A Vesemedence: Gép, Hogy Koncentrátumok Vizelet, a Papilla

Meglepő, hogy számos, a pacemaker a ureteral perisztaltika rejlik a vese, közel a kérgi-medulláris junction (3). Ennek következtében a vesemedence (egypetéjű emlősökben) és a vesemedence (többpapillátos állatokban) ritmikusan összehúzódik, a vese papillájából vért és folyadékot kényszerít; amikor az izom ellazul, a folyadék és a vér visszatér (17)., Javasoljuk, hogy a vese papilla szivattyúként működik, a medencefal perisztaltikus összehúzódásai által generált váltakozó pozitív és negatív nyomáson keresztül. A víz a sejtek falaira gyakorolt kis pozitív hidrosztatikus nyomás következtében belép a gyűjtőcsatornába, amelyet a perisztaltikus hullám generál, amely a folyadékot a gyűjtőcsatornákon keresztül nyomja. Ezt követően a folyadék a rebound során a papillát tágító rugalmas erők által generált negatív nyomás következtében távozik a sejtekből, a folyadékot pedig a vasa recta eltávolítja az interstitiumból., Ez a modell leginkább olyan emlősökkel foglalkozik, amelyek viszonylag hosszú papillával rendelkeznek. (A legmagasabb vizeletkoncentráció a leghosszabb papillával rendelkező emlősökben található, ahol a perisztaltikának várhatóan a legnagyobb hatása van; lásd Ref. 17).

az emlősök és a madarak az egyetlen gerincesek, amelyekről ismert, hogy koncentrált vizeletet termelnek vese-medulláris ellenáramrendszer segítségével (18)., Ez a két ellenáramú rendszer azonban funkcionális és anatómiai eltéréseket mutat, amelyek összefüggnek azzal, hogy a madarak húgysavat választanak ki, míg az emlősök hulladékuk nagy részét karbamid formájában ürítik ki. A vesemedencékben nincs karbamid-felhalmozódás a vese medullában, és nincs hely a vizeletnek a vese medullával való érintkezésére, mivel a medullát szoros kötőszöveti lapok veszik körül. Az emlős vesékben a vese medullában a karbamid felhalmozódása fontos szerepet játszik abban a mechanizmusban, amely a vizeletet a gyűjtőcsatornákba koncentrálja., Továbbá, az emlős vese medulla körül egy izmos tölcsér alakú medencefal (ábra. 1A), amely a vese medulla és a medencefal belseje között bonyolult húgyúti teret hagy.

Ezen a ponton tisztázni kell a terminológiát. A vesében sok papillával, például emberi vesével, minden papillát tölcsér alakú csésze vesz körül. Ez megfelel annak, amit a vesében lévő medencének csak egy papillával nevezünk., Az emberi vesében ez a rekesz a calyces és az ureter között, amelyet medencének neveznek. Ez a rekesz nincs jelen a vesékben egy papillával, ahol a medence az ureter közvetlen kiterjesztése.

simaizomrostok plexusa található a vesemedence és a calyces falában. Két különálló réteg létezik az unipapillate vesékben., A belső réteg tartalmaz szálak futnak, különböző irányban helyezze be a helyszín közelében, ahol a kismedencei falhoz csatlakozik az alap a papilla, illetve folyamatos a ureteral simaizom; a külső réteg gazdagon innervated de több, diffúz, illetve azokat csak a vesemedence, a készüléket olyan helyeken, ahol a belső réteg, de végre véget hirtelen a kereszteződésnél, a húgyvezeték (Fig. 2a; Ref. 7). Bár a simaizom rétegei a calicealis falban a multipapillate vesékben nem olyan különbözőek (ábra., 2B), a belső rostok hajlamosak a kalicealis fal és a papilla tövének közelében helyezkedni, míg a külső rostok tovább nyúlnak (musculus levator fornicis; Ref. 15), megvastagodott gyűrűt alkotva a tubulusok és a vasa recta körül a papilla felé vezető úton (a Ringmuskel der Papille; Ref. 10). A simaizmok addig folytatódnak, amíg az íves artériákhoz és vénákhoz kapcsolódó kötőszövet (peripiramidális rostok; Ref. 16)., Ezeknek a simaizmoknak az összehangolt perisztaltikus összehúzódása tehát ritmikus pumpáló hatást fejthet ki az egész vese medullára, amelyet Henle (10) először javasolt mechanizmusként a vese papillában található tubulusok ürítésének elősegítésére.

