A vese véráramlása

Ez a fejezet a 2017-es CICM elsődleges tanterv G4(ii) szakaszához kapcsolódik, amely elvárja a vizsgázótól, hogy “írja le a vérmennyiség és az áramlás eloszlását a különböző regionális keringési rendszerekben … beleértve az autoregulációt …”. Ezek közé tartozik többek között az agyi és gerincvelői, a máj- és splanchnikus, a koszorúér-, a vese- és az utero-placentáris keringés”. A vesekeringés többször is előkerült a korábbi dolgozatokban:

• 3. kérdés a 2015-ös második dolgozatból
• 11. kérdés a 2012-es első dolgozatból
• 12. kérdés a 2008-as második dolgozatból
• 6. kérdés (2. oldal) a 2007-es második dolgozatból

Az agyi és hepatikus anyagcseréhez hasonlóan ennek a fejezetnek is nehéz volt megfelelő helyet találni a revíziós szerkezetben. Vajon a vese? A keringési rendszerhez tartozik? Végül a szerző úgy érezte, hogy hacsak a tárgyalás nem sodródik veszélyesen közel a glomeruláris filtráció vagy az oldott anyagok clearance témájához, akkor viszonylag biztonságosan a kardiovaszkuláris címszó alá illeszthető.

Összefoglalva:

A szakmailag lektorált irodalomban rengeteg kiváló minőségű anyag található, és a CICM vizsgázó el van kényeztetve a választékkal, még akkor is, ha úgy dönt, hogy nem fizet semmit. Stein (1990) régi, de rövid, jó és ingyenes. Braam et al (2014) új, jó, ingyenes, de hosszú. Just (2007) szintén új és ingyenes, de reálisan nézve egyetlen CICM alapvizsga-jelöltnek sincs szüksége ennyi részletre.

Vese érellátása

Minden vesét egy veseartéria lát el, amely alapvetően egy nagy izomartéria és az aorta egyik fő ága. Mindkettő körülbelül 4-5 cm hosszú és 5-10 mm átmérőjű, az egyik általában valamivel nagyobb, mint a másik. Közvetlenül a parenchimába való belépés előtt az emberi veseartériák általában elülső és hátsó főágakra oszlanak, amelyek viszont szegmentális artériákra oszlanak. A vesén belül ezen artériák között nincs anasztomózis, azaz minden ág végág, és egy szegmentális artéria ischaemiája regionális ischaemiát okoz az elosztási területén (Bertram, 2000).

Összefoglalva, a vese artériás és vénás keringése az erek szekvenciális felsorolásaként mutatható be:

• A veseartéria, az aorta egyik ága
• A veseartéria elülső és hátsó főágai
• A szegmentális artériák (nagy végartériák)
• Az interlobaris artériák, amelyek a kéreg és a medulla határán lépnek be a veseszövetbe
• Az arcuatus artériák, amelyek ívszerűen futnak a kéreg és a medulla között
• Kortikális radiális artériák, amelyek sugárirányban emelkednek a centrumtól a vesekapszula felé
• Afferens arteriolák, amelyek a glomerulusokat látják el
• Glomeruláris kapillárisok,
• Efferens arteriolák, amelyek a glomerulust elvezetik és a medullába ereszkednek
• Peritubularis kapillárisok, amelyek a kérgi tubulusokat veszik körül
• Vasa recta, a leszálló és felszálló egyenes erek, amelyek a Henle-hurkot veszik körül a vese medullába vezető útja mentén
• Arcuatus vénák, amelyekbe a felszálló vasa recta lefolyik
• Interlobuláris vénák, amelyek összegyűjtik a vért az íves vénákból
• Véna renalis, amely a vena cava inferiorba folyik

Az itt látható ábrák Kriz & Kaissling (1992) kiváló “Structural organisation of the mammalian kidney” című művéből származnak. Utólag el kell ismerni, hogy az eredeti képek nem igényelték a hozzáadott megjegyzéseket és a gyerekes színezést. De…

A veseerek élettani jelentőségét a vese szűrési funkciója szempontjából máshol tárgyaljuk. Ebben az érrendszerre fókuszáló fejezetben talán fontos a vese mikrocirkulációjának legegyedibb jellemzőire koncentrálni:

