Nerki

Nerka jest narządem parzystym, ważącym od 125 do 170 g u mężczyzn i od 115 do 155 g u kobiet, o wymiarach 11-12 cm (długość), 5-7,5 cm (szerokość) i 2,5-4 cm (grubość). Lewa nerka zwykle jest nieco większa od prawej. Masa i wymiary nerki są proporcjonalne do masy ciała osobnika. U noworodków obie nerki stanowią 1/80 masy całego ciała, u dorosłych 1/240.
Lekkie wgłobienie po stronie przyśrodkowej stanowi wnękę, przez którą wnika do nerki tętnica i nerwy, a wychodzi żyła i moczowód. Nerka pokryta jest cienką torebką łącznotkankową. Na zewnątrz otoczona jest ponadto torebką tłuszczową. Na powierzchni przekroju wyróżnia się dwie części: jaśniejszą - zewnętrzną - korę oraz ciemniejszą, wewnętrzną - rdzeń. Kora ma grubość ok. 1 cm, pokrywa rdzeń i wnika między jednostki strukturalne rdzenia, zwane piramidami, tworząc slupy nerkowe (Bertiniego). Piramidy mają kształt przypominający stożki pod­stawami przylegające do kory. Nieco zaokrąglone ich wierzchołki tworzą brodaw­ki, na szczycie których znajduje się 10-25 ujść końcowych odcinków przewodów zbiorczych (area cribrosa). Brodawki uchodzą do kielichów. W nerce ludzkiej znajduje się 10--18 piramid. Każda z nich wraz z warstwą przylegającej do niej kory stanowi strukturę określaną jako płat lub zrazik. Jeden słup Bertiniego należy więc do dwóch sąsiednich piramid, połowa do jednej, połowa do drugiej. Architektura płatowa nerki jest wyraźnie widoczna w nerkach płodowych, niewidoczna w nerce dojrzałej. Opisany podział płatowy, zwłaszcza słupy Bertiniego, w nerkach dojrzałych jest więc umowny. Na ogół jedna brodawka nerkowa należy do jednego płata (brodawka prosta). Spotyka się jednak także brodawki należące do dwóch lub do większej liczby płatów (brodawki złożone). Podobnie jeden kielich może zawierać więcej niż jedną brodawkę.
Od podstawy piramid wnikają w obręb kory pasmowate struktury zwane promieniami rdzennymi Ferreina. Zawierają one części proste cewek bliższych (proksymalnych) i dalszych (dystalnych), cewki łączące i część cewek zbiorczych. Obszar kory obejmujący centralnie ułożony promień rdzenny oraz leżące obok nefrony określa się jako płacik. Na jego obrzeżu przebiegają tętnice międzypłacikowe. Część kory poza promieniami rdzennymi nazywana jest labiryntem. Tutaj leżą ciałka nerkowe, cewki kręte bliższe i dalsze oraz początkowe odcinki cewek zbiorczych.
Rdzeń nerki dzieli się na część zewnętrzną przylegającą do kory oraz wewnętrz­ną kończącą się brodawką nerkową. Część zewnętrzna jest podzielona na pasmo zewnętrzne i wewnętrzne. Taki podział nerek związany jest z obecnością w nich różnych odcinków cewek.
Jednostką morfologiczno-czynnościową nerki jest nefron. W jego skład wcho­dzą: ciałko nerkowe, cewka bliższa, pętla nefronu (Henlego) oraz cewka dalsza. Te składowe pochodzą z metanephros. System zbiorczy pochodzący z zawiązka moczowodowego nie wchodzi w skład nefronu. Zwykle jednak mówiąc o nefronie ma się na myśli także system zbiorczy. Jedna nerka zawiera 700 000-1200000 nefronów.
Nefrony można podzielić, biorąc za punkt odniesienia lokalizację kłębuszków lub długość pętli Henlego, na kilka rodzajów. Zgodnie z lokalizacją kłębuszków w obrębie kory dzieli się nefrony na:
1) powierzchniowe,
2) środkowo-korowe,
3) przyrdzeniowe.
Nefrony powierzchniowe mają kłębuszki ułożone w odległości 0,5-1 mm od torebki. Tętniczki odprowadzające tych kłębuszków, po opuszcze­niu bieguna naczyniowego, kierują się w stronę powierzchni kory (do "kory kory"). Tuż powyżej granicy korowo-rdzeniowej leżą kłębuszki przyrdzeniowe. Ich tętniczki odprowadzające dzieląc się tworzą naczynia proste [vasa reda). Pomię­dzy kłębuszkami powierzchniowymi a przyrdzeniowymi leżą kłębuszki środkowej części kory.
W klasyfikacji nefronów częściej stosuje się kryteria długości pętli Henlego. Istnieje jednak powiązanie długości pętli z lokalizacją kłębuszków. Nefrony mające kłębuszki w powierzchownej oraz niektóre mające kłębuszki w środkowej
warstwie kory - mają pętle krótkie. Kłębuszki nefronów o długich pętlach Henlego leżą przyrdzeniowo. U ludzi stosunek nefronów o pętlach krótkich do nefronów o pętlach długich wynosi 85:15.

Ciałko nerkowe ma średnicę ok. 200 ľm. Składa się z:
1) kłębuszka naczyń włosowatych powstałych z podziału tętniczki doprowadzającej i łączących się następnie w tętniczkę odprowadzającą oraz
2) torebki kłębuszka (Bowmana).
Praktycznie (na zasadzie pars pro toto) dla całej tej struktury używa się określenia "kłębuszek nerkowy".
Ciało nerkowe ma bieguny:
1) naczyniowy - w miejscu gdzie wnika t. doprowadzająca, a uchodzi t. odprowadzająca,
2) moczowy - w miejscu, gdzie ciałko łączy się z cewką bliższą.

