbinové membrány
Johnstone DB and Holzman LB (2006) Clinical impact of research
on the podocyte slit diaphragm. Nat Clin Pract Neprol 2: 271–282
• (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) – fyziologicky/klinická norma
• fyziologicky přítomné proteiny v moči
― (1) filtrované, ale reabsorbované a degradované v tubulu
• albumin (viz dále detailněji)
• α2- a β2-mikroglobulin, enzymy, apoproteiny, peptidové hormony,
…
― (2) tvořené tubulárními buňkami ledvin
• Tamm-Horsfallův protein (THP, = uromodulin)
― glykoprotein produkovaný bb. asc. raménka Henleovy kličky
― funkce nejasná (imunomodulace, ochrana před krystaly a infekcí?)
― hl. součást hyalinních válců
• uropontin
• IgA imunoglobulin
• nephrocalcin
• za normálních okolností (kvantitativně):
― protein protékající renálními arteriemi = 120 kg/d
― protein filtrovaný přes glomerulus 1-2 g/d (<0.001%)
― protein exkretovaný do moči < 150 mg/d (<1% filtrovaného)
• složení 10-20% albumin, 60-80 % uromodulin
• 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 – toto je ale výsledkem reabsorpce
― (2) tubulární reabsorpce
• endocytóza = degradace ( AA)
― (3) tubulární degradace
FcRn mediates pH-dependent transcytosis and intracellular sorting of reabsorbed albumin. Albumin is reabsorbed via both receptor-mediated clathrin-coated pits
into vesicles (CCV) (1a) and by fluid-phase (clathrin-negative) endocytosis (1b). Following endocytosis, endosomal acidification occurs (2), causing dissociation of
albumin from receptors, such as megalin-cubilin complexes. However, acidification enhances albumin binding to FcRn throughout endocytic compartments; thus,
there is exchange of albumin from the megalin-cubulin complex to FcRn. Within the endosomal-sorting compartment (ESC), albumin is directed toward lysosomal
degradation or the transcytotic pathway (3). Transcytosis occurs by both vascular and tubular structures mediating albumin delivery to the basolateral membrane
(4). Upon fusion with the basolateral membrane, the increase in pH of the extracellular environment causes dissociation of albumin from FcRn; FcRn is then
recycled back to the apical membrane via the recycling compartment. It is possible that albumins binding to FcRn is reduced by alterations, such as glycosylation
and carbamylation; thus, transcytosis of albumin would not occur and albumin would enter the lysosomal pathway. This would provide an intracellular molecular
sorting mechanism to preserve physiologic albumin and facilitate catabolism of chemically altered albumin. FPV, fluid-phase vesicle; L, lysosome; RC, recycling
compartment; TJ, tight junction
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 (1) omezené filtrace, (2) jeho tubulární
reabsorbce a (3) tubulární degradace
• filtrace albuminu je tedy o něco vyšší něž se původně předpokládalo
• denně cca 3.3g albuminu filtrováno
― the proximal convoluted tubule reabsorbs 71%
― the loop of Henle and distal tubule 23%
― collecting duct 3% of the glomerular filtered albumin
• 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 (benigní) 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) „overflow“proteinurie
― 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)
• (c) glomerulární proteinurie (obvykle 1g/den, často mnohem více)
― selektivní - intaktní lamina densa (ztráta neg. náboje glykokalyxu z povrchu endotelií,
GBM a podocytů)
• albuminurie, zadrženy větší proteiny než albumin
• např. Minimal Change Disease
― neselektivní bez hematurie – typicky v důsledku poškození podocytů
• např. FSGS, membranózní GN, pokročilá diabetická nefropatie
― neselektivní s hematurií – hrubé strukturní porušení filtrační bariéry vč. ruptury GBM
• např. IgA nefropatie, membranoproliferativní GN, ANCA, …
• (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. tubulointersticiální nefritis, hypertenze)
• mikroalbuminurie v časných stadiích u diabetické nefropatie
• testy na přítomnost proteinu v moči
― diagnostické proužky – určí co je v moči, ale ne kolik
― mikroskopie močového sedimentu – kolik je buněk a jak
moč vypadá (válce, krystaly, bakterie, …)
― 24-h sběr moči – přesné kvantitativní zhodnocení
• normálně <150 mg/d
• selektivní proteinurie 150-500 mg/d (mikroalbuminurie)
• mírná proteinurie 1-3.5 g/d (nefritický syndrom)
• závažná proteinurie >3.5 g/d (nefrotický syndrom)
― kalkulovaný poměr protein/kreatinin – z jednorázového
vzorku moči
Izolované symptomy - hematurie
• mikroskopie
― dysmorfní RBC (+ RBC
válce)
― isomorfní (bez válců)
GLOMERULÁRNÍ NEMOCI (GLOMERULOPATIE) –
NEFROTICKÝ VS. NEFRITICKÝ SYNDROM
Glomerulus – buňky účastnící se patologických změn
• glomerulus má pouze limitované spektrum reakcí na poškození
― zánět
• destrukce nebo funkční poškození některých glomerulárních bb.
