Transcript Предавање 2

MEMBRANSKI POTENCIJAL
AKCIONI POTENIJAL
SISTEM ZA IZLUČIVANJE
FUNKCIONALNI POREMEĆAJI SISTEMA ZA IZLUČIVANJE
(PROTEINURIJA PRI FIZIČKOM NAPORU)
Prof. dr Vladimir Jakovljevic
Predsednik Društva fiziologa Repubilke Srbije,
Council Member International Atherosclerosis Society
Sreda, 09.10.2013. god
HEMIJSKI SASTAV EKSTRA- I INTRAĆELIJSKE TEČNOSTI
185 mmol/L
185 mmol/L
KATJONI
151.5 mmol/L
151.5 mmol/L
150 mmol/L
150 mmol/L
ANJONI
KATJONI
ANJONI
KATJONI
Na+
Na+
CL-
104
KMg2+
CL-
SO32-
0.5
1
Organske
kiseline i 19
proteini
5
1.0
Plazma
HCO3-
30
SO32-
1
PO43Ca2+
2.4
1.2
K+
5
Mg2+
1.0
HCO3-
Organske
kiseline i 4
proteini
1
10
SO32PO43Ca2+ µmol/L
80
(10-7 mol)
Organske kiseline
i proteini
90
K+
150
Mg2+
20
Plazma intersticijumska
tečnost
Ekstracelularna tečnost (ECT)
4
114
gradijent
KAPILARNI
H+=40±2nmol/L
27
PO43Ca2+
CL-
ekvilibrijum
HCO3-
10-15
142
ZID
143
ĆELIJSKA MEMBRANA
Na+
ANJONI
Intracelularna tečnost (ICT)
++++
- - - -
JONSKI KANALI su integralni proteini koji se prostiru kroz celu
membranu, od njene spoljašnje do unutrašnje strane, i kada su otvoreni
omogućavaju prolazak određenih jona.
OTVARANJE I ZATVARANJE KANALA JE KONTROLISANO VRATIMA
-Voltaž zavisni kanali se otvaraju i zatvaraju u zavisnosti od promena
membranskog potencijala
- Ligand zavisni kanali su otvoreni ili zatvoreni u zavisnosti od prisustva
specifičnog molekula: hormona, drugih glasnika ili neurotransmitera.
PRIMERI VOLTAŽ ZAVISNIH KANALA
-Aktivaciona vrata Na+ kanala u
nervu se otvaraju depolarizacijom i
kada su otvorena, membrana nerva je
propustljiva za Na+.
-Inaktivaciona vrata Na+ kanala se
zatvaraju depolarizacijom; kada su
zatvorena, membrana je
nepropustljiva za Na+.
-Vrata (samo jedna) za K+ se otvaraju
depolarizacijom; kada su otvorena
membrana je propustljiva za K+.
!!!
PRIMER ZA LIGAND ZAVISNE
KANALE
-Nikotinski receptor za acetilholin na
motornoj završnoj u mišićima ploči je
jonski kanal koji se otvara kada se
acetilholin veže za njega. Kada je
otvoren, propustljiv je za Na+ i K+, što
dovodi do depolarizacije motorne završne
ploče.
DIFUZIONI POTENCIJALI
sile hemijskog
kretanja
(koncentraciona
razlika)
sile električnog
kretanja
(potencijalna
razlika)
NERNST-ova JEDNAČINA se koristi za izračunavanje ravnotežnog
potencijala za datu koncentracionu razliku permeabilnog jona kroz ćelijsku
membranu.
E = ± 61 log Ci/Co gde je Co = ekstracelularna koncentracija i
Ci = intracelularna koncentracija
E Na+= + 65mV
EK+= - 85mV
ECa2+ = + 120mV
ECl- = - 85mV
Ova jednačina pokazuje vrednost potencijala za dati jon pri elektrohemijskoj
ravnoteži u slučaju da je membrana permeabilna samo za taj jon (ne i za druge
jone)
GOLDMAN-HODKIN-KATZ-оvа JEDNAČINA
-Kada je membrana permeabilna za nekoliko različitih jona, difuzioni
potencijal koji se razvija zavisi od :
1. polarnosti električnog naboja za svaki jon
2. permeabiliteta membrane za svaki jon (P)