Torebka kłębuszka (Bowmana) składa się z nabłonka o spłaszczonych komór­kach mających niewielką liczbę organelli oraz z błony podstawnej grubości 1200-1500 ľm. W obrębie bieguna naczyniowego nabłonek torebki Bowmana (ścienny) przechodzi na powierzchnię kłębuszka naczyniowego (nabłonek trzewny). Komórki przekształcają się wytwarzając wypustki (tzw. wypustki stopowate lub nóżkowate). Komórki nabłonka ściennego stanowią główną składową zrostów pętli z torebką Bowmana.

Komórki nabłonka kłębuszka - podocyty mają liczne mitochondria, liczne, duże lizosomy, dobrze rozwiniętą strefę Golgiego oraz szorstką i gładką siatkę śródplazmatyczną, liczne wolne rybosomy, pęcherzyki, mikrotubule, mikrofilamenty i włókienka pośrednie.
W obrębie wypustek stopowatych (nóżkowatych) szczególnie obfite są włókien­ka aktyny, mniej liczne włókienka miozyny. Wypustki stopowate oddalone są od siebie o 25-60 nm. Łączą je cienkie błonki zwane błonkami szpar filtracyjnych (filtration slit membrane). Znajdują się one w odległości ok. 60 ľm od podstawy wypustek spoczywających bezpośrednio na błonie podstawnej. W połowie długości każdej z tych błonek znajduje się zgrubienie 11 ľm. W otoczce błony komórkowej wypustek podocytów znajduje się znaczna ilość kwasu sialowego. Na powierzchni podocyta zwróconej do przestrzeni podtorebkpwej Bowmana stwierdzono z kolei występowanie sialoproteiny - podokaliksyny. Na całej powierzchni komórki nabłonkowej obecne są receptory dla C3b oraz antygen Heymanna (gp 330). W miejscach, gdzie dochodzi do reakcji antygenu Heymanna z przeciwciałem, wytwarzają się na powierzchni podocyta mikrokosmki. Podocyty odpowiedzialne są za syntezę i utrzymanie błony podstawnej. W badaniach hodowli komórkowych wykazano, iż wytwarzają one materiał podobny do materiału błon podstawnych, w tym kolagen typu IV i glikozaminoglikany. Mają one także zdolność endocytozy. Charakterystycznymi zmianami patologicznymi podocytów jest znikanie [Określenie "znikanie" (effacement) lepiej oddaje istotę sprawy niż niestety częściej stosowane - "stapianie", "zlewanie" (fusion)] wypus­tek stopowatych oraz wspomniane wyżej przekształcanie mikrokosmkowe powierzchni zwróconej do przestrzeni podtorebkowej Bowmana. Pozbawienie otoczki błony komórkowej kwasu sialowego powoduje odrywanie podocytów (podobnie jak i komórek śródbłonkowych) od błony podstawnej. Wskazuje to, że ujemny ładunek powierzchni podocytów ma istotne znaczenie dla utrzymania normalnej struktury kłębuszka, a tym samym prawidłowej czynności bariery filtracyjnej. Drugim ważnym składnikiem tej bariery jest błona podstawna.

Błona podstawna (GBM) złożona jest z 3 blaszek: środkowej elektronogęstej blaszki ciemnej (lub gęstej - lamina densa) oraz zewnętrznej (podna-błonkowej) i wewnętrznej (podśródbłonkowej) blaszki jasnej (jamina raraexterna, lamina rara interna). Grubość błony podstawnej dorosłego człowieka wynosi od 310 do 373 nm. Jest to najgrubsza z błon podstawnych włośniczek. W jej składzie ujawniono kolagen typu IV i V, lamininę, fibronektynę, entaktynę/nidogen (1,5,6). Ujemny ładunek błony podstawnej powodują glikozaminoglikany bogate w siar­czan heparanu. Zlokalizowane są one w charakterystyczny, ogniskowy sposób w obrębie blaszki jasnej zewnętrznej i wewnętrznej. Usunięcie ich za pomocą enzymatycznego trawienia powoduje wzrost przepuszczalności błony podstawnej dla ferrytyny i albumin. Błona podstawna odgrywa rolę bariery zarówno w od­niesieniu do ładunku, jak i wielkości makrocząsteczek.
Zmiany patologiczne w obrębie błony podstawnej to najczęściej pogrubienie, nierówność zarysów od strony podnabłonkowej z tworzeniem tzw. kolców, złogi, zmiany struktury (zagęszczenia, rozrzedzenia), wyjątkowo przerwanie ciągłości.
Trzecim składnikiem bariery filtracyjnej jest śródbłonek.

