Njurar

Fortsättning från ovan…

Njurarnas anatomi

Lokalisering

Njurarna är ett par organ som finns längs bukhålans bakre muskelvägg. Den vänstra njuren ligger något mer överordnat än den högra njuren på grund av leverns större storlek på den högra sidan av kroppen. Till skillnad från de andra bukorganen ligger njurarna bakom bukhålan som kantar bukhålan och anses därför vara retroperitoneala organ. Revbenen och ryggens muskler skyddar njurarna från yttre skador. Fettvävnad som kallas perirenalt fett omger njurarna och fungerar som skyddande stoppning.

Struktur

Njurarna är bönformade med den konvexa sidan av varje organ placerad lateralt och den konkava sidan medial. Fördjupningen på den konkava sidan av njuren, den så kallade njurhilus, ger utrymme för njurartären, njurvenen och urinledaren att komma in i njuren.

Ett tunt lager av fibrös bindväv bildar njurkapseln som omger varje njure. Njurkapseln ger ett styvt yttre skal som upprätthåller formen på de mjuka inre vävnaderna.

Djupt under njurkapseln finns den mjuka, täta, vaskulära njurbarken. Sju kägelformade njurpyramider bildar njurmedulla djupt ner i njurbarken. Njurpyramiderna är riktade med basen vänd utåt mot njurbarken och spetsarna pekar inåt mot njurens centrum.

Varje spets ansluter till ett mindre kalyx, ett litet ihåligt rör som samlar upp urinen. De mindre calyces går samman till 3 större större calyces, som ytterligare går samman till det ihåliga njurbäckenet i njurens mitt. Njurbäckenet lämnar njuren vid njurhjälpen, där urinen rinner ut i urinledaren.

Blodtillförsel

1. Njurartärerna förgrenar sig direkt från bukaorta och går in i njurarna genom njurhjälpen.
2. Inuti våra njurar divergerar njurartärerna till de mindre afferenta arteriolerna i njurarna.
3. Varje afferent arteriole transporterar blod in i njurbarken, där den delar sig i ett knippe kapillärer som kallas glomerulus.
4. Från glomerulus samlas blodet igen i mindre efferenta arterioler som går ner i njurmärgen.
5. De efferenta arteriolerna separeras till de peritubulära kapillärerna som omger njurtubuli.
6. Nästan går de peritubulära kapillärerna samman och bildar vener som återigen går samman och bildar den stora njurvenen.
7. Slutligt lämnar njurvenen njuren och förenas med den nedre hålvenen, som transporterar blodet tillbaka till hjärtat.

Nefhronet

Varje njure innehåller cirka 1 miljon enskilda nefroner, njurarnas mikroskopiska funktionella enheter som filtrerar blodet för att producera urin. Nephronet består av 2 huvuddelar: njurkroppen och njurtubuli.

Vår njurkropp, som ansvarar för att filtrera blodet, utgörs av kapillärerna i glomerulus och den glomerulära kapseln (även känd som Bowmans kapsel). Glomerulus är ett bunt nät av kapillärer som ökar blodets yta i kontakt med blodkärlens väggar. Glomerulus omges av den glomerulära kapseln, ett skålformat dubbelskikt av enkelt skivepitel med ett hålrum mellan skikten. Särskilda epitelceller, så kallade podocyter, bildar det lager av den glomerulära kapseln som omger kapillärerna i glomerulus. Podocyterna samarbetar med kapillärernas endotel för att bilda ett tunt filter som separerar urin från blod som passerar genom glomerulus. Det yttre skiktet av den glomerulära kapseln håller urinen åtskild från blodet i kapseln. I den bortre änden av den glomerulära kapseln, mittemot glomerulus, finns mynningen till njurtubuli.

En serie rör som kallas njurtubuli koncentrerar urinen och återvinner icke-förbrukade lösningsmedel från urinen. Njurtuberna transporterar urinen från den glomerulära kapseln till njurbäckenet.

1. Den krökta första delen av njurtuberna kallas den proximalt konvoluterade tubuli. De tubulära cellerna som kantar den proximala konvoluterade tubuli reabsorberar mycket av det vatten och de näringsämnen som ursprungligen filtrerades i urinen.
2. Urinen passerar därefter genom Henle-slingan, en lång rak tubuli som transporterar urinen in i njurmärgen innan den gör en hårnålssväng och återvänder till njurbarken.
3. Följande på Henle-slingan är den distala konvoluterade tubuli.
4. Slutligen kommer urinen från de distala konvoluterade tubulerna i flera nefroner in i samlingsröret, som transporterar den koncentrerade urinen genom njurmärgen och in i njurbäckenet.
5. Från njurbäckenet förenas urinen från många samlingsrör och rinner ut ur njurarna och in i urinledarna.