― např. podocyty
• infiltrace jinými
― např. neutrofily, makrofágy, bb. adaptivní imunity (T a B lymfocyty)
• proteolytická destrukce filtrační membrány
― hematurie a/nebo proteinurie
― proliferace
• některé glomerulární bb. – jako mesangiální či parietální epitelové – mohou
proliferovat
• jiné – jako podocyty - nemohou
― depozice ECM
• fibróza
• jizvení
• skleróza
― pokles GFR
• histologický obraz závisí na tom, která část glomerulu a jak je
dominantně postižena
― proliferativní GN – mesangium
― membranózní GN – GBM ztluštění
― membranoproliferativní – proliferace mesangia + GBM ztluštění
― sklerotizující GN – kapiláry a synechie
Klasifikace onemocnění glomerulů
3-D Klasifikace onemocnění glomerulů
• (1) klinicky podle průběhu na
― akutní  chronické
― nefrotický  nefritický syndrom x izolovaný syndrom
• (2) histopatologicky na základě biopsie ledviny
― hodnocení pomocí světelné mikroskopie, imunofluorescence a elektronové mikroskopie
• 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
• (3) etiopatogeneticky, ale kauzální příčina onemocnění glomerulů nemusí být
v konkrétním případě známa a proto se kombinuje etiologická ale histopatologická klasifikace
― primární (postihují jen ledviny)
• IgA nefropatie
• genetické
― sekundární (projev systémového onemocnění)
• autoimunitního
• (SLE, revmatoidní artritida, celiakie, m. Henoch-Schonlein, Goodpasteurův syndrom aj.)
• post-infekční
• cévního (vaskulitidy)
• metabolického (diabetes, amyloidóza)
• nádorového (mnohočetný myelom)
(1) Klinický obraz glomerulonefritid / glomerulopatií
• nefritický syndrom
― glomerulární hematurie
― dysmorfické RBC – akantocyty (diff. dg. postrenální!)
• makroskopická (viditelné pouhým okem)
• mikroskopická (laboratorně zjištěná)
• plus sediment (erytrocytární válce) a sterilní pyurie (leukocyty)
― v moči menší proteinurie, která typicky nedosahuje
velikosti ztrát bílkovin u nefrotického syndromu
• když se do moči dostanou krevní bb. tak i bílkoviny, ale jen tolik
jaká je koncentrace v dané příměsi krve
• míra poklesu bílkovin určuje intenzitu edémů
― periorbitální + hydrostatické
― hrubé poškození filtrační bariéry s infiltrací bb. a
masivním debris omezuje filtraci a vede k oligurii a
příp. AKI (= azotemie)
• narušení regulační funkce ledvin vede k hypertenzi v důsledku
hypervolemie
• etiopatogeneticky typicky důsledek zánětu a
narušení vícero struktur glomerulární filtrační
bariéry
• nefrotický syndrom
― masivní proteinurie bez současného nálezu kr. bb. v
moči
• definitoricky 3.5 g/den a v důsledku toho
― zpěněná moč
― hypoalbuminémie / hypoproteinémie
•  onkotický tlak a vznikají edémy
• nízký efektivně cirkulující volum vede ke kompenzatorní
aktivaci RAAS  mírné zvýšení krevního tlaku
• ztráta Ig močí  náchylnost k infekcím
― hypokalcémie, hypovitaminózy, …
― ztráty bílkovin kompenzují játra zvýšením
proteosyntézy, což vede k
• dyslipidemii (+ lipidurii)
―  lipoproteinů,  plazmatické LPL, ztráta HDL
• =  cholesterol a TAG = proaterogenní dyslipidemie
• hyperkoagulačnímu stavu (riziko trombózy – vč. renální vény)
―  srážecí faktory,  AT III,  hematokrit (hemokoncentrace)
• etiopatogeneticky typicky důsledek podocytopatií
• Biopsie ledviny s provádí s cílem určit:
― (1) etiologii glomerulonephritidy – pokud je to možné jednoznačně, morfologicky jsou GN klasifikovány do 5 skupin (v
rámci nichž, a to zejm. u první, mohou ke stejnému obrazu vést etiologicky různá specifická onemocnění):
• immunokomplexové GN
