1502 504 สรีรวิทยาพื้นฐานสำหรับเภสัชศาสตร์ รายงานการนำเสนอความรู้จาก CD เรื่อง: Urinary โดย นายจิระเดช ดงรุ่ง นิสิตเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม Rx11 **หากมีปัญหาใดๆ ให้ติดต่อผู้จัดทำโดยด่วนครับ**

1. 1502 504 สรีรวิทยาพื้นฐานสำหรับเภสัชศาสตร์<br />รายงานการนำเสนอความรู้จาก CD<br />เรื่อง: Urinary<br />รายชื่อสมาชิกกลุ่มย่อยที่ 3<br />53010710065 นายจิระเดชดงรุ่ง<br />53010710066 นางสาวจุฑามาศสมบูรณ์<br />53010710069นายชัยสิทธิ์ศรียางนอก<br />53010710071นางสาวณัฐกานต์นันตลาด<br />53010710072นางสาวณัฐพรสิงหนาท<br />53010710073นางสาวณัฐภากานต์ศรีจันทร์<br />นิสิตคณะเภสัชศาสตร์ สาขาบริบาลเภสัชกรรม ชั้นปีที่ 2<br />ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2554 มหาวิทยาลัยมหาสารคาม<br />คำนำ<br />รายงานการนำเสนอความรู้จาก CD ชุดนี้ เป็นการนำความรู้ที่ได้จากบทเรียนสำเร็จรูปที่สมาชิกได้ศึกษาและได้สรุปมาเพื่อทำความเข้าใจและถ่ายทอดออกมาให้เป็นภาษาไทยที่เข้าใจง่าย ในรายงานชุดนี้เป็นการนำเสนอในเรื่อง Urinary คือเรื่องระบบการขับถ่าย ซึ่งจะกล่าวถึงโครงสร้างและหน้าที่ของระบบการทำงานของไต ที่มีหน่วยที่ทำงานคือ nephron มีองค์ประกอบหลายๆ อย่างที่มาเกี่ยวข้องก่อนที่จะกรองสารต่างๆ จากเลือดที่ผ่านเข้าไปในไต จนได้น้ำปัสสาวะ<br />สมาชิกในกลุ่มนี้หวังว่าผู้อ่านจะได้รับความรู้ที่ได้จากรายงานนี้ไม่มากก็น้อย ถ้าหากมีความผิดพลาดประการใด ขอให้ช่วยแนะนำแนวทางแก้ไขและขออภัยมา ณ ที่นี้ด้วย<br />ทีมงานกลุ่มที่ 3<br />สารบัญ<br />เรื่องหน้า<br />Anatomy Review 2<br />Early filtrate processing20<br />Glomerular filtration29<br />Late filtrate processing37<br />Anatomy Review<br />ทบทวน กายวิภาคศาสตร์ของ Urinary System<br />ระบบขับถ่าย มีหน้าที่กำจัดของเสียออกจากร่างกาย<br />และควบคุมปริมาตรและส่วนประกอบของของเหลวในร่างกาย<br />เซลล์ที่มีลักษณะพิเศษในไตมีส่วนสำคัญในกระบวนการเหล่านี้<br />จุดมุ่งหมาย<br />1. เพื่อที่จะทบทวน Anatomy ของระบบขับถ่าย โดยเฉพาะไต<br />2. เพื่อที่จะแยกแยะส่วนที่เป็นท่อใหญ่และท่อแขนงของ Nephron<br />3. เพื่อที่จะเปรียบเทียบความแตกต่างของ เซลล์ที่ทำหน้าที่โดยเฉพาะของ Tubular epithelium<br />4. เพื่อที่จะศึกษาโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของ Juxtaglomerular apparatus<br />อะไรคือสิ่งที่คุณต้องรู้<br />โครงสร้างที่มีลักษณะเฉพาะตัวของ epithelial cells<br />Epithelial Cells<br />เซลล์ในชั้นเนื้อเยื่อปฐมภูมิ เป็นส่วนที่ปกคลุมพื้นผิว ช่องว่างภายใน และสร้างเป็นต่อม<br />มีอยู่ 3 ลักษณะ คือ squamous, cuboidal และ columnar<br />ระบบขับถ่าย<br />ระบบขับถ่ายประกอบด้วย ไตและท่อไต (ureter) ที่อยู่เป็นคู่, กระเพาะปัสสาวะ (urinary bladder)<br />และท่อปัสสาวะ (urethra)<br />ปัสสาวะ (urine)<br />ถูกผลิตที่ไตและไหลตามท่อไตไปยังกระเพาะปัสสาวะ ที่ซึ่งบรรจุปัสสาวะ<br />ปัสสาวะถูกปล่อยออกจากร่างกายผ่านทางท่อปัสสาวะ<br />lefttop<br />โครงสร้างภายนอกของไต<br />ไตมีลักษณะคล้ายเมล็ดถั่ว เป็น retroperitoneal วางตัวอยู่ด้านหลังช่องท้อง (peritoneal cavity)<br />ในส่วน upper abdomen<br />ต่อมหมวกไต (Adrenal gland) อยู่ด้านบนของไต<br />Perirenal