Njurarnas fysiologi

Utsöndring av avfall

Njurarnas primära funktion är utsöndring av avfallsprodukter som härrör från proteinmetabolism och muskelkontraktion. Levern metaboliserar kostproteiner för att producera energi och producerar giftig ammoniak som avfallsprodukt. Levern kan omvandla det mesta av denna ammoniak till urinsyra och urea, som är mindre giftiga för kroppen. Samtidigt använder kroppens muskler kreatin som energikälla och producerar i processen avfallsprodukten kreatinin. Ammoniak, urinsyra, urea och kreatinin ackumuleras alla i kroppen med tiden och måste avlägsnas från cirkulationen för att bibehålla homeostasen.

Glomerulus i njurarna filtrerar alla dessa fyra avfallsprodukter ur blodomloppet, vilket gör det möjligt för oss att utsöndra dem ur våra kroppar i urinen. Omkring 50 % av den urea som finns i blodet återabsorberas av tubulocellerna i nefronet och återförs till blodtillförseln. Urea i blodet hjälper till att koncentrera andra mer giftiga avfallsprodukter i urinen genom att upprätthålla den osmotiska balansen mellan urin och blod i njurmärgen.

Filtrering, reabsorption och sekretion

1. Njurarna filtrerar blodet när det passerar genom kapillärerna som bildar glomerulus. Blodtrycket tvingar det mesta av blodplasman genom kapillärernas foder och in i den glomerulära kapseln. Blodcellerna är för stora för att passera genom kapillärfoderet och stannar därför kvar i kapillärerna tillsammans med en del kvarvarande plasma. Den filtrerade plasman, som nu kallas tubulär vätska, börjar strömma ut ur den glomerulära kapseln och in i den proximalt konvoluterade tubulären.
2. Till samma tid rör sig det koncentrerade blodet som finns kvar i glomerulus kapillärer in i de efferenta arteriolerna och vidare till de peritubulära kapillärerna som omger den proximalt konvoluterade tubulären. Epitelcellerna som kantar tubulerna tar aktivt upp värdefulla molekyler av glukos, aminosyror och joner från filtratet och släpper tillbaka dem i blodet. Dessa celler absorberar också eventuella avfallsprodukter som finns kvar i blodet (t.ex. ammoniak och kreatinin) och utsöndrar dessa kemikalier i filtratet. Medan dessa lösningsmedel utbyts trycker det osmotiska trycket vatten från det utspädda, hypotona filtratet tillbaka till det koncentrerade, hypertoniska blodet.
3. Från den proximala konvoluterade tubulären kommer tubvätskan nästa gång in i Henle-slingan, där vatten och joner återabsorberas. Den nedåtgående delen av Henle-slingan är genomsläpplig för vatten och transporterar filtratet djupt in i njurens märg. Vävnader i märgen som omger tubuli innehåller en hög koncentration av joner och mycket lite vatten jämfört med filtratet. Det osmotiska trycket mellan det hypotona filtratet och de hypertoniska cellerna i märgen trycker ut vatten ur filtratet och in i cellerna. Cellerna i märgen återför detta vatten till blodet som strömmar genom närliggande kapillärer.
4. Filtratet passerar härnäst genom den stigande delen av Henle-slingan när det lämnar märgen. De vävnader som omger den uppåtgående lemmen är inte genomsläppliga för vatten men är genomsläppliga för joner. Filtratet är mycket koncentrerat efter att ha passerat genom den nedåtgående lemmen, så joner diffunderar lätt ut ur filtratet och in i de celler som kantar den uppåtgående lemmen. Dessa joner återförs till blodet som flödar genom närliggande kapillärer.
5. Tubulärvätska som lämnar Henles slinga passerar därefter genom den distala konvoluterade tubulären och nefronets samlingsrör. Dessa tubuli fortsätter att återabsorbera små mängder vatten och joner som fortfarande finns kvar i filtratet. Vävnaderna som omger samlingsgången absorberar aktivt överskott av kalium- och vätejoner från de närliggande kapillärerna och utsöndrar dessa överskottsjoner som avfall i filtratet.
6. När filtratet når slutet av samlingsgången har nästan alla värdefulla näringsämnen, joner och vatten återförts till blodtillförseln, medan avfallsprodukter och en liten mängd vatten är kvar och bildar urin. Urinen lämnar samlingsröret och förenas med urin från andra samlingsrör i njurbäckenet.

Vattenhomeostas

Njurarna kan styra vattenvolymen i kroppen genom att förändra reabsorptionen av vatten i nefronens tubuli. Under normala förhållanden reabsorberar (via osmos) tubulocyterna i nefrontubulerna nästan allt vatten som filtreras till urin av glomerulus.