3. koncentracije (C) posmatranih jona sa unutrašnje (i) ili
spoljašnje (o) strane membrane.
MIROVNI MEMBRANSKI POTENCIJAL
-se izražava kao izmerena potencijalnа razlika kroz ćelijsku membranu u mV.
-se prema konvenciji, izražava kao vrednost intracelularnog potencijala u odnosu
na ekstracelularni potencijal. Tako, mirovni membranski potencijal od – 70mV znači
70 mV, sa negativnošću u ćeliji.
-Tokom mirovanja, nervna membrana je daleko
više permeabilna za K+ nego Na+. Zbog toga je
vrednost MMP blizu vrednosti izračunatog
ravnotežnog potencijala za K+, ali daleko od
Na+ ravnotežnog potencijala.
-Direktno učešće elektrogene Na+-K+ pumpe je
malo. Pumpa učestvuje u stvaranju MMP više
indirektno, na taj način što održava gradijent
koncentracije kroz ćelijsku membranu
AKCIONI POTENCIJAL (AP)
- je svojstvo ekscitabilnih ćelija (tj. nerva, mišića) koje se sastoji iz brze (msec)
depolarizacije, koja je praćena repolarizacijom membranskog potencijala.
Akcioni potencijali imaju:
- stereotipičnu veličinu i oblik
- prostiru se (šire se) duž membrane
- po principu sve ili ništa.
DEPOLARIZACIJA - smanjuje negativnost membranskog potencijala (unutrašnjost ćelije postaje
manje negativna) - ulazak jona Na+ u ćeliju
REPOLARIZACIJA - negativnost membranskog potencijala se vraća na normalu (unutrašnjost ćelije
postaje negativna kao pre početka AP) - izlazak jona K+ iz ćelije
AKCIONI POTENCIJAL
- Kretanje pozitivnih jona u ćeliju depolarizuje
membranski potencijal do praga
- Depolarizacija prouzrokuje brzo otvaranje
aktivacionih vrata Na+ kanala, i provodljivost za
Na+ brzo raste.
-Provodljivost za Na+ postaje veća nego za K+,
i membranski potencijal se kreće prema (ali ga
sasvim ne dostiže) ravnotežnom potencijalu za
Na+. Takva brza depolarizacija tokom akcionog
potencijala nastaje usled ulaska Na+ u ćeliju.
FAZA REPOLARIZACIJE AKCIONOG POTENCIJALA
-Depolarizacija izaziva i zatvaranje inaktivacionih vrata
Na+ kanala (ali mnogo sporije nego što uzrokuje otvaranje
aktivacionih vrata). Zatvaranje inaktivacionih vrata dovodi
do zatvaranja natrijumovih kanala, i provodljivost za Na+
se vraća ka nuli.
-Depolarizacija sporo otvara K+ kanale i
povećava provodljivost za K+, čak do višeg nivoa nego u
mirovanju
- Zajednički efekat zatvaranja natrijumovih kanala i veće
otvaranje kalijumovih kanala dovodi do povećanja
provodljivosti za kalijum, i membranski potencijal je
repolarizovan. Na taj način, izlazak kalijumovih jona iz
ćelije dovodi do repolarizacije.
REFRAKTORNI PERIODI:
- Apsolutni refraktorni period
- Relativni refraktorni period
SISTEM ZA IZLUČIVANJE
FUNKCIJE BUBREGA:
1. Izlučivanje najvećeg dela krajnjih produkata metabolizma
2. Regulacija zapremine i sastava telesnih tečnosti
(osmolalnosti telesnih tecnosti i koncentracije elektrolita)
3. Regulacija acido-bazne ravnoteže
4. Regulacija arterijskog pritiska
5. Sekrecija hormona, metabolizam i ekskrecija
5. Glikoneogeneza
FUNKCIONALNA
ANATOMIJA BUBREGA
(nefron)