fat capsule อยู่รอบๆ ไต<br />Renal vein ,Renal hilium และท่อไต จะไปรวมที่ Inferior vena cava<br />เลือดที่มาเลี้ยงไต<br />ไตเป็นส่วนที่เต็มด้วยเลือดมาเลี้ยงโดยไหลผ่านการกรองแบบต่อเนื่อง (continuously filter)<br />และทำความสะอาดเลือด<br />เมื่อเอา Renal vein ออกจะเห็น Renal artery ที่จะไปรวมยัง Abdominal aorta<br />ด้านในจะมี Segmental arteries แล้วแยกต่อไปเป็น Interlobar arteries<br />ภายในไตของคนเราประกอบด้วย 3 ส่วน<br />renal cortex, renal medulla และ pelvis<br />1. Renal cortex อยู่ส่วนนอกของไต ประกอบด้วย nephron จำนวนมาก<br />หน่วยไต (Nephron) ที่อยู่ในชั้น cortex คือ cortical nephrons<br />Nephron ที่อยู่ในชั้น cortex และ medulla คือ juxtamedullary nephrons<br />Cortical nephrons<br />nephrons ส่วนใหญ่อยู่ใน cortex ยกเว้นในส่วน loop of Henle<br />ที่เข้าไปยัง medulla เล็กน้อย<br />Juxtamedullary nephrons<br />nephrons และ glomeruli อยู่ติดกับ cortical/medullary juction<br />และในส่วน loop of Henle อยู่ลึกเข้าไปในชั้น medulla<br />2. Renal medulla<br />อยู่ในชั้นกลางของไต ประกอบด้วย renal pyramids<br />Renal pyramids<br />เนื้อเยื่อมีลักษณะเป็นโคน อยู่ในส่วน medulla มีลักษณะเป็นเส้นๆ เพราะในส่วนนี้จะสร้างขึ้นเป็น<br />มัดของท่อและเส้นเลือด capillaries ที่มีการสะสมของปัสสาวะเกือบทั้งหมด<br />Renal columns<br />เป็นส่วนที่ขยายมาจาก renal cortex แทรกตัวอยู่ระหว่าง renal pyramids ในส่วน medulla<br />Renal pelvis<br />มีลักษณะคล้ายกรวย ตั้งอยู่แถวๆ renal sinus และเป็นส่วนที่ต่อไปยังท่อไต (ureter)<br />Renal sinus<br />เป็นช่องว่างที่ประกอบด้วย renal pelvis และกลุ่มของเส้นเลือด artery และ vein<br />Nephron overview<br />หน่วยไต (nephron) เป็นส่วนที่มีโครงสร้างและหน้าที่ของไต<br />ประกอบด้วยท่อที่มีลักษณะโครงสร้างพิเศษและอยู่ใกล้กับเส้นเลือดเชื่อมโยง (associated blood vessels)<br />หน่วยไต (Nephron)<br />หน่วยโครงสร้างและหน้าที่ของไต ประกอบด้วย glomerulus และท่อไต (renal tubule)<br />และเส้นเลือดที่เกี่ยวข้อง<br />Nephron overview: Associated blood vessels<br />Interlobar artery<br />เป็นเส้นเลือดที่เดินทางผ่าน renal colums ซึ่งแตกแขนงมาจาก segmental artery<br />และเชื่อมโยงสู่ arcuate artery<br />Arcuate artery<br />ตั้งอยู่ใน medulla-cortex junction ร่วมกับ arcuate veins<br />เส้นเลือดทั้งสอง โค้งรอบๆ ฐานของ renal pyramids นำเลือดไปยัง cortical radiate arteries<br />Cortical radiate artery <br />เป็นกิ่งที่แยกออกมาจาก arcuate artery ต่อเนื่องไปยังส่วนนอกของไต<br />กิ่งที่แยกออกไปอีกจะสร้างเป็น afferent arterioles<br />Afferent arteriole<br />เป็นกิ่งที่แยกออกมาจาก cortical radiate artery และนำเลือดไปยัง glomerulus<br />เป็นส่วนที่สำคัญในกลไก autoregulation<br />Glomerulus<br />เป็นแหล่งรวมเส้นเลือดฝอยวางตัวอยู่ระหว่าง afferent arterioles และ efferent arterioles<br />และถูกล้อมรอบด้วย glomerular capsule (Bowman's capsule)<br />Efferent arteriole<br />เป็นเส้นเลือดที่ออกมาจาก glomerulus และกระจายตัวไปยัง peritubular capillaries<br />Peritubular capillaries<br />เป็นโครงข่ายของเส้นเลือดที่มาจาก efferent arteriole และอยู่รอบๆ ท่อไต<br />ซึ่งส่วนใหญ่จะอยู่ในส่วนของ renal cortex<br />Vasa recta<br />เป็นห่วงของเส้นเลือดอยู่ในส่วน medulla เป็นส่วนที่นำแร่ธาตุเข้าสู่เซลล์<br />โดยไม่กำจัดสารละลายที่ใช้ในการดูดซึม<br />Cortical radiate vein<br />นำเลือดที่ไหลมาจาก peritubular capillaries และ vasa recta และเชื่อมต่อไปยัง arcuate vein<br />Arcuate vein<br />เป็นเส้นเลือดที่อยู่ในส่วน medulla-cortex junction ร่วมกับ arcuate arteries<br />เส้นเลือดทั้งสอง โค้งรอบๆ ฐานของ renal pyramids นำเลือดไปยัง Interlobar veins<br />Interlobar vein<br />นำเลือดมาจาก arcuate vein และเชื่อมต่อกับ renal vein<br />Nephron overview: Tubular segments<br />โครงสร้างที่เป็นท่อของหน่วยไต (nephron) เป็นส่วนที่มีการเชื่อมโยงกันหลากหลาย<br />Glomerular (Bowman's) Capsule<br />มีลักษณะเป็นถ้วยปลายปิดของท่อหน่วยไต ล้อมรอบ glomerulus เป็นส่วนที่รับเลือดที่จะทำการกรองต่อไป<br />ท่อไตส่วนต้น (Proximal convoluted tubule (PCT))<br />เป็นส่วนของท่อไตที่ตั้งอยู่ระหว่าง glomorular capsule กับ loop of Henle<br />เซลล์ที่อยู่บริเวณนี้มีการดูดซึมแบบ Active 65% ของการกรองทั้งหมด<br />ท่อไตรูปตัว U (Loop of Henle)<br />เป็นท่อไตที่เป็นรูปตัว U ประกอบด้วย descending และ ascending limbs.<br />Descending loop of Henle (มีส่วนท่อบาง)<br />Ascending loop of Henle (มีส่วนท่อบางและหนา)<br />ท่อไตส่วนปลาย (Distal convoluted tubule (DCT))<br />เป็นส่วนของท่อไตที่ต่อจาก juxtaglomerular apparatus ไปยัง cortical collecting duct<br />Cortical collecting duct<br />สร้างมาจากการเชื่อมต่อของปลายท่อ distal convoluted tubules จาก nephrons หลายท่อ<br />อยู่ในส่วนของ cortex<br />Medullary collecting duct<br />ต่อเนื่องมาจาก cortical collecting ducts ที่ซึ่งขยายไปยังส่วน medulla<br />เป็นส่วนสุดท้ายที่มีปัสสาวะเกิดขึ้นในบริเวณนี้<br />คุณสมบัติของเซลล์ใน renal corpuscle<br />Glomorulus<br />เป็นแหล่งรวมเส้นเลือดระหว่าง afferent และ efferent arterioles<br />และถูกล้อมรอบด้วย glomerular (Bowman's) capsule<br />Afferent arteriole<br />เป็นแขนงของเส้นเลือดแยกมาจาก cortical radiate artery และนำเลือดไปยัง glomerulus<br />เป็นส่วนที่สำคัญในกลไก autoregulation<br />Efferent arteriole<br />เป็นเส้นเลือดที่ออกมาจาก glomerulus และกระจายตัวไปยัง peritubular capillaries<br />Glomerular (Bowman's) Capsule<br />มีลักษณะเป็นถ้วยปลายปิดด้วยท่อ nephron ล้อมรอบ glomerulus เป็นส่วนที่รับเลือดที่จะทำการกรองต่อไป<br />Renal corpuscle<br />เป็นหน่วยที่มีการกรองของ nephron ประกอบด้วย glomerulus และ glomerular capsule<br />Parietal layer<br />เป็นพื้นผิวของ glomerular capsule ที่ไม่ได้เกี่ยวของกับ glomerulus โดยตรง<br />Visceral layer (podocytes)<br />เป็นพื้นผิวของ glomerular capsule ที่ตั้งอยู่เป็นเนื้อเยื่อพื้นฐานของ glomerulus<br />Capsular space<br />เป็นส่วนที่อยู่ภายใน glomerular capsule ซึ่งเป็นส่วนที่มีการสะสมของเหลวที่กรองไปยังเลือด<br />คุณสมบัติของเซลล์ของ Renal corpuscle<br />ตอนนี้เรากำลังดูเส้นเลือดฝอย