Vattenreabsorptionen leder till mycket koncentrerad urin och bevarande av vatten i kroppen. Hormonerna antidiuretiskt hormon (ADH) och aldosteron ökar båda reabsorptionen av vatten tills nästan 100 % av det vatten som filtreras av nefronet återförs till blodet. ADH stimulerar bildandet av vattenkanalproteiner i nefronernas samlingsgångar som gör det möjligt för vatten att passera från urinen till tubulocellerna och vidare till blodet. Aldosteron fungerar genom att öka reabsorptionen av Na+- och Cl-joner, vilket gör att mer vatten rör sig ut i blodet via osmos.

I situationer där det finns för mycket vatten i blodet utsöndrar vårt hjärta hormonet atrial natriuretisk peptid (ANP) för att öka utsöndringen av Na+- och Cl-joner. Ökad koncentration av Na+ och Cl- i urinen drar in vatten i urinen via osmos, vilket ökar den producerade urinmängden.

Syra- och bashomeostas

Njurarna reglerar blodets pH-värde genom att styra utsöndringen av vätejoner (H+) och bikarbonatjoner (HCO3-). Vätejoner ackumuleras när proteiner metaboliseras i levern och när koldioxiden i blodet reagerar med vatten för att bilda kolsyra (H2CO3). Kolsyra är en svag syra som delvis dissocieras i vatten för att bilda vätejoner och bikarbonatjoner. Båda jonerna filtreras ur blodet i njurens glomerulus, men de tubulära cellerna som kantar nefronet reabsorberar selektivt bikarbonatjoner medan vätejoner lämnas kvar som en avfallsprodukt i urinen. Tubulocellerna kan också aktivt utsöndra ytterligare vätejoner i urinen när blodet blir extremt surt.

De återabsorberade bikarbonatjonerna kommer in i blodomloppet där de kan neutralisera vätejonerna genom att bilda nya molekyler av kolsyra. Kolsyra som passerar genom lungornas kapillärer dissocieras till koldioxid och vatten, vilket gör att vi kan andas ut koldioxiden.

Elektrolythomeostas

Njurarna upprätthåller homeostasen av viktiga elektrolyter genom att kontrollera deras utsöndring i urinen.

• Natrium (Na+): Natrium är en viktig elektrolyt för muskelfunktion, neuronfunktion, blodtrycksreglering och blodvolymreglering. Över 99 % av de natriumjoner som passerar genom njurarna återabsorberas till blodet från tubulärt filtrat. Den största delen av reabsorptionen av natrium sker i den proximala konvoluterade tubuli och den stigande Henle-slingan.
• Kalium (K+): Precis som natrium är kalium en viktig elektrolyt för muskelfunktion, neuronfunktion och reglering av blodvolymen. Till skillnad från natrium återabsorberas dock endast cirka 60-80 % av de kaliumjoner som passerar genom njurarna. Den största delen av reabsorptionen av kalium sker i den proximala konvoluterade tubuli och den stigande Henle-slingan.
• Klorid (Cl-): Klorid är den viktigaste anjonen (negativt laddad jon) i kroppen. Klorid är avgörande för regleringen av faktorer som pH och cellulär vätskebalans och bidrar till att fastställa den elektriska potentialen hos neuroner och muskelceller. Den proximala konvoluterade tubulären och Henles stigande slinga reabsorberar cirka 90 % av de kloridjoner som filtreras av njurarna.
• Kalcium (Ca2+): Kalcium är inte bara ett av de viktigaste mineralerna i kroppen som utgör ben och tänder, utan också en livsviktig elektrolyt. Kalcium fungerar som en elektrolyt och är viktigt för sammandragning av muskelvävnad, frisättning av neurotransmittorer av neuroner och stimulering av hjärtmuskelvävnad i hjärtat. Den proximala konvoluterade tubulären och Henles stigande slinga reabsorberar det mesta av kalciumet i tubulärt filtrat till blodet. Parathormon ökar reabsorptionen av kalcium i njurarna när kalciumnivåerna i blodet blir för låga.
• Magnesium (Mg2+): Magnesiumjonen är en viktig elektrolyt för att enzymer som arbetar med fosfatföreningar som ATP, DNA och RNA ska fungera korrekt. Den proximala konvoluterade tubuli och Henle-slingan reabsorberar det mesta av det magnesium som passerar genom njurarna.