az emlős vesemedence lehetővé teszi, hogy a vizelet érintkezzen a belső és külső vesemedencét borító epitéliummal., Az unipapillate emlős vesék keresztmetszeteiben a medence úgy tűnik, hogy csak a belső medullát veszi körül, és egyszerű tölcsér alakú. A kismedencei húgyúti tér öntvényei azonban egy sor levélszerű kiterjesztés jelenlétét mutatják (ábra. 1B). A kismedencei terekben óriási eltérések vannak, amelyek az egyszerű tölcsér alakjától a legbonyolultabb kismedencei kiterjesztésekig terjednek. Másodlagos tasakok és paráznák találhatók az emlős vese minden típusában. Ezek olyan húgyúti terek, amelyekben a vizelet kapcsolatba léphet a nagyon vékony epitéliummal, amely a külső medulláris szövetet fedezi (lásd Ref. 13)., A rágcsáló vese egyszerű keresztmetszeti vázlatában a belső medulla és a papilla látható, hogy a medencetérben lóg. A vese medulla mellett a szeptum, amely folyamatos az ureterrel. Mindegyik septumnak van egy sor küllője, amelyek a kéreg felé sugároznak, és a paráznákat alkotják. A küllők között a szeptum külső pereme szabad, félhold alakú él. Ezen él mögött a szekunder tasakok nyúlnak ki a septum és a külső medulla között. A paráznák egészen a kéregig érnek., A kapillárisok közvetlenül a vékony hám alatt helyezkednek el, és valószínű, hogy az oldott anyag és a víz cseréje történik a kapillárisok és a kismedencei kiterjedést elérő vizelet között. A homokpatkányban kialakult bonyolult paráznaság lehetővé teszi a víz és az oldott anyagok cseréjét a medence vizelete és a külső medulla kapillárisai között. Nincs azonban bizonyíték arra, hogy a vizelet koncentrálási képessége a legkomplikáltabb és legbonyolultabb kismedencei kiterjesztésekkel rendelkező emlősökben fokozódna., Inkább ezek a struktúrák lehetővé teszik az állatok számára, hogy reagáljanak a vízmérgezésre azáltal, hogy gyorsan simítják az oldott gradienst a vese papilla mentén (17).

urodinamikus események fordulnak elő a vesemedencében

” a vesemedence nem merev és mozdulatlan üreges tér. Ez a tény már ismert, több mint 55 éve….”(15), és ezt 1940-ben írták! A hörcsög különösen alkalmas a vesemedence urodinamikai eseményeinek megfigyelésére, mivel egyetlen, meglehetősen hosszú papilla van., Több réteg zsír és kötőszövet gondos eltávolítása után láthatóvá válnak a peripelvikus fal izomösszehúzódásai, különösen akkor, ha a papillát fiberoptikus fény transzillumálja. A hörcsögben a perisztaltikus összehúzódások aránya általában 13 / perc (17), szemben a miniatűr sertések 7 / percével (de 12-13 / perc izolált sertés vesében; Refs. 4 és 20), 0,3/perc kutyában (de 13-17 / perc izolált kutya vesében; Refs. 3 és 6), és 2-3/perc emberekben (2). Ez a perisztaltika mély hatást gyakorol a papilla méretére és alakjára., Ahogy a fal összehúzódik, a papilla szűkül. Átmérője 20% – kal csökken, ami azt jelenti, hogy a keresztmetszeti terület 36%-kal csökken. Abban a pillanatban, amikor a perisztaltikus hullám elhalad a csúcsán, a papilla felfelé emelkedik. Az átlagos mozgás ∼300 µm (17).

