Transcript 各臓器のエネルギー消費
アンケート 教員氏名：大西 純一 講義番号：R19143 または X44501 (高校生) 科目名：基礎細胞学 腎臓 Kidney 腎臓も吸収器官である 濾過してから再吸収 脳・心臓と並び再生しない器官 • 濾過 • 限外濾過 濾紙 • 逆浸透膜 純水作成 水のみ透過する 大きな粒子を除く コロジオン（ニトロセルロー ス）膜その他＝粒子・高分子（1-100 nm以 上）を完全に除く、水・溶質は透過する＝生体 膜！！ ≒脂質のみの膜 腎臓 心拍出量は 約5 L/min。そのう ち腎血流量は 1.25 L/min（1/4 は腎に） 老廃物の排出・糖・アミノ酸の再吸収→尿 体液の恒常性維持 pH調節 重炭酸イオンの再吸収 電解質 調節 内分泌（レニン[血圧調節]，エリスロポエチン[血球新生]） インスリン分解 原尿 分子量6万以下の分子は濾過 血管内皮の孔，Basement membrane, 足細胞 の間の隙間－diaphramを通り抜ける 1日180 L 100-150 mL/minにも（腎血流500700 mL血漿/minの1/4） 99%は再吸収 草思社「成人病のすべて」 草思社「成人病のすべて」 Newtonより 血管の様子 草思社「成人病のすべて」 Human Urinary System kidney ureter 中胚葉 尿管 膀胱 urinary bladder 尿道 urethra － 内胚葉 尿道の一部 は外胚葉 ボウマン嚢／糸球体 足細胞 血管内皮 Physiology, Vol. 20, No. 2, 96-101, April 2005 太矢印：染色体 凝縮 ✽印の細胞は脱 落しつつあるよう に見える 細矢印：残った 接着部位 血管壁の穴は細胞死でできる A1: 褐色部，2-6: オレンジ のスポットが細胞死のマー カーを示す 培養細胞：対照とUV照射で細 胞死を誘導した細胞 Podocyte＝ 足細胞が血管 を取り巻く様 子 Phys. Rev. 83: 1, 2003 Podocyte 足細胞 血管内皮細胞 Department of Cellular and Molecular Medicine UCSD School of Medicine J. Clin. Invest. 116:2090-2093 (2006). Lamina rara interna, lamina densa and lamina rara externa. Foot processes (fp, short arrow), and larger (10-nm) fibrils (long arrows) are located between the endothelium and GBM. The epithelial (Ep) filtration slits (FS) are also cut in grazing section. ★：slit membrane Phys. Rev. 83: 1, 2003 医学の歩み206: 579，2003 赤：Actin fiber，緑： Microtubule 白と黄色の二つの 足細胞を示す 上から 青の分子がAFとMT をつなぐ 横から 断面 Phys. Rev. 83: 1, 2003 医学の歩み206: 579，2003 Ig: 免疫グロブリンドメイン，FN-III: フィブロネク チンドメイン．いずれも接着作用？ 50 nm 医学の歩み206: 579，2003 外界と血管が接して いる J. Clin. Invest. 2004 114: 1412-1414 スリット－信号伝達の機能もある J Am Soc Nephrol 16: 1195-1204, 2005 Department of Cellular and Molecular Medicine UCSD School of Medicine J Am Soc Nephrol 13:3005-3015, 2002 Am J Physiol Renal Physiol 286: F202-F215, 2004 J. Clin. Invest. 116:2090-2093 (2006). 細胞外マトリックスが作る膜 (Basement Membrane)も透過性に重要 成分のひとつLaminin Bの遺伝子を破壊すると，アルブミンや フェリチンなどのタンパク質を通しやすくなる．やがて，右端の ように足細胞の構造も変化． 正常な糸球体と硬化糸球体 太矢印：染色体 凝縮 ✽印の細胞は脱 落しつつあるよう に見える 細矢印：残った 接着部位 培養細胞 血管壁の穴は細胞死でできる J Am Soc Nephrol 14:1349, 2003 A1: 褐色部，2-6: オレンジ のスポットが細胞死のマー カーを示す 培養細胞：対照とUV照射で細 胞死を誘導した細胞 腎臓の細胞は過酷な環境変化に耐える • • • • 浸透圧変化（主にNaCl） 酸素欠乏，活性酸素 高濃度の尿素（600 mM!!