Homeostas av blodtrycket

Njurarna hjälper till att kontrollera blodtrycket i kroppen genom att reglera utsöndringen av natriumjoner och vatten och genom att producera enzymet renin. Eftersom blodet till största delen består av vatten resulterar en ökad vattenvolym i kroppen i en ökning av blodvolymen i blodkärlen. Ökad blodvolym innebär att hjärtat måste pumpa hårdare än vanligt för att trycka in blod i kärlen som är trängda med överskottsblod. Ökad blodvolym leder alltså till ökat blodtryck. När kroppen däremot är uttorkad minskar blodvolymen och blodtrycket.

Njurarna kan kontrollera blodtrycket genom att antingen återabsorbera vatten för att bibehålla blodtrycket eller genom att låta mer vatten än vanligt utsöndras i urinen och därmed minska blodvolymen och blodtrycket. Natriumjoner i kroppen hjälper till att hantera kroppens osmotiska tryck genom att dra vatten till områden med hög natriumkoncentration. För att sänka blodtrycket kan njurarna utsöndra extra natriumjoner som drar med sig vatten ut ur kroppen. Omvänt kan njurarna återabsorbera extra natriumjoner för att hjälpa till att hålla kvar vatten i kroppen.

Slutligt producerar njurarna enzymet renin för att förhindra att kroppens blodtryck blir för lågt. Njurarna är beroende av ett visst blodtryck för att tvinga blodplasma genom kapillärerna i glomerulus. Om blodtrycket blir för lågt släpper cellerna i njurarna ut renin i blodet. Renin startar en komplex process som leder till att binjurarna frisätter hormonet aldosteron. Aldosteron stimulerar cellerna i njurarna att öka sin reabsorption av natrium och vatten för att upprätthålla blodvolym och blodtryck.

Hormoner

Njurarna upprätthåller en liten men viktig endokrin funktion genom att producera hormonerna kalcitriol och erytropoietin.

• Kalcitriol är den aktiva formen av vitamin D i kroppen. Tubulocellerna i den proximala konvoluterade tubuli producerar kalcitriol från inaktiva D-vitaminmolekyler. Då färdas kalcitriol från njurarna genom blodomloppet till tarmarna, där det ökar absorptionen av kalcium från maten i tarmlumen.
• Erytropoietin (EPO) är ett hormon som produceras av cellerna i de peritubulära kapillärerna som svar på hypoxi (en låg syrehalt i blodet). EPO stimulerar cellerna i den röda benmärgen att öka sin produktion av röda blodkroppar. Syrehalten i blodet ökar när fler röda blodkroppar mognar och kommer in i blodomloppet. När syrehalten återgår till det normala slutar cellerna i de peritubulära kapillärerna att producera EPO.

Flera hormoner som produceras på andra ställen i kroppen hjälper till att styra njurarnas funktion.

• Antidiuretiskt hormon (ADH), även känt som vasopressin, är ett hormon som produceras av neurosekretoriska celler i hjärnans hypotalamus. Dessa celler sträcker sig ut i den bakre hypofysen, som lagrar och frisätter ADH. ADH-produktionen stimuleras av en minskad blodvolym och ökad osmolaritet i blodet. ADH hjälper kroppen att hålla kvar vatten genom att öka antalet vattenkanaler i cellerna i njurarnas samlingsgångar. Dessa vattenkanaler gör att vatten som finns kvar i urinen kan återabsorberas till blodet, vilket resulterar i extremt koncentrerad urin.
• Angiotensin II är ett hormon som tillverkas i levern och aktiveras av enzymerna renin och angiotensinkonverterande enzym. När det aktiveras ökar angiotensin II reabsorptionen av natrium- och kloridjoner i den proximala konvoluterade tubuli, vilket leder till en ökad reabsorption av vatten också.
• Aldosteron är ett hormon som produceras i binjurebarken som svar på angiotensin II. Aldosteron binder till målceller i väggarna i nefronets samlingsgångar. Dessa celler återabsorberar ytterligare natrium- och kloridjoner som skulle ha utsöndrats som urin. Målcellerna tar också bort kaliumjoner från blodet och utsöndrar dem som urin.
• Atrial natriuretisk peptid (ANP) är ett hormon som produceras av hjärtmuskelceller i hjärtats förmak. Dessa celler producerar ANP som svar på höga natriumnivåer i blodet eller ökat blodtryck. I njurarna ökar ANP den glomerulära filtrationshastigheten så att mer blodplasma pressas in i den glomerulära kapseln och in i njurtubuli. ANP avlägsnar också vissa lösningsmedel från cellerna i njurmärgen, vilket gör Henle-slingan mindre effektiv när det gäller att återabsorbera vatten och joner från filtratet. Nettoresultatet av ANP är att mer natrium och vatten hamnar i urinen, blodvolymen minskar och blodtrycket sjunker också.