a simaizom a vesemedence falában található a papilla alapjáig mind az unipapillate, mind a multipapillate vesékben, de nem található meg a papillában (ábra. 2)., A perisztaltikus összehúzódásokat a medence legfelső részén (9) elhelyezkedő pacemaker szabályozza, amely felülírja a medencefal és az ureter szakaszaihoz tartozó lassabb ritmusokat.

a vizelet mozgását a gyűjtőcsatornákban és a vese papillát körülvevő kismedencei térben az izmos medencefal perisztaltikus összehúzódásai során a Steinhausen által 1964-ben bevezetett technika alkalmazásával lehet tanulmányozni (19). Amikor a lissamine Green SF festéket intravénásan adják be, gyorsan eléri a vese kapillárisait, majd a glomerulusok szűrik., Hamarosan megjelenik a vese kortikális felületén lévő proximális tubulusokban. Ahogy áthalad a proximális tubulus konvolúciókon, a szín elhalványul az első konvolúcióktól, amikor a festék belép a Henle hurkaiba. A színes folyadék ezután visszatér a disztális tubulusokba. Mivel a vesetubulusokból vízfelszívódás történt, a festék koncentráltabb, sötétebbnek tűnik. Hasonló szekvencia látható a vese papillában. A festék először a kapillárisokban és a vasa recta-ban jelenik meg. Miután leszűrték, majd a proximális konvolúciókon keresztül mozgatták, Henle hurkaiban jelenik meg., Fokozatosan a festék kitisztul a hurkokból, majd a disztális tubulusokon való áthaladás után belép a gyűjtőcsövekbe és a gyűjtőcsatornákba. Ha a festéket folyamatosan infundálják, a gyűjtőcsatornákon áthaladó vizelet zöld marad.

A vizelet visszafolyhat a vesemedencébe?

a Bellini csatornáit a papilla csúcsán elhagyó vizelet általában minden kismedencei összehúzódás után közvetlenül az ureterbe áramlik. Időnként azonban a vizelet a papilla hegye körül kiürül, röviden fürdve az alsó 50 µm-t vizelettel (17)., Ez a minta, amelyet tip refluxnak nevezünk, állandó vagy csökkenő vizeletáramlás során látható. Amikor a vizelet áramlási sebessége gyorsan növekszik, más áramlási mintát látunk. A vizelet már nem folyik közvetlenül az uréteren, mivel elhagyja a Bellini csatornáit. Ehelyett a vizelet a medencébe kerül, ahol eléri az összes paráznát és másodlagos tasakot. A következő összehúzódás során a vizeletet a papilla fölé söpörjük, majd belépünk az ureterbe. Ezt a mintát teljes kismedencei refluxnak nevezzük.,

a teljes kismedencei reflexek fiziológiailag indukálódnak, amikor a vizelet áramlási sebessége gyorsabban növekszik, mint 0, 05 µl/min2. Néhány percig folytatják, miután az áramlási sebesség már nem növekszik. A növekvő vizeletáramlás során a vizelet hígabbá válik, ozmolalitása csökken. A vizelet a kismedencei kiterjesztésekbe söpört, így alacsonyabb ozmolalitással rendelkezik, mint a papilláris Szövet. Kimutatták, hogy a teljes kismedencei reflexek ilyen körülmények között csökkentik a vese medulla ozmolalitását és karbamidkoncentrációját., Ennek következtében a kismedencei refluxok lerövidíthetik azt az időt, amíg a víz diurézis kialakul egy nagy vízbevitelt követően. Ez különösen hasznos lehet azoknak a sivatagi állatoknak, amelyek rendszeresen nagy mennyiségű vizet isznak, ezért képesnek kell lenniük a vizelet azonnali hígítására a vízmérgezés elkerülése érdekében (17).

