Munuaisaltaan: Koneet, Joka Keskittyy Virtsan Papilla

Yllättävää monille, tahdistimen virtsatie peristaltiikkaa sijoittuu munuaisten, lähellä aivokuoren-medullaarinen risteykseen (3). Seurauksena, munuaisaltaan (vuonna unipapillate nisäkkäät) ja munuaisten calyces (vuonna multipapillate eläimet), rytmisesti sopimus, pakottaa verta ja nestettä munuaisten papilla; kun lihas rentoutuu, nesteen ja veren paluu (17)., Ehdotamme, että munuainen papilla toimii pumppuna, kautta vuorotellen positiivisia ja negatiivisia paineita syntyy peristalttinen supistukset lantion seinämän. Vesi siirtyy kerätä kanavan soluja seurauksena pieni positiivinen hydrostaattinen paine seinille soluja, joka syntyy peristalttinen aalto työntää nestettä läpi keräämällä kanavat. Myöhemmin, neste liikkuu ulos soluista seurauksena negatiivinen paine syntyy, kun elastiset voimat laajentaa papilla aikana rebound, ja nestettä poistetaan interstitium, jonka vasa recta., Tämä malli käsittelee erityisesti nisäkkäitä, joilla on suhteellisen pitkä papilla. (Suurin virtsapitoisuus on nisäkkäillä, joilla on pisin papilla, jossa peristaltiikan odotetaan vaikuttavan eniten; KS.viite. 17).

nisäkkäät ja linnut ovat ainoat selkärankaiset, joiden tiedetään tuottavan väkevää virtsaa munuaisten medullaarisen vastavirran avulla (18)., Näillä kahdella vastavirtajärjestelmällä on kuitenkin toiminnallisia ja anatomisia eroja, jotka näyttävät liittyvän siihen, että linnut erittävät virtsahappoa, kun taas Nisäkkäät erittävät suurimman osan jätetypestään urean muodossa. Linnun munuaisissa ei ole urean kertymistä munuaismedullaan eikä virtsalle ole tilaa joutua kosketuksiin munuaismedullan kanssa, koska medullaa ympäröivät tiiviit sidekudoslevyt. Nisäkkäiden munuaisissa urean kertymisellä munuaisten medullaan on tärkeä rooli mekanismissa, joka keskittää virtsan keräyskanaviin., Lisäksi nisäkäsmedullaa ympäröi lihaksikas suppilon muotoinen lantioseinä (viikuna. 1A), joka jättää mutkikkaan virtsatilan munuaismedullan ja sisäseinän väliin.

tässä vaiheessa terminologiaa on tarpeen selventää. Munuaisessa, jossa on paljon papillaa, kuten ihmisen munuainen, jokaista papillaa ympäröi suppilomainen verhiö. Tämä vastaa niin sanottua munuaisen lantiota, jossa on vain yksi papilla., Ihmisen munuaisessa lantio on calycesin ja virtsanjohtimen välissä oleva lokero. Tämä osasto ei esiinny munuaisissa yhdellä papillalla, jossa lantio on virtsanjohtimen suora jatke.

munuaisaltaan seinämässä ja kalyyteissä on sileän lihassyiden pleksi. Unipapillaattisissa munuaisissa on kaksi erillistä kerrosta., Sisempi kerros sisältää kuituja, jotka ajaa valikoituja suuntiin, aseta lähellä sivusto, jossa lantion seinä liittyy pohjan papilla, ja ovat jatkuvia kanssa virtsanjohtimen sileän lihaksen; ulompi kerros on runsaasti innervated mutta on enemmän hajanainen ja kattaa vain munuaisaltaan, joka yhdistää paikoissa, joissa sisempi kerros, mutta lopulta päättyy äkillisesti risteyksessä virtsanjohdin (Fig. 2a; viite 7). Vaikka sileän lihaksen kerrokset kalikeaaliseinässä monipillaattisissa munuaisissa eivät ole yhtä erillisiä (Kuva., 2B), sisäkuidut taipumus lisätä lähellä risteyksen kalikeaaliseinä ja pohjan papilla, kun taas ulompi kuidut ulottuvat pidemmälle (musculus levator fornicis; Ref. 15), muodostaen paksuuntunut rengas ympärille tubulukset ja vasa recta että kurssi kohti papilla (Ringmuskel der Papille; Ref. 10). Sileät lihakset jatkuvat niin pitkälle kuin sidekudos liittyy kaaruaatti valtimoiden ja laskimoiden (peripyramidaalikuidut; Ref. 16)., Koordinoitu peristalttiset supistuminen nämä sileät lihakset voivat näin ollen käyttää rytminen pumppaus toiminta koko munuaisten ydin, toiminto, ehdotti ensimmäisenä Henle (10) mekanismi, edistää tyhjennys ne tubulukset sijaitsee munuaisnystyn.