Komórki śródbłonka charakteryzują się swoistą strukturą. Cytoplazma ich formuje bowiem cienką warstwę wyściełającą przeważającą część światła. Obfita w cytoplazmę część komórki znajduje się zwykle w bezpośrednim sąsiedztwie mezangium. Ścieńczała część komórki śródbłonkowej ma liczne "okienka" średnicy 70-100 nm (stąd nazwa "błona okienkowa" - lamina fenestrata). Są one zamknięte cienką błoną. W części centralnej "okienka" błona ta ma guzikowate zgrubienie. W cytoplazmie otaczającej "okienka" znajdują się dość liczne mikrofilamenty. Powierzchnia komórki śródbłonkowej ma ujemny ładunek. Wiąże się to z obecnością w obrębie otoczki polianionowych glikoprotein, głównie sialoproteiny - podokaliksyny. Na powierzchni śródbłonka znajdują się antygeny
ABO oraz antygeny zgodności tkankowej klasy I i II. Poza udziałem w tworzeniu bariery filtracyjnej komórki śródbłonka uczestniczą w syntezie błon podstawnych. Podobnie jak inne komórki śródbłonkowe przeciwdziałają powstawaniu zakrzepi-cy. Komórki śródbłonkowe reagują na działanie czynników uszkadzających przede wszystkim rozplemem. Inne zmiany patologiczne to obrzmienie cytoplazmy, zmiany wodniczkowe, gromadzenie lipidów, odrywanie komórek od błony pod-stawnej.

Mezangium tworzą komórki z otaczającą je macierzą. Obszary mezangialne leżą pomiędzy włośniczkami łącząc je z sobą. Od podocytów oddziela je błona podstawna, natomiastbezpośrednio kontaktują się z komórkami śródbłonka. W obszarach leżących w obwodowych częściach kłębuszka znajdują się zazwyczaj 1-2 komórki, w obszarze przy biegunie naczyniowym może być ich kilkanaście. Ten obszar łączy się z komórkami aparatu przykłębuszkowego (określanym min. dlatego jako mezangium pozakłębuszkowę). Komórki mezangialne mają nieregularne kształty, mają bowiem liczne, różnej długości wypustki.
Cytoplazma ich jest bogata w organelle. Zawiera również filamenty miozyny i aktyny. Macierz mezangialna morfologicznie przypomina błonę podstawną, nie jest jednak z nią identyczna. Skład macierzy nie został do końca poznany, wiadomo jednak, iż zawiera ona kolagen typu IV i, V, fibronektynę, lamimnę, ęntaktynę/nidogen oraz glikozaminoglikany (siarczan heparanu, siarczan chondroityny).  W przebiegu różnych glomerulopatii pojawia się także kolagen typu I i III.
Komórki mezangialne:
1) podtrzymują strukturę kłębuszka,
2) kontrolują szerokość światła włośniczek (a tym samym filtrację kłębuszkową),
3) mają zdolność fagocytozy (m.in. immunokompleksów),
4) syntetyzują niektóre składowe kłębuszka (macierz mezangialna, błony podstawne),
5) mają zdolności endokrynne.
Kontrolę filtracji         umożliwia komórkom mezangialnym ich lokalizacja między włośniczkami oraz właściwości kurczliwe. Wpływ na obkurczanie komórek mezangialnych mają obok włókieniek kurczliwych receptory dla wazopresyny i angiotensyny II.
Przeciwny mechanizm uruchamiają wytwarzane przez komórki mezangiaine prostaglandyny - zwłaszcza PGE2. Mają one, poza przeciwdziała­niem czynnikom obkurczającym włośniczki, powodować proliferację komórek. Biorą także udział w syntezie i degradacji macierzy i błony podstawnej. Mają wreszcie wpływ na produkcję cytokin. Komórki mezangialne wytwarzają interleukinę, nabłonkowy (EGF) oraz płytkowy czynnik wzrostu (PDGF). Zmiany patologiczne mezangium to głównie rozplem komórek, nadmierny przyby­tek macierzy, złogi.
POZAKŁĘBUSZKOWA CZĘŚĆ NEFRONU
Jak wspomniano powyżej, należy tu cewka bliższa, pętla nefronu (Henlego) i cewka dalsza. Tradycyjnie do pętli Henlego zalicza się część prostą (pars reda) cewki proksymalnej i dystalnej. Morfologicznie różnią się one jednak wyraźnie od cienkiej części pętli, natomiast (poza niewielkimi różnicami) mają cechy wspólne z cewkami krętymi I i II rzędu.

Cewka bliższa rozpoczyna się w biegunie moczowym ciałka nerkowego jako cewka kręta I rzędu. Ma ok. 14-15 mm długości i 50 um szerokości. Jednowarstwowy nabłonek (podobnie jak w pozostałych cewkach) złożony jest z sześciennych komórek o wyraźnie eozynochłonnej cytoplazmie i spoczywa na błonie podstawnej. Powierzchowna część komórek zwrócona do światła cewki ma rąbek szczote­czkowy. Badania ultrastrukturalne pozwoliły na określenie zarówno struktury mikrokosmków, jak i liczby (ok. 6500 na powierzchni jednej komórki). Poza tym ultrastruktura komórek tego odcinka charakteryzuje się: wypustkami na bocznych powierzchniach komórki, wpukleniami błony cytoplazmatycznej u jej podstawy, dużą liczbą mitochondriów ułożonych między wpukleniami błony u podstawy komórki, licznymi pęcherzykami i wodniczkami leżącymi u podstawy mikrokosm­ków, licznymi lizosomami oraz peroksysomami. W obrębie mikrokosmków stwierdza się aktywność fosfatazy zasadowej i ATPazy. Ta ostatnia jest silnie zaznaczona także w obrębie wpukleń błon cytoplazmatycznych u podstawy komórki (gdzie zlokalizowana jest pompa sodowo-potasowa). Boczne wypustki cytoplazmy sąsiednich komórek zazębiają się. Komórki od strony światła cewki w części szczytowej połączone są ze sobą za pomocą połączeń zamkniętych. Część prosta (pars recta) cewki bliższej ma znacznie prostszą budowę, mniej liczne organelle. Wykryto tu jednak wiele enzymów, poza wymienionymi wyżej m.in. dehydrogenazę kwasu-bursztynowego, esterazę, 3-glukuronidazę.