― IK GN jsou nejheterogenější skupinou zahrnující mnoho nemocí jako např. lupusová nefritis, IgA nefropatie, post-infekční GN a fibrilární GN
• anti-neutrofilní cytoplazmatické protilátky (ANCA)-asociované GN
• anti-GBM GN
― Goodpasture syndrom
• C3 glomerulopatie
― dense deposit disease a C3 glomerulonephritis
• monoklonalními imunoglobuliny-zprostředkované GN
― zahrnuje proliferativní GN s monoklonálními Ig deposity (např. paraprotein)
― (2) závažnost lézí – podle typu poškození
• jako srpková (crescentic), nekrotizující, difuzně proliferativní, ……..
― (3) přítomnost dalších lézí nad rámec GN
• např. akutní tubulární nekróza, akutní tubulointersticiální nefritida aj.
― (4) a konečně zhodnotit stupeň chronicity GN podle rozsahu glomerulosklerózy, tubulární atrofie a intersticiální fibrózy
• Vzorek tkáně z biopsie ledvin je zpracován pro
― světelnou mikroskopii (light microscopy, LM)
• glomeruly, tubuly a intersticium, cévy
― imunofluorescenci (IF)
• typ positivity (lineární, granulární, negativní)
• lokalizace v glomerulu
• typ Ig a komplementového proteinu
― elektronovou mikroskopii (EM)
(2) Co ukáže biopsie ledviny při GN
Overview of standardized
classification and reporting
of GN
ANCA GN, anti-GBM GN a C3 glomerulopatie
jsou specifické etiologie, výhoda oproti
starší klasifikaci
Klinika + histopatologie ????
(3) Příčina (etiologie) konkrétní GN
• primární
― anti-GBM antibody (Goodpasture syndrom) + hemoptýza
• typicky se manifestuje jako rychle progredující srpkovitá (crescentická) GN
• IF: lineární deposita IgG aC3 v GBM
• antigenem ( společný v GBM a plicních alveolech) je NC1 doména peptidu (α3) kolagenu typu IV a
peroxidázovém peroxidasinu
• důvod pro tvorbu protilátek je neznámý
• léčba plazmaferézou aby se odstranil IgG
― IgA nefropatie (Bergerova nemoc)
• deposice IhA v mesangiu a glomerulárních kapilárách
• post-infekční s velmikrátkou latencí od respiračního nebo GIT onemocnění (1-2 dny)
― C3 glomerulonefritida
• histologicky je to membranoproliferativní GN na základě biopsie ledviny
• imunokomplexy (aktivují komplement klasickou cestou) nebo porucha komplementu (zvýšená
aktivita alternativní cesty)
• sekundární
― ANCA (anti-neutrophil cytoplasmic antibody) vaskulitida/GN
• isolovaná nebo součást Wegenerovy granulomatózy
― post-SC GN
• post-infekční ale s delší latencí (1 - 2 týdny)
― lupusová nefritida
― hepatitida C
• imunologický vyšetření je velmi důležité
(4) Obecná patofyziologie glomerulonefritid
• tvorba imunokomplexů
― v cirkulaci nebo in situ
• aktivace komplementu (nebo jeho permanentní aktivace)
― 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
Role komplementu u renálních nemocí
• komplement je kritickou časnou komponentou vrozené imunity,
kterou tvoří sérové a povrchové proteiny fungující jako kaskáda
kulminující v produkci „membrane attack complex“ (MAC), který
destruuje a odstraňuje patogeny
― 30 plazmatických - a membránových proteinů reprezentujících 10%
proteinů plazmy
• Existují 3 hlavní dráhy aktivace komplementu, které distálně
konvergují
― klasická
• Ig M nebo IgG v komplexu s antigenemk váže komplementový protein C1q
― lektinová
• Mannose-Binding Lectin (MBL) se váže na karbohydrátová residua na povrchu
patogenů
― alternativní
• konstitutivně aktivní v malém množství, což umožňuje rychlou amplifikaci
aktivace komplementu odpovědi na patogeny
• komplementový systém zahrnuje také množství inhibitorů a
regulátorů, tak aby nedošlo k nadměrné aktivaci a tkáňovému
poškození