A perisztaltika a vizeletet bolusként szállítja le a húgyvezetéken

bárki, aki vesekővel telt el, tudja, hogy az ureter perisztaltikusan is összehúzódik., Az ureterbe belépő vizelet bolusokban a hólyag felé halad, az ureter pedig minden egyes bolus előtt, mögött zárva van. Alacsony vizelet áramlási sebességnél a bolusok rövidek; magasabb áramlási sebességnél a bolusok hosszabbak lesznek, de a bolusok lineáris sebessége változatlan. Így az ureter áramlása nagyon különbözik a rögzített átmérőjű csőben lévő áramlástól, ahol a lineáris sebesség az áramlási sebesség közvetlen arányában változik. Ahogy a vizeletáram tovább növekszik, a bolusok hossza tovább növekszik, amíg az ureter egyik végétől a másikig (17) meg nem töltődik.,

Perisztaltikus erőket koncentrálni, vizelet

a perisztaltikus hullám mozog a vese papilla, a vizelet átnyomni a papilláris gyűjtése csatornák bolus. A összehúzódás során rögzített papilla könnyű mikrográfjai azt mutatják, hogy a gyűjtőcsatornák zárva vannak (ábra. 3A), de a medence falának lazításakor nyitva vannak (ábra. 3B). Az ureterhez hasonlóan a gyűjtőcsatornák általában üresek, a bolus mögött zárva vannak. A bolus rövid az alacsony vizeletáramlási sebesség alatt; a gyűjtőcsatornák üresek maradnak, amíg a következő bolus át nem tolódik., Alacsony vizeletáram mellett az idő 95% – ában üresek lehetnek, a folyadék csak rövid ideig érintkezik a gyűjtőcsatorna epitéliumával. A perisztaltikus hullám lineáris sebessége 1,6 mm / s, egyenlő a rövid bolus sebességével. A magasabb vizelet áramlási sebesség, a bolus hosszabb, mert a sebessége az élvonalbeli, amelynek meghatározása a vizeletben termelés alacsonyabb, mint a sebesség, a perisztaltikus hullám nyomja a hátsó él; a legnagyobb áramlási sebesség, a közös csatornák üres, csak akkor, ha a perisztaltikus hullám mozog a papilla., Így paradox módon az érintkezési idő hosszabb (vagy a vizelet átlagos lineáris sebessége a gyűjtőcsatornákban lassabb), magasabb áramlási sebességgel, mint az alacsony vizeletáram.

a perisztaltikus összehúzódás mozog lefelé a papilla, a gyűjtő csatorna folyadék tolta át a csatornák, a sebesség nagyobb, mint a sebesség, amellyel a folyadék képződik, így növelve a hidrosztatikus nyomás, a falat, a csatornák. Alacsony vizelettermelés esetén a terminális gyűjtőcsatornában lévő folyadéknak csak a fele távozik a papillából a Bellini csatornáiból., A fennmaradó térfogat felszívódik a gyűjtőcsatorna hámsejtjeibe, amelynek térfogatát körülbelül a gyűjtőcsatorna lumenéből felszívódó folyadék térfogata növeli minden perisztaltikus összehúzódás során. Ahogy a összehúzódás áthalad, a csatornák összegyűjtése a vizelet bolus mögött (17).

Ostia a csatornák Bellini általában szabadalmi (ábra. 3C), de gyakran úgy tűnik, hogy az elhízott nyulakból származó vesékben prolapsált medulláris szövetet tartalmaz (ábra., 3D), az elhízást az artériás hipertónia mérsékelt foka jellemzi (+11 Hgmm ezekben a nyulakban és hasonló emelkedés az elhízott kutyákban és emberekben), emelkedett vese interstitialis hidrosztatikus nyomás (19 vs. 9 Hgmm elhízott vs. sovány kutyákban), valamint jelentősen kiterjesztett belső medulláris interstitium (nyúlban, kutyában és emberben; Ref. 5)., Így a kiterjesztett interstitium a szokásosnál nagyobb ellenállást biztosíthat a folyadék perisztaltikus rohanásával szemben a gyűjtőcsatornákon keresztül, ami növeli a vese parenchyma interstitialis nyomását, és szisztematikusan megnöveli az artériás nyomást, valamint a medulláris tartalom prolapsusát az ostia-ból.

