Vnější morfologie ledviny a renální clearance

Tento článek by měl odpovědět na otázku číslo 1 z kurzu Vylučování v rámci modulu Struktura a funkce, tak jak se učí v zimním semestru 2. ročníku na 3. lékařské fakultě UK v Praze. Podíváme se v něm na základní vnější morfologii a z fyziologie se podíváme na renální clearance.

Vnější morfologie ledviny

Ledvina patří mezi parenchymatózní orgány. To znamená, že je obalena tuhým vazivovým obalem (capsula renalis) a její vlastní tkáň je tvořena vazivem, ve kterém se nachází hlavní funkční jednotky ledviny (nefrony).

Anatomicky na ledvině popisujeme extremitas superior a inferior (horní a dolní pól) a hilum renale (místo kudy do ledviny vstupuje arteria renalis a odkud odstupuje vena renalis a močovod). Dále pak na ledvině rozpoznáváme okraje (margo) a přední a zadní stěnu (facies anterior/posterior).

Jak vidíte na obrázku tak vlastní parenchym ledviny se dělí na kůru (cortex renalis) a na dřeň (medulla renalis), která tvoří jakési pyramidy (pyramidae renales). Tyto pyramidy jsou obráceny špičkou do hilu a mají na svých koncích otvory (area cribrosa) kudy z nich vstupuje moč do ledvinových kalichů (calyces renales minores et majores) a následně do pelvis renalis a močovodu.

Prostory kudy kůra vybíhá mezi jednotlivé pyramidy se nazývají collumnae renales a místa kde dřeň vybíhá mezi kůru (zejména v oblastech extremitas renales) se nazývají radii medullares.

Obaly ledvin a otisky orgánů

Ledviny jsou uloženy retroperitoneálně. To znamená, že nejsou kryty peritoneem, ale leží až za ním. Obaly ledvin tvoří jednak capsula renalis, která chrání vlastní parenchym. Na něj nasedá tukové těleso corpus adiposum perirenale, které je překryto renální fascií (fascia renalis). Renální fascie je od zadní stěny břišní dutiny oddělena tukovým tělesem corpus adiposum pararenale, které kryje fascia transversalis (fascie m. transversus abdominis). Ventrálně před ledvinami leží peritoneum.

Na facies anterior ledviny najdeme otisky následujících orgánů (shora dolů):

levá ledvina: nadledvina, žaludek, slezina, pankreas, flexura coli sinistra, jejunum

pravá ledvina: nadledvina, játra, flexura coli dextra, jejunum

Cévní zásobení ledvin

Tepny ledviny: aorta → arteria renalis (pravá odstupuje níže než levá kvůli játrům, odstupují přímo z aorty ve výši discus intervertebralis obratlů L1-2) → ramus anterior/posterior. Ramus anterior → 4 arteriae segmentales. Ramus posterior → 1 arteria segmentalis.

Aa. segmentales → aa.lobares → aa. interlobares → aa. arcuatae → aa.interlobulares → arteriolae glomerulares afferentes → glomerulus kapilár → arteriolae glomerulares efferentes → peritubulární kapilární pleteně/arteriae rectae (podél intermediárních tubulů juxtaglomerulárních nefronů). 

Žíly ledviny: vv.stellatae (z povrchu) → venulae rectae → peritubulární kapilární pleteně → vv.interlobulares → vv.arcuatae → vv.interlobares → v.renalis → v.cava inferior.

Odtok mízy a inervace ledviny 

Míza z ledvin odtéká přes 3 mízní pleteně (peritubulární x subkapsulární x z tukového obalu) a to do nodi lymphoidei lumbales.

Ledviny jsou inervovány z plexus renalis (autonomní a viscerosenzitivní) cestou ganglion coeliacum, plexus coeliacus a ganglion aorticorenale a dále z nervus splanchnicus minor a plexus aorticus.

Renální clearance

Renální clearance je definována jako množství plazmy očištěné ledvinami za jednotku času. Tento parametr je důležitým ukazatelem fungování ledvin. 

Nejmenší hodnota renální clearance je 0 (plazma není od dané látky vůbec očišťována), naopak největší hodnota renální clearance je 100 (všechna plazma, která ledvinami proteče je zbavena dané látky).

Obecně lze clearance vypočítat jako: Cs = (Us x V)/Ps, kde Cs je clearance, Us je koncentrace sledované látky v moči, V je objem moči a Ps je koncentrace sledované látky v plazmě. Udává se v jednotkách ml/min.

V praxi se stanovuje clearance látek, které jsou v glomerulu volně filtrovány, ale v tubulech nejsou ani secernovány ani absorbovány. Jedná se zejména o inulin a kreatinin.

Clearance inulinu

Inulin je látka, kterou tělo netvoří a zároveň není v tubulech zpětně reabsorbována. To znamená, že se veškeré přijaté množství této látky vyloučí z těla močí. Proto se dá použít k vyhodnocení toho jak funguje glomerulární filtrace.

Z clearance inulinu se dá přímo vypočítat hodnota glomerulární filtrace, a to podle následujícího vzorce: GRF (hodnota glomerulální filtrace) = Ui x V/Pi

Množství přefiltrovaného inulinu se rovná množství vyloučeného inulinu.

Pokud například zjistíme, že objem vyloučené moči je 1 ml/min a koncentrace inulinu v plazmě 125 mg/ml a v 1 ml moči se vyloučí 125 mg/min inulinu. Z toho plyne, že hodnota glomelurální filtrace je 125 ml plazmy (GFR = 125 ml/min).

