bÖbreĞİn klİnİk bİyokİmyasi

BÖBREĞİN KLİNİK BİYOKİMYASI

Dr .V.Kenan ÇELİK

[email protected]

Böbreğin Major Fonksiyonları :

1. Düzenleme: -Vücut sıvı osmolaritesi ve hacmi -Electrolit dengesi -Asit-baz dengesi -Kan basıncı

2. Atılım: -Metabolik ürünler -Yabancı bileşikler (pestisidler, kimyasallar, vb.) -Aşırı maddeler (su ,vb)

3. Salgılama: -Erithropoitin (eritrosit üretimi) -1,25-dihidroksi vitamin D3 (D vitamininin aktivasyonu) -Renin -Prostaglandin

Figure 26.1

•Diğer ECF:lemf, cerebrospinal sıvı, •Sinovial sıvı, seroz sıvı ve gastro intestinal sekresyonlar

Toplam vücut sıvı hacmiVücut ağırlığının %60’ı, 40 L

Ekstraselüler sıvı hacmiVücut ağırlığının % 20’i

15 L

İntraselüler sıvı hacmiVücut ağırlığının %40’ı

25 L

Hücreler arası Sıvı hacmi:

ECF’nin %80’i 12 L

PlazmaHacmi:

ECF’nin%20’i

3 L

Vücut sıvılarının elektrolit kompozisyonu

Elektrolit konsantrasyonları

• Genellikle mEq / L olarak verilir

-1 litre solüsyon içerisindeki elektriksel yükü ölçmeye yarar.

• mEq/L = (iyon konsantrasyonu) [mg/L] /iyonun atom ağırlığı(mg)

iyonun yükü (mEg)

1 eşdeğer gram = Molekül ağırlığı/ etki değerliği

• Tek değerlikli bir iyon için, 1 mEq = 1 mOsm

• İki değerlikli bir iyon için, 1 mEq = 1/2 mOsm

Örnek: Serum Na değeri 322 mg/dL ise mEq/L =?

mEq/L = 322 mg /dL X 10 dL/ 1L X 1meşg/ 23 mg = 140 meşg/L

Serum Na değeri 145 meşg/L ise %mg =?

%mg = 145 meşg/L X 1 L/ 10 dL X 23 mg/ 1 meşg = 334 mg /dL = % 334 mg.

OSMOTİK BASINÇ:

•Osmolalite ve Osmotik Basınç–Bir solüsyon içerisindeki toplam madde konsantrasyonu o

çözeltinin osmotik davranışını (basıncını) belirler.–Osmol aktif ünite (iyon, partikül molekül, atom ..)

•Osmolalite: 1 kg çözeltideki mol partikül sayısıdır. 1 OsM = 1mol partükül /1 kg su

–Bir solüsyonun Osmotik basıncı maddenin suya geçiş (osmosis) eğiliminin bir ölçüsüdür.

•Hipertonik, hipotonik, isotonik veya•Hiperosmotik, hipoosmotik, isoosmotik•Vücut sıvılarında osmotik basınç ECF ↔ ICF = 290-300

mOs

Osmotik basınç

Hemoliz sonucu Anemi ve hipoksi gelişir buda böbrekten Eritropoietin salınımına neden olur.

Eritropoietin kemik iliğinde eritrosit üretimini kontrol

eder.

Osmolalite:

• 1 M NaCl = 58 g / 1 L su

• 1 M glukoz = 180 g/ 1 L

• 1 M glukoz = 1 Osmolal ( molal = m)

• 1 M NaCl = 2 Osmolal neden?

1 mol Glukoz →1 mol glukoz

1 mol NaCl →1mol Na+ + 1mol Cl-

NaCl 2 osmol aktif ünite içerir dolayısı ile 1 osmolal NaCl hazırlamak için 58/ 2 = 29 g gerekir.

Plasma: 0 .3 Osm (veya 300 mOsm)

- Isoosmotic plasma:

- Normal tuz (0.9 g NaCl/100 ml =0.15 m)

- 5% dextrose (5 g glucose/100 ml= 0.3 m)

Osmotik basınç

• Elektrolit dengesi aktif transpor (Na+ /K+ ATPaz, K+ /H+ ATPaz,) sistemleri ile sürekli korunur.

• Hücre içi ve dışı elektriksel-gradient potansiyelinin idame ettirilmesi bu şekilde sağlanır. Böylece membran potansiyeli 50-90 mV gerilimle sabitlenir.