― ledvina je obzvláště citlivá k poškození komplementem a ten hraje roli u
spousty glomerulárních nemocí:
• atypický hemolyticko uremický syndrom (aHUS)
• C3 Glomerulopatie jako specifický sub-typ membranoproliferativní GN (MPGN)
• stanovení sérových hladin C3 a C4 poskytuje důležitou
diagnostickou informaci při vyšetřování glomerulárních postižení
― nízké hladiny indikují nadměrnou aktivaci a tím konsumpci
PATOFYZIOLOGIE VYBRANÝCH GN A JEJICH
TYPICKÉ MANIFESTACE
(A) Glom. nemoci manifestující se nefrotickým sy
• poškození filtrační bariéry zahrnuje obvykle
― prim. změny podocytů
― některé imunitní mechanismy
• imunitní komplexy jsou deponovány hlouběji (subepiteliálně) a násl.
aktivace komplementu nevede k takové chemoatrakci imunitních bb.
― metabolické nebo hemodynamické faktory
• etiopatogeneze
― primární
• MCD (minimal change disease)
• membranózní GN
• FSGS (focal segmental glomerular sclerosis)
― sekundární
• Systémový Lupus Erythematodes (SLE)
• diabetická nefropatie
• amyloidózy
• infekce (hepatitis B, C, HIV)
― hereditární = kongenitální abnormality (zejm. GBM a podocytů)
• Fabry disease
• vrozené poruchy proteinů štěrbinové membrány podocytů
― mutace v genech pro nefrin, podocin, …
Primární formy nefrotického syndromu
• (A) MCD (minimal change disease/nemoc minimální změn)
― typicky děti (do 5 let)
― selektivní proteinurie (albuminurie)
― biopsie ledviny (nemusí se vždy provádět)
• LM: nic nebo jen minimální změny
• IF: typicky negativní nebo nízká intensita mesangiálního IgM
• EM: výběžky podocytů - effacement
― dobře reaguje na steroidy (rychlá remise) – pak není třeba biopsie
• (B) FSGS (fokálně segmentální glomerulární skleróza)
― typicky dospělí
― neselektivní proteinurie
― biopsie ledviny
• LM: fokálně segmentální glomerulární skleróza
• IF: typicky negativní
• EM: ztluštění GBM, neresponzivní na steroidy
• (C) membranózní nefropatie
― typicky dospělí
― neselektivní proteinurie
― biopsie ledviny
• LM: mesangiální expanse a ztluštění stěn kapilár
• IF: sub-epiteliální deposice IgG a C3 komplementového proteinu
• EM: ztluštění GBM a „spikes“ (deposita IgG a C3 )
(A1) MCD (nemoc minimální směn, lipoidní nefróza)
• 10-50/100 000 dětí
• variabilní průběh v závislosti na odpovědi
na steroidy
― někdy remise rychle a trvalé
― někdy relabuje a je třeba akcelerovat léčbu
― ale vzácně progreduje do ledvinného selhání
• progresivní průběh je třeba přehodnotit, často
FSGS
• patogeneze primární MCD je nejasná ale
předpokládá se účast resp. nerovnováha v
mechanizmech adaptivní imunity
― subpopulace T lymfocytů během aktivní fáze
nemoci s prevalencí cirkulujících CD8 Th1
supresorových bb. a Th2 helper bb.
produkujících IL4, IL5, IL9, IL10, a IL13
cytokiny
― na druhou stranu, v posl. letech se prokázala
klinický efekt B cell deplece pomocí
rituximabu (anti-CD20 monoklonální
protilátka) u různých forem nefrotických
syndromů a to naznačuje roli B lymfocytů
jako patogenetických hráčů
Possible mechanisms of albuminuria in MCD with
nephrotic syndrome
• Albumin is filtered through the endothelial
fenestrae, the basement membrane, and
finally through the impaired slit diaphragm
• Albumin is also filtered through the
glomerular capillary wall where podocytes
are lost by podocyte detachment or
apoptosis causing enlarged slit pores and
nonselective proteinuria
• A mechanism of receptor-mediated
albumin transport via FcRn through
podocytes may explain the selective
albuminuria in minimal-change disease.