nisäkkään munuaisaltaan ansiosta virtsa voi joutua kosketuksiin sisä-ja ulkoreunaisen medullan peittävän epiteelin kanssa., Unipapillaattinisäkkäiden munuaisten poikkileikkauksissa lantio näyttää ympäröivän vain sisempää medullaa ja olevan yksinkertaisen suppilon muotoinen. Lantionpohjan virtsatilat paljastavat kuitenkin sarjan lehtimäisiä laajennuksia (Kuva. 1 B). On valtava vaihtelu lantion tiloja, jotka vaihtelevat yksinkertainen suppilo muoto kaikkein laatia lantion laajennukset. Toissijaisia pusseja ja haureutta esiintyy kaikissa nisäkkäiden munuaistyypeissä. Ne ovat virtsatiloja, joissa virtsa voi koskettaa erittäin ohutta epiteeliä, joka peittää ulomman medullaarisen kudoksen (KS.viite. 13)., Jyrsijän munuaisen yksinkertaisessa poikkileikkauskaaviossa sisemmän medullan ja papillan voidaan nähdä roikkuvan lantiotilassa. Munuaismedullan vieressä on septumi, joka on jatkuva virtsanjohtimen kanssa. Jokaisessa väliseinässä on sarja pinnoja, jotka säteilevät kohti aivokuorta ja muodostavat haureudet. Pinnojen välissä väliseinän ulkoreuna on vapaa ja siinä on puoliluominen reuna. Tämän reunan takana sekundaaripussit ulottuvat väliseinän ja ulomman medullan väliin. Haureudet ulottuvat aivokuorelle asti., Kapillaareja sijaitsevat suoraan alla ohut epiteelin, ja on todennäköistä, että vaihto liuenneen aineen ja veden välillä tapahtuu näiden kapillaareja ja virtsa saavuttaa lantion laajennukset. Kehittää fornices hiekkaan rotta maksimoida mahdollisuus vaihtaa vesi ja liuenneita aineita, välillä virtsan lantion ja kapillaareja ulompi ydin. Ei kuitenkaan ole näyttöä siitä, että kyky keskittää virtsaa parantuisi nisäkkäillä monimutkaisimmilla ja monimutkaisimmilla lantionpidennyksillä., Pikemminkin, nämä rakenteet mahdollistavat eläinten vastata vesimyrkytys nopeasti madaltuminen liuenneen aineen kaltevuus pitkin munuaisten papilla (17).

urodynaamisia tapahtumia esiintyy munuaisaltaan

”munuaisallas ei ole jäykkä ja liikkumaton ontto tila. Tämä tosiasia on ollut tiedossa yli 55 vuotta….”(15), ja se kirjoitettiin vuonna 1940! Hamsteri on erityisen hyvin havainnointi urodynaamiset tapahtumia munuaisaltaan, koska se on yksi, melko pitkä papilla., Huolellisen poistamisen useita kerroksia rasvaa ja sidekudoksen, lihasten supistukset peripelvic seinä tulee näkyväksi erityisesti silloin, kun papilla on transilluminated, jonka kuituoptista valoa. Hamsterissa peristalttisten supistusten määrä on yleensä 13/min (17), kun taas miniatyyrisikojen määrä on 7/min (Mutta eristetyn sian munuaisen 12-13/min; Refs. 4 ja 20), 0,3 / min koiralla (mutta 13-17 / min eristetyllä koiran munuaisella; viite. 3 ja 6), ja 2-3/min ihmisillä (2). Tämä peristaltiikka vaikuttaa suuresti papillan kokoon ja muotoon., Muurien supistuessa papilla kapenee. Sen läpimitta pienenee peräti 20 prosenttia, jolloin poikkipinta-ala pienenee peräti 36 prosenttia. Tällä hetkellä peristalttinen aalto liikkuu kärjen ohi, papilla levenee ylöspäin. Keskimääräinen liike on ∼300 µm (17).