• Elektrokimyasal gradient ECF de (+), ICF (-) dir. Bir çok besin maddesinin (glukoz, aa, vb) hücre içine geçişi sağlanarak enerji kaynağı sürekli idame ettirilir.

• Bu nedenle ANYON GAP önemlidir.

Anyon Gap : [ Na+] + [ K+] - [ Cl-] + [ HCO3-]

140mM 4 mM 100mM 25mM = ~20 mM (+)

Osmotik basınç

• Böbreklerin başlıca fonksiyonu ECF hacmini, osmolalite bileşenlerini, asit-baz dengesini ve kan basıncını sürekli idame ettirmekdir.

• Böbrekler bu fonksiyonunu başlıca;

1- Glomerular Filtrasyon

2- Tübüler reabsorbsiyon

3- Tübüler sekrasyon

4- Atılım (idrar) işlevi ile yaparlar.

Water Intake and Output

•Glomerülar filtrasyon hızıda regülasyona yardımcı olur.

•Kardiovasküler uyum ve kapasite (arter duvarlarının kalınlaşması-incelmesi gibi)

Kan hacmi ve basıncı kısmen hidrostatik ve osmotik basınç gradienti ile düzenlenir.

Interstitial

Intravascular

ECF hacim reseptörleri

• ECF hacminde ki azalma (hipovolemi) ve artma (hipervolemi) reseptörler aracılığı ile algılanır.

• “Central” vascular sensörler– Düşük basınç (çok önemli)

• Cardiac atria• Pulmonary vasculature

– Yüksek basınç (daha az önemli)• Carotid sinus• Aortic arch• Juxtaglomerular apparatus (renal afferent arteriole)

• CNS’deki sensörler (daha az önemli)• Karaciğer deki sensörler (daha az önemli)

Plazma osmolalite değişimi arginine vasopressin (AVP)/ Antidiüretik hormon (ADH) sekresyonuna yol açar.

AVP’ deki çok küçük değişimler idrar hacminde çok büyük değişikliğe yol açar.

Osmotik homeostasis

ADH ( AVP)

Homeostatik Fonksiyonlar Hormonal Kontrol altındadır.

vascular organ of the lamina terminalis (OVLT) osmoreceptive neuronlar içerir – subfornical organ (SFO) ve median preoptic n. (MnPO) larda dahil.

Osmoreseptörler AVP secresyonu ile susuzluğu da stimüle eder.

Tuz tüketimini azaltan ve Na atılımına neden olan iki hormon; biri kalpte (atrial natriuretic peptide; ANP) ve diğeri beyinde (oxytocin; hiperosmolaliteye yanıt) salgılanır.

Dehidratasyon aynı zamanda natriuresis nedenidir.

Atrial Natriuretic Peptide (ANP)

• ANP natriuresis oluşturur ( sodyum kaybı).

• ANP sentezi, depolanması ve salınımı Atrial myocytes lerde gerginliğe yanıtta (hacim sensörlerinde P azaldığında) gerçekleşir.

• Major etki renal vasodilatasyondur. Artan kan akışı = GFR artırı

• Böylece daha çok Na+ atılır.

• Genellikle angiotensin ll nin fonksiyonuna karşı etki gösterir ve renin’in etkisini de inhibe edebilir.

Kan hacminde ki bir azalma (hipovolemi) susuzluk ve tuz tüketimini artıran mekanizmalarla telafi edilir.

Hacim homeostasis

Hipovolemiye duyarlı Baroreseptörler böbreğin renin salınımına neden olur.

Renin angiotensinogen ile etkileşir, angiotensin I, ve daha sonrada angiotensin II (AII) oluşturur.

Hepsi bir vasoconstrictor ve adrenal korteksten aldosterone sekresyonunu sağlar.

Hacim homeostasis

Renin-angiotensin sistemi ve AVP antidiuresis ve vasoconstriction oluşturur.

Hipovolemi ve hiperosmolalite’nin herikisi birbirini etkileyerek AVP düzeyinin kontrolünü sağlar.

-hipertension, AVP düzeyinde azalmaya,

-hipotension ise AVP düzeyinde artmaya yol açar.

Hacim homeostasisSusuzluk; hipovolemi, gastrik tuz yüklemesi (hepatik Na+ reseptörleri) , ve artmış plazma osmolalitesi tarafından tetiklenir.

Hacim homeostasis

ADH aynı zamanda idrarı konsantre etmek için de gereklidir: Bunu nasıl başarır?