Część prosta cewki  bliższej na granicy między pasmem zewnętrznym i we­wnętrznym zewnętrznej części rdzenia ostro przechodzi w część cienką pętli Henlego. Nabłonek tej cewki jest niski, a cytoplazma uboga w organelle. Badanie elektronowomikroskopowe ujawnia niewielką liczbę mikrokosmków w części powierzchownej komórki, słabiej niż w poprzednim odcinku zaznaczone wpuk-lenia błon cytoplazmatycznych u podstawy, nieliczne mitochondria. Aktywność enzymatyczna tego odcinka jest niewielka. Przejście z cienkiej pętli Henlego w część prostą cewki dalszej jest stopniowe tzn. że komórki stopniowo nabierają cech kewki dalszej. Komórki tego odcinka mają prawie taką samą wielkość jak komórki cewki proksymalnej. Jądro leży bliżej części szczytowej komórki. Mikrokosmki są mniejsze i mniej liczne. W części szczytowej stwierdza się liczne pęcherzyki pinocytarne, a u podstawy mitochondria ułożone między wpukleniami błony cytoplazmatycznej. Te ostatnie są słabiej zaznaczone niż w cewce bliższej. Podobnie jak w obrębie cewki bliższej stwierdza się tu aktywność wielu enzymów, głównie ATPazy. Końcowy odcinek części prostej, tzw. plamka gęsta (macula densa) stanowi część aparatu' przykłębuszkowego. Leży ona w bezpośrednim sąsiedztwie pozakłębuszkowego mezangium, charakteryzuje się następującymi cechami:
1) komórki są wyższe niż w pozostałej części cewki dalszej,
2) jądra leżą bliżej powierzchni,
3) aktywność enzymatyczna jest niewielka, brak nabłonkowego czynnika wzrostu.
Część kręta cewki dalszej różni się od odpowiedniego odcinka cewki bliższej tym, że komórki są niższe, światło cewki szersze, cytoplazma jaśniejsza. Na powierzchni przekroju widoczna jest większa liczba jąder komórkowych. Bada­nie elektronowomikroskopowe ujawnia małą liczbę mikrokosmków oraz mito-chondria o mniejszych rozmiarach niż w cewce bliższej. Liczne są en­zymy.

Układ zbiorczy. Granicę między cewką krętą II rzędu a układem zbiorczym stanowi odcinek pośredni, zwany cewką łączącą. Komórki tego odcinka mają cechy charaktery­styczne zarówno cewki krętej, jak i cewki zbiorczej. Nabłonek cewek i przewodów zbiorczych tworzą dwa rodzaje komórek: jasne i ciemne, zwane też wstawkowymi. Komórki jasne są sześcienne, mają słabo barwiącą się cytoplazmę, z małą liczbą organelli. Pofałdowania błony cytoplazmatycznej u podstawy komórki począt­kowo dobrze widoczne, stopniowo na przebiegu cewki w kierunku rdzenia znikają. Pojedyncze mikrokosmki są krótkie. Komórki ciemne są bogatsze w organelle, zwłaszcza mitochondria, mają liczniejsze mikrokosmki. U ich podstawy obecne są liczne pęcherzyki pinocytarne. Cewki zbiorcze w obrębie kory leżą w promieniach rdzennych i tam uchodzą do przewodów zbiorczych, które wnikają do rdzenia. W pobliżu brodawki przewody łączą się, tworząc duże, proste przewody brodawkowe, które na szczycie brodawki otwierają się do światła kielichów. W miarę przechodzenia cewek zbiorczych od powierzchni rdzennej w kierunku brodawki zmniejsza się liczba komórek ciemnych (wstawkowych), a komórki jasne stają się coraz wyższe. Po przejściu do brodawki nabłonek przewodów zbudowany jest z walcowatych komórek jasnych. Badania histochemiczne wykazują w obrębię systemu zbiorczego wysoką aktywność ATPazy oraz amylazy węglanowej. Błona podstawna początkowo trójwarstwowa poniżej cewki krętej I rzędu staje się jednowarstwowa (bez blaszek jasnych). Jej grubość w poszczególnych odcinkach nieco się różni. Najgrubsza jest w obrębie części cienkiej pętli Henlego (200-280 ľm). W układzie zbiorczym grubość jej wzrasta w miarę zbliżania się do brodawki. Nabłonek poszczególnych odcinków cewek nerkowych dostosowany jest do ich zróżnicowanej czynności.