• A vesekeringésnek két kapilláris hálózata van:
  • Egy magas nyomású kapillárishálózat, amely a glomeruláris kapillárisok
  • Egy alacsony nyomású kapillárishálózat, a peritubuláris kapillárisok
• Az afferens és efferens arteriolák ellenállása, a nagynyomású glomeruláris kapillárisok két oldalán, a glomeruláris szűrés fontos szabályozó mechanizmusa

Vesei véráramlás

A teljes szívteljesítménynek összesen mintegy 20-25%-a a vesén keresztül áramlik. Ez végül kb. 400ml/100g szövet/perc, azaz kb. 1000ml/perc; azaz kb. nyolcszor több, mint az agyé. Ez nyilvánvalóan nagyon eltérő lesz attól függően, hogy kinek a veséjét mérjük; Bergström (1959) például 660 ml/perc és 2190 ml/perc közötti eredményeket kapott egészséges önkéntesek egy csoportjától.

Ez a véráramlás nyilvánvalóan teljesen független a vese metabolikus aktivitásától. Összességében a vese a szállított oxigénnek csak kb. 10-15%-át vonja ki, ezért a vese vénás oxigénszaturációja viszonylag magas (~ 85%). Ebből arra a következtetésre juthatnánk, hogy a vesék sejtjeit állandóan fényűző oxigénfeleslegnek kell körülvennie, de valójában nem ez a helyzet. A teljes véráramlás inkább a kéregbe (ahol a glomerulusok vannak) áramlik, kb. 500ml/100g/perc, azaz 95%-ban, míg a medulla csak 20-100ml/perc véráramlást kap. És a medulla az, ahol az összes keményen dolgozó tubuláris sejt van, amelyek szorgalmasan szívják ki az összes nátriumot a tubuláris folyadékból. Ez anyagcsere szempontjából nem olcsó folyamat, hiszen a kiszűrt nátrium 99,5%-át vissza kell nyerni, ezért a veseagy tömegéhez képest igen magas anyagcsere-aktivitással rendelkezik – a teljes testtömegnek mindössze 0,5%-át teszi ki, de az összes oxigén 7%-át használja fel.

Amint az várható volt, ilyen oxigénfogyasztás mellett a veseagy valószínűleg krónikusan oxigénszegény, és meglehetősen magas az oxigénkivonási aránya. Leichtweiss és munkatársai (1969) valóban 8-10 mmHg körüli vesemedulláris pO2-t mértek. Ami még rosszabb, hogy a medullában az interlobuláris erek és a vasa recta közelsége lehetővé teszi, hogy az oxigén az artériás vérből közvetlenül a vénásba diffundáljon, megfosztva ezzel a mélyebb medulláris szöveteket. Végül, a vese véráramlásának a medulla felé alacsonynak kell lennie, különben az összes gondosan felépített koncentrációs gradiens elmosódik. Összefoglalva, ahhoz, hogy koncentrálni tudjuk a vizeletünket, a veseagyat mindig az oxigénhiány határán kell tartanunk.”

A vese által végzett legenergiaigényesebb dolog tehát a nátrium visszaszívása, ami a veseagyban történik. A vesébe jutó nátrium mennyisége pedig a glomeruláris szűrési sebességtől függ, ami a véráramlástól függ. Tehát a vese metabolikus igényét a véráramlás határozza meg, és nem fordítva. Más szóval, ha kevesebb vérrel perfundáljuk a vesét, akkor kevesebb nátriumot kell pumpálni, és ezért kevesebb metabolikus üzemanyagra lesz szükség. Ennek eredményeként a vese oxigénkivonása nem változik túlságosan a különböző véráramlási sebességek függvényében (Levy, 1960).