•Toplama kanallarının suya olan geçirgenliğini su giriş kanallarını (Aquaporin) artırarak sağlar. Böylece idrarı küçük miktarlarda konsantre eder.

BÖBREK FONKSİYONLARI:

1- Glomerular Filtrasyon

2- Tübüler reabsorbsiyon

3- Tübüler sekrasyon

4- Atılım (idrar oluşumu)

Böbrekte metabolik proseslerin çoğu aerobiktir ve O2 tüketimi oldukça yüksektir.

Bu ihtiyaç kalp kasına eşdeğer, beyinden de 3 kat

daha fazladır.Bu yüksek metabolik aktivite

Tübüler reabsorpsiyonu idame ettirmek için gereklidir.Tüketilen O2 nin ~%70’i aktif transportta (glukoz, aa geri

emilimi) kullanılır.Medullada pO2 düşüktür,

buda yüksek Na+ / K+ ATPaz aktivitesine neden olur.

Korteks de enerji kaynağı olarakYağ asitleri, Laktat, Glutamat, Sitrat,

Ve Keton cisimcikleri kullanılır.

GLOMERULAR FİLTRASYON:

• Glomerular kapillere gelen plazma Bowman boşluğunda filtre edilir.

• Filtrasyon, filtrasyon yüzeyine ve glomerular kan damarı boyunca yerleşen spesifik porlu hücreler ile epitel hücrelerin (podocytes) oluşturduğu filtrasyon bariyerine bağlıdır.

Plazma bileşenleri

Mol. Wt. Filtrasyon oranı

Urea 60 1.00

Glucose 180 1.00

Inulin 5,500 1.00

Myoglobin 17,000 0.75

Hemoglobin 64,000 0.03

Serum albumin 69,000 0.01

Filtrasyon moleküllerin büyüklüğü ve yükleri ilede Sınırlıdır,

• Dakikada böbrekte oluşturulan filtrat miktarı.

125mL/dk = 180L/gün

• Filtrasyon basıncını –GFR –değiştiren faktörler:

– Artmış renal kan akışı -- GFR’ da artırır

– Azalmış plazma proteini -- GFR artırır. Ödem sebebidir.

– Kanama – kapiller kan basıncında azalma – GFR azalma

Glomerular filtrasyon oranı (GFR)

GFR regülasyonu : Kan akışının düzenlenmesi

• GFR üç mekanizma ile düzenlenir.

1. Renal Autoregulation

2. Neural regulation

3. Hormonal regulation

Bu üç mekanizmanın hepsi renal kan basıncını ve kan akışını ayarlar.

1-Renal Otoregülasyon

• Myogenik mekanizma

Kan akışı = Kapiler basınç /

Akış direnci

• Tubüloglomerular feedback

2.GFR’nin Neural regulasyonu

• Sempatik sinir lifleri tarafından afferent ve efferent arteriollerin uyarılması

• Normal olarak sempatik stimülasyon düşüktür fakat kanama ve egzersizde artar.

• Kan hacmi (kanamada) korunumu Vasoconstriction oluşturur ve vücudun diğer bölgelerine kan akışının artmasına izin verir (egzersiz)

3. GFR’nin Hormonal regulasyonu

• GFR’nin regülasyonu birkaç hormon ile sağlanır.

• juxtaglomerular apparatus (JGA) hücrelerinden salınan renin, çok etkili bir vasoconstrictor olan Angiotensin II’i oluşturur. GFR azalır.

• ANP filtrasyonu kapiler yüzey alanını artırarak kolaylaştırır. GFR artar.

• NO

• Endothelin

• Prostaglandin E2

Renal Klirens ve GFR’in ölçümü:

• Renal klirens; Dakikada böbrekten temizlenen plazma hacmidir.

- Glomerüllerde dakikada 125 mL plazma temizlenir.

-Eğer plazma klirensi (idrardaki toplam miktarı) 3 mg/L ise

3mg/L X 180 L/gün = 540 mg/gün

• GFR ölçümü

-İnülin yüklemesi

-Kreatin klirens testleri ile yapılır.

Fruktan

İnülin yüklemesi

• Inulin:yıldız çiçeğinden elde edilen bir polisakkarit.

• Glomerülustan kolayca filtre edilir.

