NEFRONLARDA İDRAR OLUŞUMU
İnsanda günde yaklaşık 180 lt sıvı süzülür. 1,5 lt idrar oluşur. İnsanlarda nefronlarda idrar oluşumu süzülme, geri emilim ve salgılama olmak üzere üç aşamada gerçekleşir.
A – SÜZÜLME
Yüksek basınç etkisiyle glomerolus kılcallarındaki kanın plazmasının Bowman kapsulüne geçmesine Süzülme denir. Bowman kapsulüne geçen sıvıya süzüntü denir.
Glomerolus kılcalları iki atardamar arasında olduğu için kan basıncı sabittir. Glomerulus kılcalları tek sıra yassı epitelden meydana gelmiş, su ve suda çözünmüş küçük maddelere karşı geçirgen; kan hücreleri ve plazma proteinleri gibi büyük maddelere karşı geçirgen değildir. Bu nedenle süzüntü içinde glikoz, amino asit, tuz, vitamin, üre, ürik asit su ve diğer küçük moleküller bulunur. Kan plazma proteinleri ve kan hücreleri bulunmaz. Süzülme ile plazma yaklaşık olarak %20 lik kayba uğrar.
Süzülme, glomerulus ile bowman kapsülünün birleştiği yerde meydana gelir. Burada getirici ve götürücü kılcallar arasında bulunan glomerulustaki kan basıncı diğer kılcallara göre, iki kat fazladır (70 mm-Hg). Süzülme olayı yüksek kan basıncından dolayı pasif taşıma ile tek yönlü olarak gerçekleşir. Bu nedenle süzülme olayı sırasında ATP harcanmaz.
Glomerulus kılcallarında kan basıncı (70 mm-Hg) ve buna zıt yönde etki eden plazma proteinlerinin meydana getirdiği osmotik basınç (32 mm-Hg) olmak üzere iki yönlü basınç vardır. Glomerulusu çevreleyen bowman kapsülünde ise içten dışa doğru bir basınç vardır (14mm-Hg). Buna göre net basınç (süzme basıncı) 70 – (32+14) = 24 mm-Hg basıncı olur ve sıvının bowman kapsulüne süzülmesini sağlar.
a- Filtre edilen temel plazma ürünleri
Su, glikoz, amino asitler, üre, amonyak, ürik asit, çeşitli iyonlar, fosfatlar, kreatin çeşitli asitler ve ilaçlar.
b- Filtre edilmeyen maddeler
Kan hücreleri, yağ, plazma proteinler vb. büyük moleküllere bağlanan demir, eser mineraller ve bazı vitaminlerde süzüntüye geçmezler. Süzüntünün oluşumunda hidrostatik basınç etkendir.
NOT:
1. İki böbreğin tüm nefronlarından bir dakikada meydana gelen süzüntü miktarına böbreğin süzme hızı denir. Süzülme hızını kan basıncı, sıcaklık değişimi ve kandaki madde derişimi etkiler. Böbreklerde süzülme hızı kan basıncı ile ilgilidir.
2. Soğuk havalarda glomerolus kılcallarında büzülme olur, kan basıncı artar ve süzülme hızı artar. Dolayısıyla daha sık idrara çıkma olayı olur. Sıcak havalarda terleme ile su kaybı olur. Kılcal damarlar genişler ve kan basıncı düşer. Süzülme hızı azalır idrar miktarı azalır. Bu olaylar sonucunda böbrekler vücut ısısının düzenlenmesini sağlar. Sağlıklı bir insandaki süzülme yaklaşık dakikada 120-125 ml dir.
B – GERİ EMİLİM
Bowman kapsulüne geçen süzüntü nefron kanalcıklarından geçerken, metabolizma için yararlı maddeler nefronu saran kılcal damarlara verilerek tekrar dolaşıma verilir. Buna Geri emilim denir. Geri emilim kanalcık epitel hücreleri tarafından gerçekleştirilir.