sileää lihasta on munuaisaltaan seinämässä papillan tyveen asti sekä unipapillaatissa että monipillaattisissa munuaisissa, mutta sitä ei esiinny itse papillassa (Kuva. 2)., Peristalttiseen supistukset ovat määräysvallassa sydämentahdistin sijaitsee ylimmässä osissa lantion (9), joka ohittaa hitaammin rytmejä olennaisia osia lantion seinään ja virtsajohdin.

virtsan liikkumista keräyskanavissa ja munuaispapillaa ympäröivässä lantiotilassa on mahdollista tutkia lihaksiston lantion seinämän peristalttisten supistusten aikana steinhausenin vuonna 1964 (19) käyttöön ottaman tekniikan avulla. Kun väriaine Lissamine Green SF injisoidaan laskimoon, se saavuttaa nopeasti munuaisten kapillaarit ja suodattuu glomerulusten., Se esiintyy pian munuaisen aivokuoren proksimaalisissa tubuluksissa. Koska se liikkuu kautta proksimaalisen tubulussolujen convolutions, väri haalistuu ensimmäisestä convolutions koska väriaine siirtyy silmukoita Henle. Värillinen neste palaa sitten distaalisiin tubuluksiin. Koska munuaisten tubuluksista on imeytynyt vettä uudelleen, väriaine on väkevämpää ja näyttää tummemmalta. Samanlainen sekvenssi näkyy munuaispapillassa. Väriaine esiintyy ensin hiussuonissa ja vasa rectassa. Kun se on suodatettu ja siirretty proksimaalisten konvolutioiden läpi, se näkyy Henlen silmukoissa., Vähitellen väriaine on poistettu silmukoita, ja sen jälkeen se on siirtynyt läpi distaalisen tubulukset se tulee kerätä tubulukset ja keräämällä kanavat. Jos väriainetta infusoidaan jatkuvasti, keräyskanavien läpi kulkeva virtsa pysyy vihreänä.

virtsa voi refluksoida munuaisaltaan sisään?

Virtsa jättäen kanavat Bellini kärjessä papilla on yleensä virtaus suoraan alas virtsajohdin jokaisen lantion supistuminen. Silloin tällöin papillan kärjen ympärillä on kuitenkin virtsapuhaltimia, jotka kylpevät lyhyesti alempana 50 µm virtsalla (17)., Tämä malli, jota kutsumme tipin refluksi, nähdään jatkuvan tai vähenevän virtsan virtauksen aikana. Kun virtsan virtausnopeus kasvaa nopeasti, havaitaan kuitenkin erilainen virtauskuvio. Virtsa ei enää virtaa suoraan alas virtsanjohdinta, kun se lähtee Bellinin kanavista. Sen sijaan virtsa lakaistaan lantioon, jossa se saavuttaa kaikki haureudet ja toissijaiset pussit. Seuraavan supistuksen aikana virtsa lakaistaan alas papillan yli ja päätyy virtsanjohtimeen. Tämä malli kutsutaan koko lantion refluksi.,

Koko lantion refluxes ovat fysiologisesti aiheuttama, kun korko virtsan virtaus kasvaa nopeammin kuin 0,05 µl/min2. Ne jatkuvat useita minuutteja sen jälkeen, kun virtaama ei enää kasva. Virtsan virtauksen noustessa virtsa laimenee ja sen osmolaalisuus vähenee. Lantionpidennyksiin huuhtoutuvalla virtsalla on siis pienempi osmolaliteetti kuin papillaarikudoksella. On osoitettu, että täydelliset lantion heijastimet vähentävät näissä olosuhteissa munuaismedullan osmolaliteettia ja ureapitoisuutta., Tämän seurauksena lantion refluxes voidaan lyhentää aikaa, joka kuluu veden diureesi kehittää seuraava suuri saanti vettä. Tämä voi olla erityisen hyödyllistä aavikkoeläimille, jotka juovat suuria määriä vettä määräajoin ja siksi on voitava laimentaa virtsaa nopeasti välttää vesimyrkytys (17).