Nefron – osnovna funkcionalana
jedinica bubrega (postoji oko
1 000 000 nefrona u jednom
bubregu).
Nakon 40. god., broj funkcionalnih
nefrona se smanjuje za oko 10%
svakih 10 godina.
Delovi nefrona:

Glomerul (kroz koji se filtrira
velika količina tečnosti iz krvi) i

Tubulski sistem (u kojem se
filtrirana tečnost pretvara u
mokraću).
Ekskrecija – izlučivanje
(mokraćni kanali) mokraće u
bubrežnom sistemu je rezultat
tri bubrežna procesa:
1. filtracija (glomerul)
2. reapsorpcija (tubuli)
3. sekrecija (tubuli)
Urinarna ekskrecija = filtracija – reapsorpcija + sekrecija
Slika bubrežne obrade četiri
hipotetičke supstance
A. supstanca koja se samo
filtrira (nema reapsorpcije ni
sekrecije);
primer: kreatinin
B. supstanca koja se filtrira i
(delimično) reapsorbuje;
primer: elektroliti
C. supstanca koja se filtrira i
(potpuno) reapsorbuje;
primer: glukoza,
aminokiseline
D. supstanca koja se filtrira i
(potpuno) sekretuje;
primer: PAH
Tubulska reapsorpcija
Filtracija=brzina glomerularne filtracije  plazma koncentracija
Reapsorpcija – selektivan proces
Kvantitativni odnosi tubulskih procesa za pojedine supstance
(Guyton & Hall 2003).
Mehanizam za dodatno uvećanje osmolarnosti medularnog
intersticijuma – protivstrujni umnoživač:
•
aktivni transport jona iz debelog segmenta ushodnog kraka Henleove petlje i dilucionog
segmenta distalnog tubula, u medularni intersticijum bubrega (do maksimalnog
koncentracionog gradijenta između tubula i bubrežne medule od 200 mOsm/L)
•
voda difunduje iz nishodnog kraka u intersticijum bubrežne medule (filtrat se koncentruje
izlaskom vode u bubrežni intersticijum, putujući ka vrhu Henleove petlje gde se joni ponovo
transportuju iz tubula u intersticijum (ponavlja se proces više puta do 1200 do 1400 mOsm/L.)
što dovodi do stvaranja hiperosmotske medule dok se tubulska tečnost diluira.
Mehanizam za zadržavanje viška
elektrolita u medularnom
intersticijumu (protivstrujni
izmenjivački mehanizam u vasa recta)
– vasa recta su oblika U cevi,
veoma su propustni, imaju mali
protok krvi (1-2% ukupnog
protoka krvi kroz bubrege)
– plazma koja protiče kroz nishodni
krak vasa recta postaje
hiperosmolarna zbog izlaska
vode u hiperosmolarni
intersticijum i ulaska jona iz
medularnog intersticijuma
VEŽBA: PROTEINURIJA PRI FIZIČKOM
NAPORU
• FUNKCIONALNA PROTEINURIJA
•
Izolovana proteinurija benignog tipa
• Javlja se u uslovima povećane fizičke aktivnosti
 Nije udružena sa progresivnim bubrežnim bolestima te je prognoza
odlična
PRIMER: “MARŠ” PROTEINURIJA
• Prvi put je opisana kod vojnika
nakon dugog marširanja
”Marš” proteinurija
UČESTALOST
• PREVALENCA






18-100%
maratonci 18-60%
bokseri 25%
rvači 100%
gimnastičari 13-55%
fudbaleri 80%
veslači 100%
 Bolja korelacija sa intenzitetom u poređenju sa
dužinom trajanja fizičkog opterećenja
(Ghieda, et al. 2011)
KAKO NASTAJE?
• Proteinurija indukovana fizičkim naporom:
 povećana hemodinamika kroz bubreg
 izmena funkcije glomerulskog filtra
 izmena tubulskog reapsorptivnog kapaciteta
• Promene u glomerulskoj hemodinamici
 glomerulski kapilarni pritisak menja strukturu membranskih pora
porast frakcione ekskrecije proteina
 Ovakav mehanizam je objašnjen dejstvom AT II
MEHANIZAM NASTANKA
• Povećana hemodinamika kroz bubreg
povećana proteinurija
• Porast glomerulske filtracije proteina
• Fizički napor
< bubrežnog protoka plazme (BPP) i JGF
porast frakcije filtracije (FF)
povećana filtracija proteina plazme srednje i velike molekulske mase
MEHANIZAM NASTANKA
• Povećana propustljivost glomerulskog
kapilarnog zida
povećana proteinurija
fizički napor
smanjena selektivnost za veličinu i
električni naboj molekula
MEHANIZAM NASTANKA
• Smanjena reapsorpcija belančevina
na nivou proksimalnih bubrežnih
kanalića
• Snižen kapacitet proksimalnih
bubrežnih tubula za reapsorpciju
povećana ekskrecija belančevina male
molekulske mase
TIP FIZIČKOG OPTEREĆENJA I
PROTEINURIJA
Uticaj intenziteta i trajanja fizičkog opterećenja na tip
proteinurije
• Supramaksimalno opterećenje
• Umerena fizička aktivnost
mešovita proteinurija
glomerulska proteinurija