Podocyty – „effacement“ výběžků
• = “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
(A2) Fokálně Segmentální Glomeruloskleróza (FSGS)
• změny podocytů (effacement a jejich ztráta) jsou dominantními
charakteristikami FSGS
― dlouho studovaná otázka je příp. existence cirkulujícího faktoru zodpovědného za
poškození podocytů u prim. FSGS
• odhalení GBM stimuluje tvorbu synechií s parietálními epiteliemi
― jizvení a sklerotizace kapilár
• idiopatické formy mají silnou genetickou komponentu
― viz dále
• sekundární formy jsou běžnější
― vezikoureterální reflux, obesita, medikace, infekce (HIV), heroin, glomerulární
hyperfiltrace, …
• některé formy jsou sensitivní ke kortikosteroidům, jiné ne
― odpověď steroid-dependentních FSGS na rituximab naznačuje potenciální roli B
lymfocytů
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), …
(A3) Membranózní nefropatie
• MN je nejčastější příčinou nefrotického
syndromu u dospělých
― střední a vyšší věk – viz obrázek dole
• charakteristické patologické znaky
― intra-membranózní imunokomplexy
deponované v GBM
• u primární MN (70 – 80%) se komplexy antigenprotilátka
tvoří in situ na podocytárních
antigenech
― autoprotilátky proti M-typu receptoru pro
fosfolipázu A2 podocytů (PLA2R, anti-PLA2R
protilátky)
• polymorfismy v genu pro PLA2R
― jiné antigeny rovněž identifikovány
• neural endopeptidase
― depozice IK do subepitelového prostoru (mezi
podocyty a bazální membránu)
― sub-epiteliální deposita primárně
cirkulujících IK jsou také možná příčina,
zejm. u sekundárních MN (20–30%)
• infekční, nádorová, systémová autoimunitní
onemocněních či po podávání některých léků
Jedna nemoc – jedna klinická manifestace?
Důsledky nefrotického syndromu: proteinurie vede k rozvoji
glomerulosklerózy, intersticiální fibrózy,  GFR a ESRD
• albumin je v malých koncentracích
nezbytný pro funkci tubulárních bb.
• nicméně větší množství proteinu v
tubulech vede k zánětu a
intersticiální fibrotizaci
• perpetuace renálního poškození
nezávisle na primární příčině!!!
• průměrný pokles GFR (mL/min)
během následných 36 měsíců ve
skupinách definovaných podle
prům. 24-hod kvantitativního
stanovení proteinu v moči na
začátku sledování v nediabetické
populaci CKD pacientů v MDRD
studii
― v každé skupině dle proteinurie je jsou
ještě 2 podskupiny:
• normální krevní tlak (tečkovaná linie;
140/90 mm Hg; 102-107 mm Hg MAP)
• osoby s intenzivní antihypertenzní
medikací (solidní linie; 125/75 mm Hg; 92
mm Hg MAP)
Důsledky nefrotického syndromu: proteinurie vede k rozvoji
glomerulosklerózy, intersticiální fibrózy,  GFR a ESRD
(B) Glom. nemoci manifestující se nefritickým sy
• poškození filtrační bariéry zánětem =
glomerulonefritis
• často akutní stav projevující se dramatickým
klinickým obrazem (viz výše), zpravidla vyžaduje
provedení biopsie ledviny
• patogeneticky v důsledku imunitních mechanismů
― (1) imunokomplexy (IK) zprostředkované (90)
• antigeny: cirkulující, in situ (tkáňově specifické ledvinné Ag) nebo
inkorporované do ledviny
― bakterie (-hemolyt. Streptokok, Staphylokok, Pneumokoky), paraziti,
viry, endotoxin, buněčné organely (u SLE), léky, …
― (2) protilátkou-zprostředkované (10)
• anti-GBM (Goodpasteur sy), anti-neutrofilní (ANCA) nebo proti
specifickým bb. glomerulu
• GN mohou být buď výhradně manifestovány v
ledvině (kidney-restricted) nebo doprovázeny
systémovým onemocněním
(B1): IgA nefropatie (Bergerova choroba)
• IgAN je nejčastější primární GN celosvětově mezi pacienty
podstupujícími renální biopsii
― nicméně existují regionální rozdíly (genetika?, patogeny?, …)
― 30% postižených IgAN progreduje do renálního selhání během 20 let od
biopsie
• IgAN je důsledkem dysregulace imunitního systému u osob
s abnormální syntézou deglykosylovaného IgA1
• IgA má dva typy 1 a 2, typ 1 cirkuluje, za normálních okolností IgA na sliznici
neváže komplement (aby nedošlo k jejich poškození)