A vese véráramlásának autoregulációja

Mivel a vesén keresztüli véráramlás a glomeruláris filtráció és az oldott anyagok clearance fontos meghatározója, logikus, hogy a szisztémás körülmények széles tartományában stabilnak kell maradnia. Valójában ez az, amit megfigyeltünk. Az alábbi autoregulációs diagramot, a vese véráramlásának és a szisztémás artériás nyomásnak a kapcsolatát általában a tankönyvekben szokták elővenni ennek a koncepciónak az alátámasztására:

Ez a grafikon számos permutációja létezik, és annyira mindenütt jelen van, hogy a szerzők már nem hivatkoznak rá a szakmai kiadványokban. Íme néhány reprezentatív példa hivatalosnak tűnő forrásokból (Burke et al, 2014 és Ravera et al, 2006):

Ez a grafikon valószínűleg azért ilyen hihetetlenül változatos és rosszul hivatkozott, mert nem egyetlen szerzőé. Az ötletet, hogy a vese stabil véráramlást tart fenn a változó perfúziós nyomással szemben, először Rein & Rossler (1929) fedezte fel egy vérzéses sokkmodell kapcsán, de aztán szó szerint több száz szerző több ezer kísérletet végzett minden lehetséges keringési permutációt vizsgálva, és mindenki készített valamilyen nyomás-áramlási görbét. Itt egy reprezentatív (lényegében véletlenszerűen kiválasztott) képet ajánlunk Rothe et al (1971) egyik tanulmányából. Ez mutatja be a legtöbb fontos jellemzőt.

A tankönyvek és kiadók között jelentős eltérések vannak a grafikon feliratozásának és megjelenítésének módját illetően, sokan a relatív értékek helyett a tényleges áramlási értékeket, vagy az átlag helyett a szisztolés artériás nyomást használják. Néhányan (mint a fenti szerző) nem adják meg, hogy milyen nyomást mértek. Így még nevetségesebbé válik, hogy a vizsga céljából bármilyen konkrét nyomásértéket megjegyezzenek. Ha valaki a teljesség igénye miatt ragaszkodik egy számadathoz, rosszabbat is tehetne, mintha a főiskolai vizsgázóktól kölcsönözne, akik a válaszukban arról számoltak be, hogy a vesék vérellátása “75-160 mmHg közötti artériás vérnyomás esetén állandó marad”. Végső soron a legfontosabb jellemző, amit ezen a grafikonon fel kell tüntetni, a “normális” áramlás platója, amely bizonyos normális vérnyomás-tartományban látható.

Ez az autoreguláció az afferens arteriola szintjén következik be, közvetlenül azelőtt, hogy a vér belépne a glomerulusba. Ez három fő mechanizmus révén történik: egy gyors myogén mechanizmus, egy lassabb mechanizmus, amely a juxtaglomeruláris sejtek sószállításának sebességéhez kapcsolódik (tubuloglomeruláris visszacsatolás), és egy harmadik mechanizmus, amely még lassabb, és amelynek nincs különösebben kielégítő magyarázata.

Myogén vesevéráramlás-autoreguláció

A vese afferens arterioláinak ez a tulajdonsága valójában gyakorlatilag minden más arteriolamárkára jellemző, és úgy tűnik, hogy a simaizomzat saját tulajdonsága (abban az értelemben, hogy az endothel nyilvánvalóan nem szükséges hozzá, mivel az endotheltől megfosztott arteriolák még mindig ezt teszik). Röviden, amikor az arteriola falára nehezedő nyomás (nyúlás) megnő, az arteriola válaszul összeszűkül. Ez növeli az érellenállást, és ezért az áramlás változatlan marad, annak ellenére, hogy a nyomásgradiens megváltozott. Ez egy nagyon gyors folyamat (nulláról szűkülésig kevesebb mint 10 másodperc alatt), és a veseerek teljes szabályozási kapacitásának mintegy 50%-át teszi ki. A mechanizmus, amennyire bárki meg tudja mondani, a membrándepolarizációhoz kapcsolódik, amely a nyújtásra válaszul következik be, de hogy ezt pontosan mi váltja ki, és hogyan történik ez molekuláris szinten, senki sem tudja pontosan. Schubert & Mulvany (1999) részletesebben foglalkozik ezzel, mint amennyire vizsgacélokra valaha is szükség lenne, és az olvasót oda irányítjuk, ha egy rövid áttekintésnél többre vágyik.