peristaltiikka kuljettaa virtsaa boluksena alas virtsanjohtimen

jokainen munuaiskiven läpäissyt tietää, että virtsanjohdin myös supistuu peristalttisesti., Virtsanjohtimeen tuleva virtsa virtaa kohti rakkoa boluksissa, virtsanjohdin suljetaan jokaisen boluksen edessä ja takana. Alhaisilla virtsan virtausnopeuksilla bolukset ovat lyhyitä; korkeammilla virtausnopeuksilla bolukset pitenevät, mutta bolusten lineaarinen nopeus pysyy muuttumattomana. Näin ollen virtausjohto on hyvin erilainen kuin kiinteän halkaisijan putken virtaus, jossa lineaarinen nopeus muuttuisi suoraan suhteessa virtausnopeuteen. Kun virtsan virtaus kasvaa edelleen, bolusten pituudet jatkavat kasvuaan, kunnes virtsanjohdin täytetään toisesta päästä toiseen (17).,

Peristalttiset voimia keskittyä virtsaa

Kuten peristalttinen aalto liikkuu alas munuaisten papilla, virtsa on ajanut läpi papillaarisen kokoojaputkissa boluksena. Supistuksen aikana kiinnitetyn papillan kevyet mikrograafit osoittavat, että keräyskanavat ovat kiinni (Kuva. 3A) mutta, että ne ovat auki, kun lantion seinä on rento (Kuva. 3 B). Kuten virtsanjohtimen kohdalla, keräyskanavat ovat normaalisti tyhjiä ja kiinni boluksen takana. Bolus on lyhyt alhaisen virtsan virtausnopeuden aikana; keräyskanavat pysyvät tyhjinä, kunnes seuraava bolus työnnetään läpi., Pienellä virtsan virtausnopeudella ne voivat olla tyhjinä jopa 95% ajasta, jolloin neste on kosketuksissa keräyskanavan epiteelin kanssa vain lyhyesti. Peristalttisen aallon lineaarinen nopeus on 1,6 mm / s ja vastaa lyhyen boluksen nopeutta. Suuremmilla virtsan virtausnopeuksilla bolus on pidempi, koska virtsanerityksen perusteella määräytyvän etureunan nopeus on pienempi kuin peristalttisen aallon nopeus, joka työntää peristalttista reunaa; suurimmilla virtausnopeuksilla keräyskanavat ovat tyhjiä vasta, kun peristalttinen aalto liikkuu papillan yli., Niinpä kontaktiaika pitenee paradoksaalisesti (tai virtsan keskimääräinen lineaarinen nopeus keräyskanavissa on hitaampi) suuremmilla virtausnopeuksilla verrattuna alhaiseen virtsan virtausnopeuteen.

kun peristalttinen supistuminen liikkuu papillaa pitkin, keräyskanavan neste työntyy kanavien läpi suuremmalla nopeudella kuin nopeus, jolla neste muodostuu, mikä lisää kanavien seinämässä olevaa hydrostaattista painetta. Alhaisen virtsantuotannon aikana vain puolet terminaalin keräyskanavan nesteestä poistuu papillasta Bellinin kanavista., Jäljelle jäävä tilavuus imeytyy keräyskanavan epiteelisoluihin, joiden tilavuudet suurenevat kunkin peristalttisen supistuksen aikana suunnilleen keräyskanavan lumenista imeytyneen nesteen tilavuudella. Kun supistuminen kulkee, kerääminen kanavat lähellä takana virtsan bolus (17).