Süzüntü içindeki su, glikoz, amino asit ve inorganik tuzlar aktif taşıma, difüzyon ve osmosla geri emilir. Aktif taşıma sırasında ATP harcandığı için kanalcık hücrelerinde bol miktarda mitokondri vardır.
Nefron kanallarına geçen süzüntünün tamamı dışarı atılmaz. Atılsaydı kanın bileşimi bozulurdu. Geri emilim ile yararlı maddeler tekrar kana verilerek kanın bileşimi korunmuş olur. Bu nedenle bowman kapsülündeki süzüntü nefronun kıvrımlı kanalcıklarından özellikle henle kulpunda (dakikada süzülen 125 ml lik sıvının 124 ml si) geri emilerek kana verilir.
Sağlıklı bir insanda glikoz ve amino asitlerin tamamı, suyun %99’u, Na iyonlarının %99,5’i ve ürenin %50’si geri emilir.
Geri emilim olayı nefronun proksimal tüp, henle kulpu, distal tüp ve idrar toplama kanalında gerçekleşir.
a- Proksimal tüpte:
Glikoz, vitaminler, aa., Na, K büyük kısmı, su ve ürenin bir kısmı geri emilir. Na+’lar aktif taşıma ile Cl–’lar pasif taşıma ile taşınarak doku sıvısına geçer. Proksimal tüpte bikarbonat (HCO3–) iyonlarının %90’ının geri emilimi de olur.
Kanalda bulunan özel epitel hücreleri, kontrollü olarak H+ salgılayarak vücut sıvısındaki pH dengesini sağlar. Ayrıca bu hücreler amonyak (bazik) salgılayarak süzüntünün fazla asidik olasını da engellerler. Memelilerin idrarında bu nedenle amonyak bulunur.
b- Henle kulpunda;
Henle kulpunun inen kolunda;
Henle kulpunun inen kolu suya karşı fazla geçirgendir. Ama tuz ve diğer çözünmüş maddelere karşı fazla geçirgen değildir. Bu nedenle inen kol boyunca su ozmozla çevresindeki derişimi yüksek olan doku sıvısına geçer ve inen kol boyunca akan süzüntünün madde derişimi giderek artar.
Henle kulpunun çıkan kolunda;
Henle kulpunun çıkan kolu, inen kolun tersine tuz ve çözünmüş maddelere karşı geçirgendir. Ama suya karşı geçirgen değildir. İçinde yoğun tuz bulunan süzüntü yukarı doğru (kortekse doğru) çıkarken, tuz doku sıvısına geçer. Tuzun doku sıvısına geçişi öz bölgesi kısmında difüzyonla, kortekse doğru olan kısımda ise aktif taşıma ile gerçekleşir. Eksi yüklü Cl iyonları aktif taşıma ile geri emilir Bunun sonucunda kanalcıklarda tuz miktarı azalırken su miktarında değişme olmaz. Bu nedenle süzüntü çıkan kolda kortekse doğru ilerlerken seyreltik hale gelir.
NOT:
3. Henle kulpunun çıkan kolunda alt kısım ince üst kısım ise daha kalındır. Tuz, henle kulpunun çıkan kolunun alt tarafında pasif taşıma ile üst kısmında ise aktif taşıma ile doku sıvısına geçer.
4. Çöl gibi kurak bölgelerde yaşayan memeli hayvan türlerinin henle kulpları oldukça uzundur ve öz bölgesinin derinliklerine kadar uzanır. Bu adaptasyon sayesinde suyun geri emilimi artar ve idrarla atılan su miktarı azalır (derişik idrar).
c- Distal tüpte;
Vücut sıvılarındaki NaCl ve K+ yoğunluğuna bağlı olarak, NaCl süzüntüden geri alınır. Süzüntüye K+ salgılanır. Distal tüpte su geri emilimi devam eder. Ayrıca H+ salgılaması, HCO3– geri emilimi yapılır.