a Henle hurkait részben kiürítik a kismedencei összehúzódás során is. Ez látható a Lissamine Green SF bolus injekciója után, amikor a hurkokban lévő folyadék átmenetileg zöld színűvé válik., Úgy tűnik, hogy minden összehúzódás kiszorítja a folyadékot a hurkokból, néhány folyadékot retrográd módon, a maradékot pedig a csúcs felé tolva.

a medencefal perisztaltikus összehúzódása mélyen befolyásolja a papilláris véráramlást. A medencefal belsejében lévő papilla sápadtvá válik, amikor a fal körül összehúzódik, a kapillárisok minden összehúzódás során szűkülnek. A mikroszkóp alatt végzett szoros megfigyelés során látható, hogy a véráramlás időszakosan leáll, majd röviden retrográdul mozog a csökkenő kapillárisokban., A mérések azt mutatták, hogy a véráramlás leáll ∼az idő 30% – a. A kontrakció legvégén rögzített vese papillák fény-és elektronmikrográfiái azt mutatták, hogy a kapillárisok, valamint a Henle és a gyűjtőcsatornák hurkai mind szorosan záródtak, míg a nyugodt papillák mindegyike nyitva volt. Ez az időszakos áramlási minta segíthet megőrizni az ozmotikus gradienst a vese papilla mentén, mivel a folyamatos áramlás a papilláris oldatok fokozott eltávolítását eredményezné (17).,

Papilla rebound mozgatja a vizet a vasa recta

a perisztaltikus összehúzódás mind tömöríti, mind megnyújtja a papillát, ezáltal hosszabb és keskenyebb lesz. A korai relaxációs periódus (1 s) alatt a papilla rövidebb, tágabb nyugodt formájára tér vissza. A gyűjtőcsatornák kezdetben zárva maradnak, de a víz a sejtekből az interstitiumba kerül az interstitiális mátrix rugalmas tulajdonságai által generált negatív hidrosztatikus nyomás miatt., Mivel a növekvő vasa recta más struktúrákhoz van kötve, kinyílnak, amikor a szövet kibővül a visszapattanás során, lehetővé téve a víz bejutását (14). Hamarosan vér visszatér a vasa recta, először a csökkenő, majd növekvő vasa recta, nyomja végig az oszlop a víz, hogy belépett a vasa recta az az interstitium. Ebben az időben a csőszerű folyadék visszatér a Henle hurkaihoz is.

a késői relaxációban (2 s)a csatornák összegyűjtése nyitva van, amikor a vizelet felülről áramlik be., A fennmaradó struktúrák továbbra is normálisan működnek, a papilla alakja változatlan, a vasa recta véráramlással nyílik meg,a Henle hurkait pedig folyadékkal nyitják meg.

A kismedencei fal szükséges perisztaltika

Ha a kismedencei fal vágnia, a véráramlást a kapillárisok folyamatos, valamint az áramlás a hurkok a Henle keresztül a gyűjtő csatornák is megszakítás nélkül., Hasonlóképpen, ha a helyi érzéstelenítő megbénítja az ép medencét, az ureterális perisztaltika a medencéből leválasztódik, a medence pedig megbénul. A gyűjtőcsatornákban, a Henle hurkaiban és a vasa recta-ban lévő áramlások most folyamatosak, mint amikor a medencefalat eltávolítják vagy megbénítják. A fiziológiás eredmények azt mutatták, hogy a medencefal eltávolításakor vagy lebénulásakor a papilláris Szövet ozmolalitása és nátriumkoncentrációja jelentősen csökken (17).,