Aparat przykłębuszkowy zlokalizowany jest na zewnątrz ciałka nerkowego. W jego skład wchodzą tętniczki doprowadzające i odprowadzające, plamka gęstą oraz pozakłębuszkowe mezangium. Ponadto znajdują siętu nerwowe włókna współczulne, które uznać można za nerwową część aparatu. W ścianie tętniczek, głównie doprowądząjącej, znajdują się komórki ziarniste (lub mioepilialne). Mają one ultrastrukturalne cechy komórek mięśniowych z nielicznymi filamentami kurczliwymi. W ich cytoplazmie znajdują się ziarnistości sekrecyjne. Badania immunohistochemiczne (także na poziomie ultrastrukturalnymj wykazują ich reakcję z przeciwciałami przeciwko reninie i angiotensynie II, Aparatowi przykłęuszkowemu przypisuje się także syntezę erytopoetryny,  dotąd brak jednak na to dowodów (podobnie brak dowodów na tworzenie erytropoetryny przez komórki mezangium. Dotychczasowe badania wykazują lokalizację mRNA erytropoetryny jedynie w cewkach korowych i tkance śródmiązszowej).
Komórki mezangium pozakłębuszkowego (lacis,  komórki Goormaghtigha) zlokalizowane są w trójkącie utworzonym przez plamkę gęstą (u podstawy) oraz tętniczkę doprowadzającą i odprowadzającą. Na szczycie tego trójkąta mezangium pozakłębuszkowe łączy się z mezangium wewnątrzkłębuszkowym. Komórki mają liczne, długie wypustki. Należące do różnych komórek wypustki przeplatają się, tworząc sieć. Pomiędzy nimi znajduje się materiał podobny do błon podstawnych, czyli macierz. W tym obszarze widuje się też komórki ziarniste. Między komórkami pozakłębuszkowego mezangium, a także między nimi i komór­kami ziarnistymi ścian tętniczek oraz komórkami wewnątrzkłębuszkowego me­zangium, istnieją liczne złącza komórkowe (typu gap junction). Charakterystyczne cechy plamki gęstej podano w opisie cewki dalszej.

Tkanka śródmiąższowa stanowi niewielki odsetek objętości nerki. W korze występuje w minimalnej ilości. Przestrzenie między cewko we kory zawierają głównie włośniczki krwionośne i limfonośne.
W rdzeniu - idąc od podstawy piramid do szczytów brodawek - ilość tkanki śródmiąższowej stopniowo wzrasta. Składają się na nią komórki oraz pozakomórkowa, kłaczkowata macierz zawierająca głównie glikozamińoglikany. Rozproszone są w niej nieliczne włókna kolagenowe, krople tłuszczu oraz niewielka ilość materiału podobnego do materiału błon podstawnych. Badania ultrastrukturalne
pozwoliły na określenie trzech typów komórek:
1) komórek o gwiazdowatym kształcie zawierających lipidy,
2) fibroblastów
3) komórek o typie perycyta.

Większość stanowią komórki typu 1.
Tkanka śródmiąższowa odgrywa ważną rolę w tworzeniu systemu wymiennika przeciwprądowego, na co wskazuje również jej szczególna lokalizacja. Wskazuje ona również na jej znaczenie jako tkanki podtrzymującej dla rdzenia. Uważa się, że komórki śródmiąższowe są odpowiedzialne za syntezę glikozaminoglikanów macierzy śródmiąższowej. Komórkom typu 1 przypisuje się wreszcie właściwości endokrynne z uwagi na rozbudowaną siatkę śródplazmatyczną oraz obecność lipidów w cytoplazmie. Lipidowe kule nie mają jednak charakteru  ziaren sekrecyjnych. Zawierają one głównie triglicerydy bogate w nienasycone kwasy tłuszczowe (łącznie z kwasem arachidonowym - prekursorem prostaglandyn). Poza tym zawierają niewielką ilość estrów cholesterolu i fosfolipidów. Badania hodowli komórkowych wykazały, iż komórki typu 1 produkują prostagłandyny, głównie PGE2. Wykazano jednak, że znaczna ilość prostaglandyn znajdujących się w tkance śródmiąższowej pochodzi z nabłonka cewek zbiorczych. Komórki śródmiąższowe nie są więc jedynym ich źródłem. Istnieją też dowody na przeciwnadciśnieniową rolę komórek typu 1. W różnych typach doświadczeń prowadzących do powstania nadciśnienia stwierdzono zmniejszenie liczby kropli łipidowych. Mechanizm tego zjawiska nie został jednak dotąd wyjaśniony.

Unaczynienie nerek

Nerki otrzymują krew utlenowaną (tętniczą) z parzystych tętnic nerkowych, odchodzących od części brzusznej aorty na wysokości pierwszego kręgu lędźwiowego.

Tętnica nerkowa dzieli się zazwyczaj na gałąź przednią i tylną. Gałąź przednia dzieli się na górną, środkową i dolną (doprowadzają one krew do segmentu górnego, środkowego i dolnego nerki). W miejscu wnikania do miąższu nerki tętnice ulegają dalszemu podziałowi i jako tętnice międzypłatowe przebiegają między piramidami do wysokości połączenia istoty korowej i rdzeniowej. Następnie powstają z nich tętnice łukowate, od których odchodzą tętnice międzypłacikowe. Od tych ostatnich odchodzą tętniczki doprowadzające kłębuszka nerkowego, które po podziale na sieć naczyń włosowatych łączą się ponownie i tworzą tętniczkę odprowadzającą. Dalszy przebieg drobnych tętniczek jest różny. W kłębuszkach korowych tętniczki odprowadzające przechodzą we włośniczki międzycewkowe (dostarczają one krew poszczególnym cewkom nerkowym), natomiast w kłębuszkach przyrdzeniowych dzielą się na gałązkę doprowadzającą krew do cewek oraz gałązkę wchodzącą do piramid nerkowych, która jako tętniczka prosta rzekoma biegnie wzdłuż pętli nefronu i cewek zbiorczych aż do szczytu piramid. Takie położenie topograficzne pętli nefronu, naczyń prostych oraz cewek zbiorczych umożliwia zagęszczanie i rozcieńczanie moczu.

Różnej wielkości żyły w nerkach towarzyszą w zasadzie opisanym tętnicom nerkowym. W efekcie krew z żył nerkowych spływa do żyły głównej dolnej.

Nerki posiadają unerwienie współczulne (ze splotu nerkowego) oraz przywspółczulne (z nerwu błędnego lub nerwów trzewnych miedniczek).