• Plazma proteinlerine bağlanmaz.• Biolojik olarak inert.• Toksik değildir ve böbrekte ne

sentez nede metabolize edilir.• Ne absorbe nede sekrete edilir.• Böbrek fn’larını değiştirmez.• Miktarı tam olarak saptanabilir.• Düşük konsantrasyonu yeterlidir.

(10-20 mg/100 mL plasma)

Renal inulin yüklenmesi

Filtre edilen miktar = Atılan miktar Pin x GFR = Uin x V

GFR= Uin x V / Pin

V=İdrar hacmi/zaman (ml/dk)

•Kreatinin: Kas kreatin metabolizmasının son ürünüdür.

•Klinikte GFR’i ölçmek için kullanılır, fakat inülin metoduna göre daha az spesifiktir (tübülden küçük miktarda sekrete edilir.)

•Kreatinin klirensi : Kan örneği ve 24 saatlik idrar toplanır, serum

ve idrardaki kreatin miktarı ölçülür.

Kreatinin klirensi = Ukreatinin x V / P kreatinin

•Serum kreatinin değeri ~ 20-80 µM (0,28 – 0,90 mg/dL)

•Bu değerler bilindiği için klirens testi pek yapılmaz, kan değerini ölçmek yeterlidir. Plazma [kreatinin] artmışsa GFR’nin azaldığının belirtisidir.

•GFR %50 oranında azalırsa kreatinin kanda iki kat artar. (patolojik bir durum yoksa –kene ısırması sonucu oluşan kırım kongo kanamalı ateş hastalığı (KKHA) ile kreatinin artabilir.)

Kreatinin Klirensi:

n

(%)•Artmış serum,

•Lactate dehydrogenase, (LDH) 90 (98)

•Aspartate aminotransferase (AST) 84 (91)

•Alanine aminotransferase (ALT) 73 (79)

•Creatine phosphokinase 22 (24)

•Blood urea nitrogen 20 (22)

•Creatinine 15 (16)

KKHA’in Başlangıçta Laboratuvar Bulguları (2)

GFR ye karşı Plasma kreatinin düzeyleri:

2934

REABSORBSİYON ve SEKRESYON :

Filtration, reabsoption, and excretion rates of substances by the kidneys

Filtered Reabsorbed Excreted Reabsorbed

(meq/24h) (meq/24h) (meq/24h) (%)

Glucose (g/day) 180 180 0 100

Bicarbonate (meq/day) 4,320 4,318 2 > 99.9

Sodium (meq/day) 25,560 25,410 150 99.4

Chloride (meq/day) 19,440 19,260 180 99.1

Water (l/day) 169 167.5 1.5 99.1

Urea (g/day) 48 24 24 50

Creatinine (g/day) 1.8 0 1.8 0

Primer Aktif Transport

GLUKOZ REABSORPSİYONU TUBULLERDE MAXIMUMDUR

Renal threshold (300mg/100 ml)

Plasma Concentration of Glucose

GlucoseReabsorbedmg/min

Filtered Excreted

Reabsorbed

SU ve SODYUM Transportu:

• Su ve Sodyum Henle kulpundan reabsorbe edilir

• ADH nin etkisi ile reabsorpsiyon yapılır.

• Hiperkalemi ve hipokaleminin her ikiside kalp kasılımını etkileyerek yaşamı tehdit eder.

• Yaşamı ve ASİT-BAZ dengesinin idame ettirilmesi için

[K+] = 2,5-6,0 mM (plazma)

135-145 mM (hücre içi) olmalıdır.

Potasyum reabsorpsiyonu ve sekresyonu

İDRAR OLUŞUMU:

• Böbreğin boşaltım (idrar oluşturma) fonksiyonu glomerulus’daki plazmanın Filtrasyonu , tübüler lümendeki maddelerin tekrar kana verilmsei (Reabsorpsiyon) ve tübüler hücrelerdeki maddeleri tekrar lümene transportunu (Sekresyon) içerir.

• Kreatinin, üre, amonyak

Ve ürik asit gibi N’lu bile-

şiklerin, toksik ilaçların,

Fosforlu ve sülfatlı bileşik-

lerin atılımı esastır.

İDRAR konsantrasyonu ters akıntı ile artırılır.

• Henle kulpunun aşağıya doğru inen ince kolu diğer maddeler dışında suya geçirgendir.

• Yukarı doğru çıkan kalın kolu su ve diğer maddelere karşı geçirgen değildir.

• Na ve Cl için aktif transport mekanizmaları içerir.


• Na ve Cl yukarı doğru kalın koldan peritübüler sıvı içerisine reabsorbe edilir.