Vücut sıvılarının K+ ve NaCl derişimlerinin ayarlanmasında önemli rol oynar. Ayrıca distal tüp hücreleri kontrollü olarak H+ salgılayıp, bikarbonat (HCO3–) geri emilimini sağlayarak pH düzenlenmesine katkı yapar.
Distal tüpte su ozmoz ile NaCl ve diğer iyonlar aktif taşıma ile geri emilir. Suyun geri emilimi hipofiz bezinden salgılanan ADH (antidiüretik hormon), etkisiyle düzenlenir. Bu hormon distal tüp hücrelerinin suya karşı geçirgenliğini artırarak suyun geri emilimini sağlar. (Bakınız Antidiüretik hormon-ADH)
Böbrek üstü bezinden salgılanan aldosteron hormonu, distal tüpten Na+ ’un geri emilimini sağlarken eş zamanlı olarak K+ atılımını sağlar. Na+ ’un geri emilimi suyun daha etkili bir şekilde geri emilmesine neden olur. Bu durum kan hacminin ve kan basıncının korunmasına yardım eder.
NOT:
5. Na+’nın su tutma kapasitesi yüksektir. Tuzlu yemek yediğinizde susadığınızı hatırlayınız.
6. pH dengesini sağlamak amacıyla H+ salgılaması ve HCO3– geri emilimi hem proksimal tüpte hem de distal tüpte gerçekleşir.
d- İdrar toplama kanalında;
Süzüntünün distal tüpten havuzcuğa taşınmasını sağlar. Kanalda NaCl, su ve üre geri emilimi olur.
Toplama kanalında suyun geri emilimi ADH hormonu kontrolünde gerçekleşir. Hipofiz
Kanın ozmotik basıncı arttığında hipotalamustaki reseptörler (ozmoreseptörler) uyarılır. Ozmoreseptörlerin uyarılması ile hipotalamus hipofiz bezini uyarır ve ADH salgılatır. ADH, toplama kanallarının suya karşı geçirgenliğini artırarak suyun osmosla geri emilimini sağlar. Böylece kanın ozmotik basıncı azalır ve idrarla atılan su miktarı azalır.
Suyun geri emilmesi ile toplama kanalından aşağıya doğru akan süzüntü giderek yoğunlaşır. Toplama kanalı öz bölgesinin iç kısmında üreye karşı geçirgen hale gelir ve bir miktar üre difüzyon ile geri emilir.
Nefron kanallarının etrafındaki sıvı ile kılcallarındaki kanın akış akış yönü birbirine zıttır (Ters akım alışverişi). Bu özellikten dolayı geri emilim hızı yüksektir.
* Kanın su miktarı hipofiz bezinden salgılanan Antidiüretik (ADH) hormon diğer adıyla Vazopressin tarafından büyük orandan sağlanır.
* Kanın su miktarı azalırsa hipofizden ADH salgısı artar bu da distal ve idrar toplama kanallarındaki su geri emilimini arttırır böylece kanın su miktarı artar.
* Tüm bu ayarlamalar için reseptörler hipotalamusta bulunur ve hipofizi ADH salgılaması için uyarır ya da baskılar.
NOT:
7. ADH’ın normalden fazla salgılanması durumunda daha fazla su geri emilimi olacağı için daha az miktarda ve derişik idrar oluşturulur. Az salgılanması durumunda ise idrarla atılan su miktarı artacağı için fazla miktarda seyreltik idrar oluşturulur. (Bakınız Aldosteron hormonu)
8. Kreatin fosfat nefron kanallarından geri emilmez. Kreatin karaciğer, böbrekler ve pankreasta doğal olarak üretilip kanla kaslara gelen bir bileşiktir. Kaslarda ATP üretiminde kullanılır
C – SALGILAMA
Süzülme ile bowman kapsülüne geçemeyen bazı aktif taşıma ile nefronları saran kılcal damarlardan nefron kanalcıklarına verilir. Bu olaya Aktif boşaltım veya Salgılama denir. Salgılama proksimal tüpte ve distal tüpte gerçekleşir. Salgılama olayı geri emilimin tersi gerçekleşir.