Czynność nerek

Głównym zadaniem nerek jest zabezpieczenie stałości środowiska wewnętrznego organizmu poprzez wydalanie nadmiaru wody, soli mineralnych i innych substancji zbędnych i/lub szkodliwych, które powstają podczas procesów metabolicznych albo są przyjmowane np. z pokarmem. Nerki są odpowiedzialne za zachowanie stałej objętości, ciśnienia osmotycznego oraz składu elektrolitowego płynów ustrojowych.

Można wyróżnić cztery główne kategorie czynności nerek:

• czynność regulacyjna (utrzymanie stałej objętości, składu i odczynu płynów ustrojowych bez względu na warunki zewnętrzne, zapobieganie utracie substancji niezbędnych do życia, np. wody, sodu, potasu),
• wydalnicza (usuwanie z organizmu zbędnych końcowych produktów przemiany materii, np. mocznika, kwasu moczowego, fosforanów),
• wewnątrzwydzielnicza (produkcja i wydzielanie m.in. reniny, angiotensyny II, prostaglandyny, erytropoetyny, aktywnej witaminy D3),
• metaboliczna (wytwarzanie licznych substancji oraz degradacja wielu hormonów i związków aktywnych biologicznie).

Powyższe funkcje są spełniane m.in. dzięki procesowi filtracji (przesączania), mającemu miejsce w kłębuszkach nerkowych, oraz dzięki procesom wchłaniania zwrotnego (reabsorbcji) i wydzielania, jakie zachodzą w cewkach nerkowych.

Przesączanie kłębuszkowe jest podstawowym procesem powstawania moczu. Polega ono na przechodzeniu wody osocza i wszystkich substancji w niej rozpuszczonych (z wyjątkiem większości białek) z włośniczek, poprzez trójwarstwową błonę filtracyjną, do światła torebki kłębuszka nerkowego (torebki Bowmana).

W ciągu jednej minuty przepływa przez nerki około 1000-1200) ml krwi (tj. 550-650 ml osocza). Z tej ilości około 90% przepływa przez korę nerki. Przepływ krwi, podobnie jak i (z wyjątkiem mięśnia sercowego) zużycie tlenu, w przeliczeniu na jeden gram tkanki jest wielokrotnie większy niż w innych narządach. Przepływ krwi przez nerki jest, dzięki autoregulacji, utrzymywany w stałych granicach, mimo znacznych wahań wartości ciśnienia tętniczego krwi. Wahania RR w granicach 12,0-29,3 kPa (90-220 mm Hg) nie powodują zmiany w przepływie krwi. Dzieje się tak dzięki zmianie napięcia mięśniówki naczyń nerkowych (np. wzrost systemowego ciśnienia tętniczego powoduje skurcz tętniczki doprowadzającej, wzrost oporu, a przez to normalizację przepływu krwi w nerkach) oraz aktywacji układu tzw. sprzężenia zwrotnego, ulokowanego w aparacie przykłębuszkowym między ramieniem wstępującym pętli Henlego a kłębuszkiem nerkowym. Wartości ciśnienia centralnego, wykraczające poza wyżej wymienione granice, pociągają za sobą istotne zmiany wielkości przepływu krwi, ciśnienia hydrostatycznego i filtracji kłębuszkowej.

Wpływ na wielkość przepływu krwi przez nerki posiadają również różne substancje, związki chemiczne i leki, np. angiotensyna II, katecholaminy (adrenalina, noradrenalina), prostaglandyny, tromboksan TxA4, przedsionkowy peptyd sodopędny (ANP), serotonina, argininowazopresyna, parathormon, kininy, niesterydowe leki przeciwzapalne, leki obniżające ciśnienie tętnicze krwi, beta blokery itp.

W kłębuszkach nerkowych, w warunkach prawidłowych, ulega przesączeniu około 20% przepływającego osocza. Wielkość przesączania kłębuszkowego (ang: GFR - glomerular filtration rate) zależy od właściwości błony sączącej kłębuszka oraz tzw. efektywnego ciśnienia filtracyjnego w kłębuszku (EFP). Właściwości błony sączącej (powierzchnię czynną i przepuszczalność błony) charakteryzuje tzw. współczynnik Kf. W warunkach prawidłowych łączna powierzchnia włośniczek kłębuszków nerkowych wynosi około 2 m². Wartość efektywnego ciśnienia filtracyjnego stanowi różnicę pomiędzy wielkością ciśnienia hydrostatycznego krwi przepływającej w naczyniach kłębuszków nerkowych (około 7,3-8,0 kPa) a sumą ciśnienia koloidoosmotycznego białek osocza (około 3,3 kPa) i ciśnienia hydrostatycznego wewnątrz torebki Bowmana (około 2,0 kPa). Ciśnienie onkotyczne wewnątrz torebki Bowmana jest w warunkach fizjologicznych znikome. Efektywne ciśnienie filtracyjne wynosi około 1,3-2,0 kPa (10-15 mm Hg) i zmniejsza się w kierunku tętniczki odprowadzającej, co wynika ze wzrostu ciśnienia koloidoosmotycznego w dystalnych odcinkach włośniczek kłębuszka.