― vzestup cirkulujících galaktóza-deficientních IgA1 stimuluje autoimunitní
odpověď
― gd-IgA1 tvoří komplexy se specifickými autoprotilátkami, které se deponují
v glomerulech (typicky v mesangiu) a indukují zde jeho proliferaci a
expanzi
• mesangiální IgA depozice (společně s C3) je „hallmark“ IgAN
― morfologicky tudíž MPGN mesangioproliferativní
• spektrum klinické manifestace IgAN je velmi široké od náhodně
zjištěné asymptomatické mikroskopické hematurie až po rychle
progredující formy vedoucí k selhání ledvin
― nejběžnějším manifestací je nefritický syndrom, tj. hematurie a mírná
proteinurie a zachovalá funkce ledvin (norm. GFR)
― mediátory produkované aktivovanými mesangiálními bb. po stimulaci IgA
IK mohou dále působit poškození podocytů a tubulointersticia
IgA nefropatie (Bergerova choroba)
IgA nefropatie (Bergerova choroba)
(B2): Post-streptokoková GN (post-infekční GN)
(B3): Alportův syndrom – mutace kolagenu IV
• (a) Healthy glomerulus presents podocyte foot processes with slit diaphragms. The
mature GBM is composed of collagen α3α4α5 and laminin α5β2γ1. Albumin does not
filtrate pathologically into the urinary space.
• (b) In Alport glomerulus, podocyte foot effacement disrupts the podocyte structure and
slit diaphragms disappear. Immature forms of collagen and laminins are expressed in the
GBM as a compensatory mechanism. Albumin is lost pathologically due to increased
permeability.
Alportův syndrom – mutace kolagenu IV
(B4) Membranoproliferativní glomerulonefritida (MPGN)
• MPGN = mesangiocapillary glomerulonephritis
• MPGN is a pattern of glomerular injury
characterized by mesangial hypercellularity,
endocapillary proliferation, and GBM
thickening (double contour formation).
• The changes are due to the deposition of Igs,
complement factors, or both, in the glomerular
mesangium and along the glomerular capillary
walls
― Classification (electron microscopy)
• MPGN type 1 - subendothelial deposits) and
mesangial deposits (SLE lupus nephritis,
infections)
• MPGN type 2 – „dense deposit disease“ (DDD) –
subepithelial and intra-GDM deposits (C3
nephritic factor (C3NeF)
• The pathogenic variants include immune
complex/monoclonal Ig-mediated (e.g., from
infections, autoimmune diseases) and
complement-mediated MPGN.
• With multiple etiologies, the presentation and
clinical course vary. Presenting features can be
asymptomatic proteinuria and hematuria,
nephrotic syndrome, nephritic syndrome, or
chronic renal failure
• Definitive diagnosis requires renal biopsy,
although additional laboratory and imaging
tests may point to the associated disease.
(B4) Membranoproliferative glomerulonephritis (MPGN)
Classification based on immunofluorescence findings =
immune complex/monoclonal Ig vs. complement:
Sekundární GN (B4) SLE: lupusová nefritida (DPGN) jako
ukázka velmi heterogenní odpovědi na depozici imunokomplexů
• onemocnění SLE se rozvíjí ve dvou fázích
― (1) rozvoj chronické autoimunitní odpovědi při
narušení autotolerance, které se projeví přítomností
autoprotilátek a aktivací T-zprostředkované
autoimunity
• ta je namířena zejména proti nukleárním antigenům
jako chromatin a ribonukleoproteiny
• typický diagnostický laboratorní nález u SLE:
antinukleární protilátky
― (2) rozvoj imunokomplexového poškození tkání a
orgánů, které zodpovídá za klinickou manifestaci
(morbiditu a event. mortalitu)
• etiologicky souhra komplexu faktorů vč.
genetických a environmentálních a rovněž na
úrovni cílových orgánů
― např. ledvinných glomerulů
• SLE probíhá jako remitentně-relabující heterogenní
onemocnění s velmi různorodou závažností a
rozsahem orgánového postižení
― kůže, ledviny, klouby a příp. hematopoetický systém,
CNS a kardiovaskulární a respirační systém
• patogeneticky se v postižených orgánech uplatňuje
imunopatol. reakce III. typu imunokomplexová s
aktivací a komplementu a atrakcí efektorových bb.