A vese véráramlásának szabályozása a tubulo-glomeruláris visszacsatolással

A myogén válasszal ellentétben a tubuloglomeruláris visszacsatolás (TGF) a vese sajátossága. Ezt kiválóan írja le Volker Vallon (2003); anélkül, hogy túlzott részletekbe bocsátkoznánk, ez a mechanizmus a következőképpen foglalható össze:

• A Henle-hurokból történő sóvisszaszívás aktív folyamat
• Ez a folyamat nagymértékben függ a rendelkezésre álló só mennyiségétől, ill. a tubuláris folyadékáramlás sebességétől
• A megnövekedett glomeruláris véráramlás növeli a tubuláris folyadékáramlást (mivel növeli a glomeruláris szűrést)
• Így a megnövekedett glomeruláris véráramlás növeli a Henle-hurok által visszaszívott só mennyiségét, és ez növeli a só szállítását a macula densa felé
• A sókoncentráció változásait a macula densa a luminális membránjában lévő Na+-K+-2Cl- kotranszporteren (NKCC2) keresztül érzékeli.
• Ez az ATP felszabadulásának növekedését eredményezi a macula densa sejtekből
• Az ATP ezután vagy aktiválja a specifikus purinreceptorokat az afferens arteriolán, vagy átalakul adenozinná (amely aztán az A1-adenozinreceptorokra hat).
• A nettó hatás az, hogy a nefronba történő fokozott sószállítás csökkent glomeruláris véráramlást eredményez, ami csökkenti a sószállítást (azaz ez egy negatív visszacsatolási mechanizmus

Ez a mechanizmus lényegesen lassabb, mint a miogén szabályozás. Hogy durván rekonstruáljunk néhány aktuális állatkísérletes adatot Just-tól (2007), ezeknek a mechanizmusoknak az időzítése az alábbiakban látható.

Amint látható, egy harmadik szabályozási mechanizmust is leírnak egyes szerzők, de ez valószínűleg nem túl fontos (a teljes szabályozási kapacitás kevesebb mint 15%-át teszi ki), és – ami a legfontosabb – általában nem említik a tankönyvekben és a CICM hivatalos SAQ-válaszaiban. Ez a mechanizmus a tubuloglomeruláris visszacsatolás frusemiddel történő megszüntetésével demonstrálható. Lassú autoregulációs válasz továbbra is megfigyelhető, de ez egyértelműen nem függ a vese sószállításától.

A szimpatikus innerváció hatása

A vegetatív idegrendszer a vese keringését olyan módon innerválja és szabályozza, amely szabályozó, de nem autoregulációs, abban az értelemben, hogy ez a mechanizmus nem reagál a nyomásváltozásra az áramlás stabilan tartása érdekében. Ehelyett a vese véráramlását ez a szabályozórendszer szándékosan növeli vagy csökkenti. Erről a témáról sokkal jobb áttekintések találhatók a szakirodalomban (pl. Johns et al, 2011).

A vese szimpatikus innervációja: A vese érrendszeri struktúráit a T11-L3 környékén eredő szimpatikus rostok innerválják. Ezek a preganglionáris rostok aztán ganglionokhoz vezetnek, amelyek egyénenként nagyon különbözőek lehetnek – a paravertebralis, prevertebralis, aortorenalis, splanchnicus, celiacus és superior mesentericus ganglionok mind legitim lehetőségek, és nincs kiszámítható “gerincvelői szint”. Hogy a dolgok még bonyolultabbá váljanak, minden vesét a ganglionok különböző szintje és csoportja ingerel. Onnan a posztganglionikus szimpatikus rostok a veseartériával együtt belépnek a vesébe, és egyes rostok hálózatára osztódnak, amelyek behatolnak a kéregbe és a medullába. Barajas és munkatársai (1992) türelmesen követték őket a célállomásukig, és több helyen találtak szimpatikus idegvégződéseket, beleértve a nyilvánvalóakat (afferens és efferens arteriolák), valamint meglepő helyeket (pl. a juxtaglomeruláris apparátus granuláris sejtjei, tubulusszegmensek stb.). Közelebbről megvizsgálva ezek az idegvégződések tele vannak noradrenalinnal.