Prawidłowa błona filtracyjna posiada "pory" o średnicy mniejszej niż 20 nm. Wielkość cząsteczek wszystkich elektrolitów oraz m.in. kreatyniny, mocznika, glukozy i inuliny mieści się w tych wartościach. Mogą więc swobodnie "przechodzić" przez błonę filtracyjną. Graniczną wartość stanowi wymiar 40 nm. Należy podkreślić, że wielkość przesączania zależy nie tylko od wielkości cząsteczki, ale również od jej kształtu i ładunku elektrycznego. Na przykład większość białek posiada ładunek ujemny, są więc przez błonę sączącą (jest ona również naładowana ujemnie) odpychane, przez co możliwość przechodzenia ich do moczu jest dodatkowo utrudniona. Znaczne uszkodzenie struktury ściany włośniczek kłębuszkowych oraz i/lub utrata ujemnego ładunku błony filtracyjnej w przebiegu różnych procesów chorobowych powoduje, że do moczu pierwotnego przedostają się substancje o dużych cząsteczkach, np. białka, w tym globuliny oraz elementy morfotyczne krwi (krwinki czerwone i białe).

We wszystkich kłębuszkach nerkowych powstaje w ciągu doby około 180 litrów przesączu (moczu pierwotnego). Przesącz zbierany w torebce kłębuszka przechodzi do światła cewek nerkowych, gdzie zachodzi wchłanianie zwrotne (reabsorbcja), będąca drugim - po filtracji kłębuszkowej - procesem (regulowanym przez niektóre hormony i enzymy) przebiegającym na wielką skalę. Podlega mu około 98-99% moczu pierwotnego. Wchłanianiu temu ulega m.in. około 180 litrów wody, 1100 gram chlorku sodu i 150 gram glukozy.

Wchłanianie cewkowe polega na przemieszczaniu się różnych substancji ze światła cewek do wnętrza komórek i dalej do przestrzeni okołocewkowej. Mechanizm przechodzenia danej substancji przez błonę komórkową zwróconą do światła cewki (tzw. błonę luminalną) jest inny niż przez błonę podstawno-boczną. Transport elektrolitów, związków chemicznych i innych substancji może być bierny lub czynny.

Transport bierny dzieli się na następujące rodzaje:

1. dyfuzję - przechodzenie substancji wywołane różnicą stężeń chemicznych lub potencjałów elektrycznych,
2. konwekcję (unoszenie) - przechodzenie wywołane różnicą stężeń osmotycznych lub hydrostatycznych,
3. dyfuzję ułatwioną - zwiększone (niż wynikałoby to z prostej różnicy stężeń) przechodzenie danej substancji.

Transport czynny jest możliwy dzięki istnieniu swoistego układu przenoszącego (pompy). Odbywa się przeciwko różnicy stężeń lub potencjałów. Może zachodzić tylko w przypadku dostarczenia odpowiedniej ilości energii. W ten sposób jest wchłaniana i wydzielana większość substancji w cewkach nerkowych, m.in. sód, potas, wodór, chlor, glukoza, aminokwasy, fosforany.

Odmianą transportu czynnego jest endocytoza. W ten sposób wchłaniane są, przy wykorzystaniu odpowiednich receptorów błonowych, substancje wielkocząsteczkowe, np. hormony i peptydy.

W początkowym odcinku cewki, tj. w cewce proksymalnej, wchłanianiu zwrotnemu podlega około 50-75% przesączu. Reabsorbowana jest woda, niektóre białka, aminokwasy, glukoza, mocznik, kwas moczowy oraz 2/3-3/4 jonów sodu, chloru, wapnia i fosforanów. Jony potasu i wodorowęglany są wchłaniane niemal w całości, natomiast jon wodorowy, niektóre leki i barwniki są wydzielane do światła cewki.

Wchłaniany zwrotnie płyn ma takie samo ciśnienie osmotyczne (i takie samo stężenie jonów sodu) jak przesącz. Dlatego też i płyn pozostający w świetle na końcu tego odcinka cewki ma taką samą osmolarność. Tak więc reabsorbcja w cewce bliższej ma charakter izoosmotyczny lub izotoniczny. Płyn opuszczający cewkę bliższą ulega stopniowemu zagęszczeniu wzdłuż ramienia zstępującego pętli nefronu (pętli Henlego). Jest to wynikiem przechodzenia wody ze światła pętli do hipertonicznego śródmiąższu rdzenia nerki.

W cewce dystalnej następuje dalsze wchłanianie wody, sodu, wapnia, magnezu, chloru i mocznika oraz wydzielanie m.in. wodoru, potasu i jonów amonowych.

W cewkach nerkowych zachodzi również bardzo istotne zjawisko, jakim jest zagęszczanie i rozcieńczanie moczu. Możliwe jest ono na skutek charakterystycznego anatomicznego układu pętli nefronu, naczyń prostych i leżących w ich sąsiedztwie cewek zbiorczych, a także różnej zdolności przepuszczania wody w poszczególnych częściach cewki nerkowej (ramię wstępujące pętli Henlego jest nieprzepuszczalne dla wody, zaś przepuszczalność cewki dystalnej i zbiorczej zależy od aktywności hormonu antydiuretycznego - ADH). Istotną rolę w zagęszczaniu moczu odgrywa również recyrkulacja mocznika i wynikająca z niej zmiana stężenia mocznika w poszczególnych strukturach nerki.

Mechanizm zagęszczania i rozcieńczania moczu jest bardzo złożony i w dalszym ciągu (pomimo wieloletnich badań) niektóre zjawiska nie są w pełni wyjaśnione.