Salgılama ile boya maddeleri, ilaçlar, bazı asit ve bazlar, hidrojen iyonları, potasyum iyonları, amonyak, bikarbonat ve kreatinin gibi bazı maddeler kandan nefron kanalcıklarına geçerek vücuttan uzaklaştırılır. Salgılama olayı ile Bowman kapsülü içindeki süzüntüde bulunmayan bazı maddelere idrarda rastlanabilir.
a- İdrar bileşimi
Böbreklerde gerçekleşen süzülme, geri emilim ve salgılama sonucu oluşan süzüntü toplama kanallarından geçerek havuzcuk bölgesine geçer ve artık bu idrardır. Havuzcuktaki idrar, üreter ile idrar kesesine götürülür. İdrar kesesindeki idrar belli bir miktara ulaşınca idrar kesesinde bulunan düz kaslar kasılıp gevşer. Kasların kasılması ile idrar kesesindeki idrar üretraya geçer ve dışarı atılır.
İdrarda su, amonyak, üre, ürik asit, kreatinin, Na+, K+, Ca+2, Cl–, PO4, gibi iyonlar, az sayıda lökosit ve epitel hücreleri görülür. İnsanda salgılanan idrarın pH’ı, alınan besinin durumuna göre 4,4 – 8 oranında değişir.
İdrarda glikoz, amino asit, kan proteinleri, kan hücreleri ve yağ molekülleri bulunmaz. (Aslında idrar tahlillerinde idrarda belli bir miktar glikoz bulunur)
b- Eşik değer
Çeşitli maddelerin kanda bulunması gereken normal konsantrasyonlarına Eşik değer denir. Süzüntü içindeki maddelerin tüplerden geri emilmesi böbrek eşik değerine bağlıdır. Bir maddenin kandaki yoğunluğu eşik değerin üzerinde ise bu değeri aşan kısım nefron kanalcıklarında geri emilmez, idrarla dışarı atılır. Bu şekilde homeostasi korunur.
Örneğin bu değer glikoz için 100 ml toplardamar kanında 180 mg. kadardır. Kanda glikoz miktarı bu değeri aşarsa glikoz tübüllerden geri emilmez, idrarla dışarı atılır. Bu nedenle şeker hastalarının idrarında glikoz rastlanır.
Sağlıklı bir insanda glikoz, amino asit gibi organik maddelerin %100’ü, suyun yaklaşık %99’u, tuzun (NaCl) %95’i, ürenin ise %50’si geri emilerek kan dolaşımına katılır.
c- Böbreğin Diğer Görevleri
Böbreklerin idrar oluşturmanın dışında, vücudun farklı sistemlerine yardımcı olan başka görevleri de vardır.
1- Böbrekler, hidrojen iyonları ve amonyağı kontrollü salgılayarak kanın pH düzeyini ayarlamaya yardım eder.
2- Böbrekler, uzun süreli açlık durumunda amino asit ve gliserol gibi monomerlerden glikoz sentezler.
3- Kandaki ürenin fazlasını uzaklaştırır.
4- Vücudun su ve mineral dengesini korur.
5- Böbrekler, alyuvar üretiminin düzenlenmesinde görev yapar. Sağlıklı bireylerde, böbrekler tarafından sentezlenip salgılanan eritropoietin hormonu, kırmızı kemik iliğini uyararak alyuvar üretimini sağlar. Bu hormon, hücrelerde yeterli düzeyde oksijen bulunmaması durumunda salgılanır.
6- Böbrek yetmezliği olan hastalarda, böbrekler tarafından yeterli miktarda eritropoietin hormonu salgılanamaz. Bu durumda bireyde alyuvar üretimi azalır ve kansızlık (anemi) görülmeye başlar.