• Bu iyonlar medulla osmotik basıncı artırır.

• Bu, suyun aşagı doğru ince kolundan çıkışını artırır.

• Tübüler filtratın artan osmotik potansiyeli aktif transport aktivitesini artırır.

İdrar oluşumunda Nefron bölgelerindeki farklılık:

Proximal Convoluted tubule

Reabsorption:

Suyun %60-70 (108 - 116 L/gün)

Glukoz ve diğer sekerler, aa, ve bazı vitaminler %100

Bikarbonat, fosfat, Mg, Ca ile birlikte Na ve Cl %60-70

Secretion:

H+ , NH4+ , kreatinin,

ilaçlar ve toksinler.


Henle Kulpu:Reabsorption:-Suyun %25’i-Countercurrent

(ters akıntı) sisteminin idame ettirilmesi için Na ve Cl’un %20-25’i


Distal Convoluted Tubule

Reabsorption:

ADH kontrolü altında suyun %5 den fazlası.

Aldesteron kontrolü altında değişken miktarlarda Na Cl

ve Ca

Secretion:

H+ , NH4+ , kreatinin,

ilaçlar ve toksinler.


Collecting Duct

Reabsorption:

-ADH kontrolü altına suyun değişen miktarları

-Aldesteron kontrolü altında Na,Cl (temel hücreler) ve HCO3

-(intercalated hüc) değişen miktarları

Secretion:

Potasyum ve hidrojen iyonları

Figure 26.15a, b

Toplama kanallarında ADH nın etkisi:

Vazopresinin Etki mekanizması:Vazopresinin Etki mekanizması:

Renin-Anjiotensin-Aldesteron sistemi:

ACE

JuxtaglomerularApparatus

Angiotensinogen

Angiotensin I

Angiotensin II

Angiotensin III

Renin

ACE

Aminopeptidase

Non-ACECAGE(. Chymase

in heart)

Endopeptidase

Angiotensin 1-7Releases ADH; ↑ PG;Natriuretic; ↓ RVR; ↓ BP (brain stem inj.)? Role in effects of ACEI

1 2 3 … 7 8 9 10 11 12 13

NH2-Asp-Arg-Val…Pro-PheHis-Leu-COOH1 2 3 7 8 9 10

NH2-Asp-Arg-Val…Pro-Phe-COOH1 2 3 7 8

NH2-Arg-Val…Pro-Phe-COOH 2 3 7 8

NH2-Asp-Arg-Val…Pro-Phe-His-LeuLeuVal-Tyr-COOH

+

1. ↓ Renal PerfusionPressure2. ↓ Na at Macula Densa cells3. ↑ Sympathetic nerve activity (ß-1)

±PG

Renin-Angiotensin Sistemi

CAGE=chymotrypsin-like angiotensin-generating enzymeHollenberg NK, Fisher ND, Price DA. Hypertension 1998;32(3):387-92

Angiotensin II

Vasoconstriction

AldosteroneSecretion

Direct RenalSodium Retention

↑ Thirst

ADH Release

↑ Cardiac Contractility

Sympathetic Facilitation:CentralNerve terminal(ganglionic ?)

Cardiac & Vascular Hypertrophy

Bilinen tüm fizyolojik etkilerini angiotensin II , tip 1 receptör

Aracılığı ile yapar.

Renin-angiotensin-aldosterone sistemi

↑ Na reabs↑ H2O reab

Angiotensin II’nin zaralı etkileri

Myocyte Myocyte growthgrowth

Vascular Vascular smooth muscle smooth muscle

growthgrowth CollagenCollagen

RemodelingRemodeling

PAI-1/PAI-1/thrombosisthrombosis

Platelet Platelet aggregationaggregation

SuperoxideSuperoxideproductionproduction

VasopressinVasopressin

ActivateActivateSNSSNS

AldosteroneAldosterone

EndothelinEndothelin

AbnormalAbnormalvasoconstriction vasoconstriction

Ang II

Adapted from Burnier M, Brunner HR. Lancet. 2000;355:637-645.

Brown NJ, Vaughan DE. Adv Intern Med. 2000;45:419-429.

ALDOSTERON

ALDOSTERON

OSMOLALİTE KONTROLU FEEDBACK SİSTEMİ

SİRKÜLASYON HACMİNİN EFEKTİF KONTROLÜ

bÖbreĞİn klİnİk bİyokİmyasi

Documents