Ostia Bellinin kanavista on yleensä patentti (Kuva. 3C)mutta usein näyttää sisältävän prolapsed medullary kudosta munuaisissa lihavia kaneja (Kuva., 3D), lihavuus on ominaista vaatimaton valtimoverenpainetauti (+11 mmHg näillä kaneilla ja vastaava nousu lihavilla koirilla ja ihmisillä), kohonnut munuaisten interstitiaalinen hydrostaattinen paine (19 vs. 9 mmHg lihavilla vs. vähärasvaisilla koirilla) ja huomattavasti laajennettu sisäinen medullaarinen intertitium (kaneilla, koirilla ja ihmisillä; Ref. 5)., Näin laajennettu intersistitium voi tarjota normaalia suuremman resistenssin keräyskanavien läpi kulkevalle peristalttiselle nesteruuhkalle, mikä lisää interstitiaalista painetta munuaisparenkyymissä ja johtaa valtimopaineen lisääntymiseen systeemisesti sekä medullaarisen sisällön esiinluiskahdukseen ostiasta.

Henlen silmukat tyhjennetään myös osittain lantion supistumisen aikana. Tämä näkyy Lissamiini Green SF: n bolus-injektion jälkeen, kun silmukoiden neste muuttuu tilapäisesti vihreäksi., Jokainen supistuminen näyttää puristavan nesteen silmukoista, jolloin osa nesteestä työntyy taaksepäin ja loput kohti kärkeä.

lantion seinämän peristalttiset supistukset vaikuttavat voimakkaasti papillaarisen veren virtaukseen. Lantioseinämän sisällä oleva papilla kalpenee, kun seinä supistuu sen ympärille hiussuonien kaventuessa jokaisen supistuksen aikana. Tarkalla tarkkailulla mikroskoopilla voidaan nähdä, että veren virtaus pysähtyy ajoittain ja siirtyy sitten hetkeksi taaksepäin laskeutuvissa hiussuonissa., Mittaukset ovat osoittaneet, että veren virtaus pysähtyy ∼30% ajasta. Kevyt ja electron micrographs munuaisten pötsinystyt kiinteä lopussa supistuminen ovat osoittaneet, että kapillaareja, sekä silmukoita Henle ja kokoojaputkissa, olivat kaikki tiiviisti suljettuna, kun taas ne, alkaen rento pötsinystyt olivat kaikki auki. Tämä ajoittainen virtaus voi auttaa säilyttämään osmoottisen gradientin pitkin munuaispapillaa, koska jatkuva virtaus johtaisi papillaariliuosten poistumiseen (17).,

Papilla rebound siirtää vettä vasa recta

peristalttiseen supistukseen sekä pakkaa että venyttää papillaa, jolloin se pitenee ja kapenee. Varhaisen rentoutumisjakson (1 s) aikana papilla levähtää lyhyempään ja laajempaan rentoon muotoonsa. Kokoojaputkissa aluksi jäädä kiinni, mutta vesi liikkuu ulos soluista osaksi interstitium, koska negatiivinen hydrostaattinen paine syntyy elastiset ominaisuudet interstitiaalinen matriisi., Koska nouseva vasa recta ovat kytkettyinä muihin rakenteisiin, ne avataan, kun kudos laajenee aikana rebound, sallii veden tulla (14). Pian veri palaa vasa rectaan, ensin alenevaan ja sitten nousevaan vasa rectaan työntäen pitkin vasan rectaan intersitiumista tullutta vesipatsasta. Tällä hetkellä putkimainen neste palaa myös Henlen silmukoihin.

myöhäisessä relaksaatiossa (2 s) kerätään kanavat auki, kun virtsa virtaa niihin ylhäältä., Loput rakenteet toimivat edelleen normaalisti, muoto papilla ennallaan, vasa recta auki veren virtausta, ja silmukoita Henle auki nestettä edelleen virrata niiden kautta.

lantioseinä on peristaltiikan

kannalta välttämätön, jos lantion seinämä resektii, kapillaarien verenkierto on jatkuvaa ja virtaus Henlen silmukoissa ja keräyskanavien läpi on myös keskeytymätöntä., Samoin jos vahingoittumaton lantio halvaantuu paikallispuudutuksessa, virtsajohdin peristaltiikka irtoaa lantiosta ja lantio halvaantuu. Virtaukset keräyskanavissa, Henlen silmukoissa ja vasa rectassa ovat nyt jatkuvia, kuten silloin, kun lantioseinä poistuu tai halvaantuu. Fysiologiset havainnot ovat osoittaneet, että kun lantion seinä on poistettu tai halvaantunut, osmolaliteetti ja natriumin pitoisuus papillaarisen kudos vähenee merkittävästi (17).,