Mechanizmusok koncentrálni, hogy a vizelet a papilla

koncentrálni a vizelet gyűjtése csatornák, a vizet el kell távolítani a gyűjtő csatornák meghaladja a lakosságot. A víz eltávolításának egy részét a papilláris interstitiumban lévő oldott anyagok felhalmozódása okozza, ami a külső medullában előforduló ionszállítás következménye. A matematikai modellek azonban nem tudják megmagyarázni az egyes állatok által elért tényleges koncentrációkat (12, 13). Az itt bemutatott modell (ábra., 4) azt javasolja, hogy a medencefal perisztaltikája által generált hidrosztatikus nyomás négy lépésben hozzájárul a víz eltávolításához a gyűjtőcsatorna lumenéből. Először is, a perisztaltikus összehúzódás ereje nemcsak a gyűjtőcsatornán, hanem a csatorna bélésében lévő sejtekbe is mozgatja a vizelet bolusát (ábra. 4A). Másodszor, a rebound során kialakuló negatív interstitialis nyomás a hámsejtekből az interstitiumba mozgatja a vizet. Harmadszor, a lekötött emelkedő vasa recta általában nyitott előtt más struktúrák (ábra. 4b; Ref., 14), negatív intravaszkuláris hidrosztatikus erőt generálva, intersticiális folyadékot húzva a lumenbe. Negyedszer, a felemelkedő vasa recta szokatlanul nagy hidraulikus permeabilitással és alacsony visszaverődési együtthatóval rendelkezik az albuminhoz (14), lehetővé téve mind a nagy, mind a kis ozmotikusan aktív részecskék vaszkuláris felvételét. Együtt, ezek a négy lépést jelentenek hatékony mechanizmus a mozgás interstitialis folyadék a medulla az adott hidrosztatikus vagy ozmotikus gradiens.

a modell szerkezete eltér a többi javasolt mechanizmustól. A legfontosabb, hogy ez nem az idő folyamatos funkciója; ehelyett a vese kismedencei összehúzódások fizikai következményeit egy teljes perisztaltikus ciklusra kell integrálni a víz szállításához. Másodszor, a termodinamikai energia nem származik ATP vagy ionos gradiensek belül papilla., Ez szerencsés, mert úgy tűnik, hogy a szövetnek kevés energiatartaléka van: a véráramlás lassú, az oxigén részleges nyomása alacsony (<10 Torr), a mitokondriumok kevés, és a legtöbb energia anaerob glikolízisből származik (8). Ehelyett azt javasoljuk, hogy a termodinamikai energia külső forrásból származik, nevezetesen a simaizom összehúzódásából a vesemedence gazdag vaszkularizált falában. Harmadszor, bizonyos javasolt mechanizmusok megkövetelik, hogy az intersticiális rekeszek rögzített térfogatúak legyenek, vagy hogy a vese papilla alacsony megfelelőséggel rendelkezzen (12, 14)., Valójában a vese papilla nagyon megfelelőnek kell lennie, nincs kapszula és kevés kollagén. Ehelyett azt javasoljuk, hogy a vesemedence falának időszakos összehúzódása állandó térfogatot biztosítson, ritmikusan mozgó folyadékot a gyűjtőcsatornákból a növekvő vasa recta-ba.

Ez a modell nem foglalkozik kifejezetten a Henle hurkaival, bár tartalmukat a perisztaltika üríti ki, mint a gyűjtőcsatornákat., Nem foglalkozik az oldott anyagok szállításával, sem a tiszta víz ismételt mozgásának dinamikus hatásával a papilláris interstitiumba az aquaporin csatornák szájánál, olyan fluxus, amely megváltoztathatja a fehérjék fizikai-kémiai természetét, hialuronán, és proteoglikánok, amelyek kitöltik ezt a helyet. Arra számítunk, hogy a kortárs technikák alkalmazása elkezdi tisztázni a vese urodinamikai aktivitásának ezeket a jellemzőit.