A stabil szimpatikus tónus hatása: Normális körülmények között, szép nyugodt vegetatív idegrendszer mellett, az a kevés befolyás, amit a szimpatikus idegek gyakorolnak, végül a vese myogén és tubuloglomeruláris autoreguláció takarója alá bújik. Soha nem látod igazán. Azonban, még ha a hatásuk finom is, egyértelműen jelentős befolyást jelent. Amikor Kompanowska-Jezierska és munkatársai (2001) denerváltak néhány patkányvese működését, a kortikális véráramlás 25%-kal nőtt, ami jól szemlélteti a normális nyugalmi szimpatikus tónus nagyságát.

A vese szimpatikus rostok aktiválásának hatása: Amikor a vegetatív idegrendszert valamilyen erős inger (például egy sokkos állapot vagy egy förtelmesen durva kolléga) felbőszíti, többféle hatás lép fel:

• A veseerek vazokonstrikciója
• A fokozott nátrium- és vízvisszaszívás a tubulusban
• A fokozott reninfelszabadulás a juxtaglomeruláris sejtekből

A vese vazokonstrikciója, amely korábban a háttérben csendes volt, most sokkal erőteljesebbé válik. Nem annyira a véráramlás renális autoregulációját írja felül, hanem inkább az autoregulációs görbe alakját változtatja meg. Itt egy Stadlbauer et al (2008) és Persson (1990) munkáiból kölcsönzött grafikon szemlélteti ezt a koncepciót:

Ez valószínűleg egy egész testet érintő, valamilyen vérzéses reakcióval összefüggésben nyer értelmet. A keringő térfogat védelme szükségszerűen magában foglalja azt is, hogy ne pazaroljuk a vért a vese perfúziójára. Valójában jó lenne, ha úgy szabályoznák a saját véráramlásukat, hogy több vért kíméljenek meg a szervezet többi része számára.

Milyen mélyre lehet lemenni? A CICM vizsgafelelet 10%-ot említ, mint azt a minimumot, amire a szimpatikusan érszűkült vese véráramlása lecsökkenhet. Lehet, hogy ez egy elméleti szám, és nem lehet lenyomozni, hogy honnan származik, de hihetőnek tűnik. Amikor Dibona & Sawin (1999) néhány vesét elektromos sokkokkal kínzott, végül ezt a grafikont állították elő, amely világosan mutatja, hogy a vese véráramlása elegendő ingerléssel 70% alá csökkenhet.

Elképzelhető, hogy növelhetnénk a szimpatikus stimulációt, és még nagyobb érszűkületet generálnánk. Hol lenne ennek a vége? A CICM-vizsgálók 10%-ot említenek, de ez elég önkényes helynek tűnik a megállításhoz. Bizonyára a minimális áramlás bármely éren keresztül valójában nulla, legalábbis elméletileg. Természetesen a betegágy melletti gyakorlatban soha nem fogunk ilyesmivel találkozni egy valódi élő beteget érintő klinikai forgatókönyvben, de ez a zavart fiziológia. Amikor Spencer és munkatársai (1954) 3 µg noradrenalin bólust fecskendeztek közvetlenül a kutya szabadon hagyott veseartériáiba, pontosan nulla áramlást kaptak:

A szimpatikus aktiváció hatása a glomeruláris szűrésre gyakran minimális, legalábbis az aktiváció mérsékelt szintjén. A fent említett grafikon alapján feltételezhetnénk, hogy a csökkent vesevéráramlás arányosan csökkent glomeruláris filtrációhoz vezet. Ez azonban nem így van. Vagy legalábbis a glomeruláris filtráció csökkenése nem olyan nagy, mint a vese véráramlás csökkenése. Ennek az az oka, hogy az efferens tubulus sokkal jobban összehúzódik, mint az afferens, így több vért kényszerít át a glomeruluson még akkor is, ha a vese véráramlása csökken. A tolerálható ingerület tartománya meglepően nagy. Mills és munkatársai (1960) szimpatomimetikus gyógyszereket juttattak kutyákba, és megfigyelték, hogy hacsak nem volt annyi vazokonstriktor a fedélzeten, hogy a vérnyomás 40%-kal megemelkedett, a glomeruláris filtrációs ráta lényegében változatlan maradt.