にも達する） Na+排出：Na+,K+-ATPase Betaine, myo-Inositol, Sorbitol, Glycerophosphorylcholineなどを適合溶質として合 成・蓄積・排出 熱ショック蛋白質 原尿 分子量6万以下の分子は濾過 血管内皮の孔，Basement membrane, 足細胞 の間の隙間－diaphramを通り抜ける 1日180 L 100-150 mL/minにも（腎血流500700 mL血漿/minの1/4） 99%は再吸収 尿細管上皮 （近位尿細管） 腸管上皮と同様 黒い点は，免疫的に検 出された水チャネル 新潟大医学部アクアポリン 多くの栄養素 は近位細尿管 で再吸収 東薬大宮川先生「生理学」 NaClと水の循環 水の再吸収で原尿の浸透圧 上昇 これに応じて，髄質の間質液 も血液も，その浸透圧を 300mOsmから12001400mOsmに上昇させる（主 にNaClで） 遠位細尿管ではNaClの再吸 収→浸透圧低下（ここでは水 透過性低い） 集合管後半で尿素・尿酸再吸 収→浸透圧調整に使用？ 痛風の原因：尿酸 鳥などはわざわ ざ尿酸として排 出 霊長類はUricase を失った （Vit. C合成系も） Uricase アラントイン さらに尿素に変換 DVR descending vasa recta, AVR ascending vasa recta, tdl-s descending thin limb of short loop, tdl-l descending thin limb of long loop, tal ascending thin limb, TAL thick ascending limb, CD collecting duct, IMCD inner medullary collecting duct) 腎臓での尿素 の再吸収だけ とっても，多数 の輸送体 ここ には5種 尿酸の分泌と再吸収 再吸収 分泌 Nephrology Frontier 2:22，2003 血中濃度 尿酸の排出・利用 尿酸は痛風の原因になること もあるが，腎臓で機能を果た しているらしい．（全身でも抗酸 化剤として働く．200−500 µM [ヴィ タミンCの50 µM]） ウサギ・ブタは尿酸を積極的 に排出 ヒト・イヌ・ラットは再吸収優位 尿酸 溶解度が低いので痛風の原因になる（針状結晶） 活性酸素ラジカルのスキャベンジャーとして良い面もある これに有効 Superoxide anion 一酸化窒素 Peroxinitrite 諸悪の元凶 比較的安定，局所ホルモン 反応性高く危険 として血管拡張（バイアグラ！） -O -O -H -O -O - 過酸化物 ヒドロキシラジカル 水チャネル 水分子のみを通す仕組み ２つのhalf a-helex dipoleの正電荷が水の酸素原子を固定し，直接的にはN76, N192側鎖のアミド基が水に配位する 通過中の状態 Trends in Biochemical Sciences 26: 77, 2001 配位した状態（上下向きの水素 結合が切れる） Pair of half-helices forming selectivity filter ＋carbonyl oxygen selectivity filter α-ヘリックスのN端は＋（青）、C端は－（赤）に帯電し ており、全体としてdipole電気双極子として働く 尿量の調節 集合管 脳下垂体からのADH （antidiuretic hormon:バゾプ レッシン）が作用すると集合 管の壁に水チャネルが挿入 され、浸透圧によって水が再 吸収されて、浸透圧の高い 尿が少量だけ排泄される。 脳の視床下部には血液浸透 圧のセンサーがあり、血液浸 透圧が上昇すると下垂体後 葉からＡＤＨを分泌させる 他の物質との共輸送で：近位尿細管 その他アミノ酸 以下3枚：http://hobab.fc2web.com/sub4-Na.htm イオンの回収 輸送体あるいは チャネルでさらに Na+を回収 小腸と腎臓 アミノ酸 Am J Physiol Renal Physiol 284: F885, 200 ペプチド輸送 これは腎臓の 図だが，小腸 でも同様 Heteromeric AA transporters (HAT) SLC 3+7 The heavy subunits are type II membrane glycoproteins with a single transmembrane domain, showing homology with bacterial glycosidases. The light subunit shows 12 transmembrane domains with a reentrant loop-like structure . 遺伝病が多い