mekanismit, joiden avulla virtsa konsentroituu papillaan

virtsan konsentraatioksi keräyskanaviin, vesi on poistettava keräyskanavista ylimääräisinä liukoina. Osa tämä veden poisto on aiheuttanut kertymistä aineen. vuonna papillaarisen interstitium, seurauksena ioni-liikenteen, joka tapahtuu, ulompi ydin. Matemaattiset mallit eivät kuitenkaan pysty selittämään joidenkin eläinten saavuttamia todellisia pitoisuuksia (12, 13). Tässä esitelty malli (kuva., 4) ehdottaa, että lantion seinämän peristaltiikan tuottama hydrostaattinen paine edistää veden poistamista keräyskanavan lumenista neljässä vaiheessa. Ensinnäkin peristalttisen supistumisen voima siirtää virtsan boluksen paitsi keräyskanavaa pitkin myös kanavaa reunustaviin soluihin(Kuva. 4 A). Toiseksi reboundin aikana kehittyvät negatiiviset interstitiaalipaineet pyrkivät siirtämään vettä epiteelisoluista interstitiumiin. Kolmanneksi, tethered nouseva vasa recta taipumus avata ennen muita rakenteita (Kuva. 4B; viite, 14), joka tuottaa negatiivisen intravaskulaarisen hydrostaattisen voiman ja vetää interstitiaalinestettä lumeniin. Neljänneksi, nouseva vasa recta on epätavallisen suuri hydraulinen läpäisevyys ja alhainen heijastuskerroin albumiiniin (14), joka mahdollistaa verisuonten käyttöönottoa sekä suuria ja pieniä osmotically aktiivinen particless. Yhdessä nämä neljä vaihetta muodostavat erittäin tehokkaan mekanismin interstitiaalisen nesteen siirtämiseksi pois medullasta minkä tahansa hydrostaattisen tai osmoottisen gradientin osalta.

mallin rakenne poikkeaa muista ehdotetuista mekanismeista. Mikä tärkeintä, se ei ole ajan jatkuva toiminto, vaan munuaisaltaan supistusten fyysiset seuraukset on integroitava koko peristalttisen syklin ajaksi veden kuljettamiseksi. Toiseksi termodynaaminen energia ei ole peräisin papillan ATP-tai ionigradienteista., Tämä on onnekasta, koska kudoksella näyttäisi olevan niukat energiavarastot: verenkierto on hidasta, hapen osapaine on alhainen (<10 Torr), mitokondrioita on vähän ja suurin osa energiasta saadaan anaerobisesta glykolyysistä (8). Sen sijaan ehdotamme, että termodynaaminen energia saadaan ulkoisesta lähteestä eli sileän lihaksen supistumisesta munuaisaltaan runsaassa verisuonittuneessa seinämässä. Kolmanneksi tietyt ehdotetut mekanismit edellyttävät, että interstitiaaliosastoilla on kiinteä tilavuus tai että munuaisten papilla on alhainen vaatimustenmukaisuus (12, 14)., Itse asiassa, munuaisten papilla on oltava hyvin yhteensopiva, jossa ei ole kapselia ja vähän kollageenia. Sen sijaan ehdotamme, että säännölliset supistukset munuaisten lantion seinään valvoa vakio tilavuus, rytmisesti liikkuvat nestettä kerätä kanavat osaksi nouseva vasa recta.

tämä malli ei käsittele eksplisiittisesti Henlen silmukoita, vaikka niiden sisältö tyhjennetään peristaltiikan avulla paljolti keräyskanavien tapaan., Se ei myöskään käsittele soluuttien kuljetusta eikä puhtaan veden toistuvien liikkeiden dynaamista vaikutusta papillaariseen interstitiumiin akvaporiinikanavien suulla, joka voi muuttaa kyseisen tilan täyttävien proteiinien, hyaluronaanin ja proteoglykaanien fysikaalis-kemiallista luonnetta. Odotamme, että nykyisten tekniikoiden soveltaminen alkaa selventää näitä munuaisten urodynaamisen toiminnan piirteitä.