Kolejną niezwykle ważną rolą spełnianą przez nerki jest utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej. Komórki i tkanki organizmu są bardzo wrażliwe na zmianę środowiska wewnętrznego w kierunku kwaśnym lub zasadowym. Stąd kwasica i zasadowica stanowią istotne zagrożenie dla prawidłowego funkcjonowania ustroju. Ze względu na przemiany metaboliczne ustrój ma tendencję do stałego ulegania zakwaszaniu. Utrzymanie wyżej wymienionej równowagi możliwe jest m.in. dzięki prawidłowej czynności nerek.

Udział nerek w gospodarce kwasowo-zasadowej polega na wchłanianiu zwrotnym wodorowęglanów (ich oszczędzaniu) oraz wydzielaniu jonu wodorowego. Wchłanianie zwrotne wodorowęglanów odbywa się, pod wpływem enzymu - anhydrazy węglanowej, w cewce bliższej (około 90%) oraz w ramieniu wstępującym pętli Henlego (około 10%). Jon wodorowy jest wydalany w postaci wolnej oraz tzw. kwaśności miareczkowej i amoniaku. Kwaśność miareczkowa stanowi 25-40% wydalonego jonu wodorowego, pozostała część zaś wydala się w powiązaniu z amoniakiem. Wielkość wydalania w postaci wolnej jest niewielka i nie odgrywa praktycznie żadnej roli.

Filtracja zachodząca w kłębuszkach nerkowych oraz resorbcja zwrotna, wydzielanie, zagęszczanie, rozcieńczanie i zakwaszanie doprowadzają w konsekwencji do powstania moczu ostatecznego, który poprzez drogi moczowe jest wydalany z ustroju. Objętość dobowa moczu w warunkach prawidłowych wynosi około 1,0-2,0 litra.

• Czynność wewnątrzwydzielnicza nerek

W nerkach wytwarzane są liczne hormony, m.in.: erytropoetyna, aktywna witamina D3, prostaglandyny, renina, angiotensyna I i II, kininy, endotelina, tlenek azotu.

Erytropoetyna (EPO)

Erytropoetyna (EPO) jest hormonem glikoproteinowym, wytwarzanym głównie (około 90%) w komórkach śródmiąższowych naczyń włosowatych około-cewkowych kory nerek oraz prawdopodobnie w kłębuszkowych komórkach nabłonkowych i w cewkach nerkowych. Głównym bodźcem do wytwarzania EPO jest niedobór tlenu w tkance nerkowej. Hormon ten pobudza erytropoezę (produkcję szeregu czerwonokrwinkowego) w szpiku, nasila syntezę hemoglobiny oraz przyspiesza uwalnianie retikulocytów ze szpiku. Względny niedobór erytropoetyny jest główną przyczyną niedokrwistości występującej w schyłkowej niewydolności nerek, bowiem w tych przypadkach wielkość syntezy erytropoetyny w wątrobie, która wynosi około 10% całej puli erytropoetyny, jest niewystarczająca.

Aktywna witamina D3

Najbardziej aktywną formą witaminy D3 jest 1,25-dihydroksycholekalcyferol -1,25(OH)₂D3. Właśnie nerka, gdzie zachodzi hydroksylacja mniej aktywnej postaci witaminy D3 tj. 25(OH)D3, jest głównym miejscem wytwarzania tej postaci witaminy D3. Niedobór aktywnej witaminy D3, do którego dochodzi np. u osób z przewlekłą niewydolnością nerek, prowadzi m.in. do wtórnej nadczynności przytarczyc, zaburzeń gospodarki wapniowo-fosforanowej i ciężkich zmian kostnych (tzw. osteodystrofia nerkowa). Jak wiadomo, witamina D3 odgrywa również podstawową rolę w zapobieganiu i leczeniu krzywicy u dzieci oraz rozmiękania kości u dorosłych.

Prostaglandyny

Prostaglandyny są substancjami hormonalnymi o budowie nienasyconych kwasów tłuszczowych. Ich synteza zachodzi głównie w rdzeniu nerek. Powstają również w wielu innych tkankach ustroju. Główna prostaglandyna nerkowa (PGE2) jest związkiem silnie rozszerzającym naczynia tętnicze. Działa także natriuretycznie (zwiększa wydalanie sodu). Prostaglandyny wpływają też na wielkość przepływu krwi przez nerki i rozdział krwi przepływającej pomiędzy korę i rdzeń.

Układ renina-angiotensyna-aldosteron

Renina jest enzymem syntetyzowanym w komórkach układu przykłębuszkowego nerek. Renina odszczepia od białkowego substratu osocza mało aktywny dekapeptyd (angiotensynę I), z którego następnie (w tkance płucnej) pod wpływem konwertyny powstaje angiotensyna II. Angiotensyna II jest substancją o potężnym działaniu naczyniokurczącym. Powoduje również pobudzenie syntezy aldosteronu, tj. hormonu wytwarzanego w korze nadnerczy, który zwiększa wchłanianie zwrotne sodu i wody w cewkach nerkowych. Zwiększone wydzielanie reniny ma miejsce m.in. przy spadku ciśnienia tętniczego krwi (np. po krwotokach) i w nadciśnieniu naczyniowo-nerkowym.

Nerki odgrywają też istotną rolę w degradacji hormonów oraz substancji czynnych. W komórkach cewek bliższych ulegają rozpadowi m.in.: insulina, glukagon, hormon wzrostu, parathormon, prolaktyna, hormony tarczycy i nadnerczy oraz aminy katecholowe. Upośledzenie wyżej wymienionej czynności metabolicznej nerek, prowadzi do rozwoju złożonych zaburzeń endokrynologicznych. Zdarza się tak np. w schyłkowej niewydolności nerek.

Ostatnia aktualizacja: 08/17/2008 6:24 PM