(např. neutrofilů)
― ačkoliv je prakticky u všech pacientů se SLE možno
nalézt IK deponované v glomerulárním mesangiu,
pouze u 40–60% se rozvíjí glomerulonefritida, což
naznačuje důležitost lokálních faktorů a mediátorů
Rychle progredující („krescentická“) GN (RPGN)
• závažné akutní glomerulární postižení s obecně špatnou prognózou
― není specifickou etiologií GN ale specifickým histopatologickým obrazem a
klinickým průběhem
― často nasedá na anti-GBM (typ I), ANCA nebo IK GN
• rychlá ztráta funkce ledvin (GFR<50%) během krátká časové periody
(dny – týdny)
― pokud nezaléčena progreduje do akutního renálního selhání a příp. úmrtí
během týdnů
• pokud není renal replacement therapy (dialýza a Tx)
• tvorba glomerulárních „srpků“ (crescents) viditelných v LM
― crescenty jsou klasickou histopatologickou lézí u RPGN
― jsou tvořeny aktivovanými parietálními epitelovými bb. (PECs) na povrchu
Bowmanova pouzdra a jejich tvorba je spojena s rychlým poklesem GFR
• průběh
― ruptura glomerulární kapiláry
― průsak a extravazace fibrinu, makrofágů a fibroblastu do prostoru
Bowmanova pouzdra
― proliferace PECs
Tvorba „srpků“
Imunokomplexy: nefritický vs. nefrotický syndrom?
• oba syndromy mohou být způsobeny tvorbou a depozicí imunokomplexů a to
zejména při jejich nadměrné tvorbě nebo nedostatečném odstraňování
― imunitním systémem (fagocyty a komplement)
― játry (glomerulopatie velmi často provází jaterní onemocnění)
• poměr mezi množstvím antigenu a protilátky určuje velikost a tvar IK, což má
zásadní vliv na jeho další osud stejně jako izotyp zúčastněné protilátky – např.
IgG dobře aktivují komplement na rozdíl třeba od IgA, které komplement aktivují
málo (vedlo by to k poškození sliznic!)
― IK aktivují komplement (vazbou C1 v IK)
― IK opsonizují a tím zvyšují aktivitu fagocytujících bb. (např. neutrofilů)
― váží se na receptor Fc fragmentu Ig bb. adaptivní imunity (např. makrofágy a
dendritické)
• u glomerulopatií je rozhodující jejich lokalizace ve struktuře glom. filtrační
bariéry!!!
― sub-epiteliální IK deposice nalézaná u membranózní nefropatie vede k menší aktivaci
komplementu a tím k menší tvorbě anafylatoxinů a menší infiltraci zánětovými bb.
(signály nedosáhnou k cirkulujícím imunitním bb.)
• typicky se rozvíjí nefrotický syndrom
― sub-endotheliální IK deposice je spojena s rychlou a intenzivní zánětovou odpovědí
protože produkované anafylatoxiny lehce přichází do kontaktu s cirkulujícími bb.
• typicky se rozvíjí nefritický syndrom
• např. vzhledem k velkému spektru auto-antigenů a variabilitě IK u SLE není
překvapením obrovská variabilita orgánových postižení a konkrétně u
glomerulárního (lupusová nefritida) variabilita renálního fenotypu
― projevy mohou mít charakter nefrotický, nefritický nebo kombinace obou
Obecné funkční důsledky glomerulopatií
• ztráta nefronů vede k přetížení
zbývajících a další ztrátě (bludný
kruh)
• čím větší proteinurie, tím rychlejší
ztráta nefronů
• ztráta podocytů = glomeruloskleróza
• mesangio- nebo
membranoproliferace = útisk kapilár
GFR
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
nefritický
nefrotický