Nevýhodou inulinu je, že se musí aplikovat nitrožilně, protože to není látka tělu vlastní. Proto se v praxi pro stanovení hodnoty glomelurální filtrace v praxi používá spíše stanovení clearance kreatininu.

Clearance kreatininu

Kreatinin vzniká ve svalech jako konečný produkt svalového metabolismu (odštěpením fosfátu z kreatininfosfátu, který je zdrojem energie pro sval). Protože jeho koncentrace závisí na velikosti svalové hmoty, je i jeho clearance větší u mužů než u žen. Navíc s věkem klesá.

Výhodou kreatininu je skutečnost, že se v těle tvoří v poměrně konstantním množství. Nevýhoda je, že se část kreatininu vylučuje i v tubulech ledviny, takže vyloučené množství kreatininu je větší než koncentrace kreatininu v přefiltrované plazmě. Tato skutečnost ale naštěstí není na závadu, protože měření hodnoty koncentrace kreatininu v plazmě není nikdy zcela přesné (měřící metody ukazují poněkud vyšší hodnotu koncentrace kreatininu v plazmě než je skutečnost). Díky tomu se tyto odchylky vzájemně vyruší a clearance kreatininu lze s vysokou přesností spolehlivě stanovit a využít pro zjištění hodnoty glomerulární filtrace.

Pokud nemůžeme odebírat pacientovi moč, lze glomerulární filtraci vypočítat i z hodnoty koncentrace kreatininu v krevní plazmě. 

Potom lze clearance kreatininu vypočítat ze vztahu:

GRF (glomelurální filtrace) = Ccr (clearance kreatininu) = (Ucr x V)/Pcr

Výzkum prokázal, že pokud hodnota glomerulální filtrace (GRF) poklesne o 50%, ledviny se tomu přizpůsobí a začnou vylučovat pouze polovinu kreatininu. V důsledku toho stoupne ale koncentrace kreatininu v krvi a po dvou až třech dnech se opět vyrovná množství vyprodukovaného kreatininu a množství vyloučeného kreatininu. Pokud by glomerulární filtrace poklesla na ¼ původní hodnoty, vzrostla by koncentrace kreatininu v plazmě 4x oproti normálnímu stavu, apod. Jedná se tedy o hyperbolický vztah.

Měření průtoku plazmy ledvinami s pomocí clearance kyseliny para-aminohipuronové (PAH)

Pokud je nějaká látka teoreticky zcela odstraněna z plazmy rovná se hodnota její clearance celkovému průtoku plazmy ledvinami. Celkový průtok ledvinami pak můžeme stanovit podle následujícího vzorce:

RPF = (Us x V)/Ps = Cs

Us... koncentrace sledované látky v moči

V ... objem moči

Ps ... koncentrace sledované látky v plazmě

Cs ... clearance dané látky

Protože ale glomerulární filtrace (GRF) představuje pouze 20% celkového průtoku plazmy ledvinami (RPF) musíme najít takovou látku, která by se přefiltrovala nejen v rámci glomerulární filtrace, ale byla současně secernována i v tubulech. Taková látka zatím neexistuje, ale nejvíce se jí blíží kyselina para-aminohipuronová (PAH), která se z plazmy odstraňuje asi z 90%. Proto se tato látka používá pro stanovení průtoku plazmy ledvinami (RPF). 

Podívejme se na následující příklad: Pokud je koncentrace PAH v plazmě 0.01 mg/ml, koncentrace PAH v moči 5.85 mg/ml a průtok moči 1 ml/min vypočteme podle shora uvedeného vzorce clearance PAH 585 ml/min. Protože víme, že tato hodnota je jenom 90% z celkového množství, získáme cílovou hodnotu 650 ml/min. 

Celkový průtok plazmy ledvinami pak vypočteme jako:

Celkový průtok plazmy ledvinami = Cpah/Epah

Cpah = clearance PAH

Epah = vyloučené množství PAH

Epah se vypočte jako rozdíl mezi koncentracemi PAH v artériích a v žilách, tedy:

Epah = (Apah -Vpah)/Apah

Celkový průtok krve ledvinami lze vypočítat jako násobek hematokritu (podílu červených krvinek v krvi) a celkový průtok plazmy ledvinami.

Pro hematokrit 0.45 a celkový průtok plazmy ledvinami 650 ml/min pak dostáváme celkovou hodnotu průtoku krve ledvinami  1 182 ml/min.

Filtrační frakce ledvin

Filtrační frakci ledvin, která je fyziologicky cca 15 – 20%, se vypočte jako podíl glomerulární filtrace (GRF) a RPF (průtoku plazmy ledvinami).

Výpočet tubulární sekrece a reabsorpce z renální clearance

Pokud známe hodnotu glomerulární filtrace a celkové vyloučené množství dané látky ledvinou, můžeme vypočítat zda se daná látka v tubulech ledviny reabsorbuje zpět do plazmy nebo je naopak do definitivní moči secernována.

Hodnoty clearance nejdůležitějších látek vylučovaných ledvinami

Glukóza = 0

Sodíkové kationty = 0.9

Chloridové ionty = 1.3

Draselné kationty = 12.0

Fosfáty = 25.0

Inulin = 125.0

Kreatinin = 140.0