glomerular ในแนวตามยาว (longitude)<br />Capillary endothelium<br />เป็นเนื้อเยื่อชั้นเดียวชนิด simple squamous cells<br />Fenestrations<br />เป็นช่องเล็กๆ สำหรับแลกเปลี่ยนน้ำ, แร่ธาตุ และโมเลกุลขนาดเล็ก<br />คุณสมบัติของเซลล์ของ renal corpuscle<br />basement membrane ที่มีรู จะอยู่ติดกับ capillary endothelium<br />Basement membrane<br />เป็นส่วนที่อยู่นอกเซลล์ ที่ซึ่งแร่ธาตุอยู่ใต้พื้นผิวของ epithelial cells<br />รอบๆ basement membrane คือพื้นผิวของ podocytes<br />Podocyte<br />เซลล์ที่มีลักษณะพิเศษสร้างมาจาก visceral layer ของ glomerulus capsule<br />มีนิวเคลียสใน cell body<br />Pedicels<br />เป็น foot process ของ podocyte อยู่ติดกับ basement membrane ของ glomerular capillary<br />มีส่วนในการสร้างของ filtration membrane<br />Filtrations slits<br />เป็นพื้นที่ขนาดเล็กระหว่าง pedicels แต่ละอันของ filtration membrane<br />รวมทั้งหมด fenestrated capillary endothelium, basement membrane และ podocyte<br />รวมกันเป็น filtration membrane<br />Filtration membrane<br />เป็นพื้นผิว 3 ชั้น ทำหน้าที่เป็นตัวกรองภายในไต<br />ประกอบด้วย fenestrated capillary endothelium, basement membrane และ filtration slits<br />ที่ถูกสร้างโดย pedicels ของ podocytes<br />โครงสร้างของ filtration membrane ในรูป cross-section<br />Photomicrograph ของ filtration membrane ในรูปแบบ cross-section<br />Podocyte<br />เซลล์ที่มีลักษณะพิเศษสร้างมาจาก visceral layer ของ glomerulus capsule<br />Nucleus<br />Pedicel<br />เป็น foot process ของ podocyte อยู่ติดกับ basement membrane ของ glomerular capillary<br />มีส่วนในการสร้างของ filtration membrane<br />Capsular space<br />เป็นขอบเขตภายใน glomerular capsule ที่ซึ่งมีการสะสมของของเหลวที่ผ่านการกรอง (filtrate)<br />ที่จะนำออกไปสู่กระแสเลือด<br />Filtrations slits<br />เป็นพื้นที่ขนาดเล็กระหว่าง pedicels แต่ละอันของ filtration membrane<br />Basement membrane<br />พื้นที่นอกเซลล์อยู่ระหว่าง epithelial cells กับส่วนใต้ของ connective tisssue cells<br />Capillary endothelium<br />พื้นผิวชั้นเดียวชนิด simple squamous cells ซึ่งวางตัวเป็นกำแพงโค้งของหัวใจและหลอดเลือด<br />Capillary fenestration<br />รูขนาดเล็ก เปิดให้แร่ธาตุผ่านไปได้<br />สังเกตว่า filtration membrane ยอมให้สารขนาดเล็กผ่าน ขณะที่ป้องกันสารขนาดใหญ่ (โปรตีน)<br />ออกจากกระแสเลือด และผ่านไปยัง capsular space<br />เซลล์ของ Proximal convoluted tubule (PCT)<br />Simple cuboidal cells ของ PCT เรียกว่า brush border cells เพราะว่ามี microvilli จำนวนมาก<br />ซึ่งรวมกันเข้ามาในช่องว่างของท่อ<br />PCT<br />เป็นส่วนของไตที่อยู่ใน glomerular capsule และ loop of Henle<br />เซลล์ที่อยู่ในนี้จะทำการดูดกลับ 65% ของของเหลวที่ผ่านการกรอง<br />Brush border cells<br />เป็น epithelial cells ของ PCT ที่มี microvilli จำนวนมาก<br />Microvilli<br />เป็นส่วนที่ขยายจาก plasma membrane ทำให้มีพื้นที่ผิวในการดูดซึมมากขื้น<br />Lumen<br />เป็นช่องว่างภายในท่อ เป็นส่วนที่ของเหลวไหลผ่าน<br />Luminal membrane<br />เป็น plasma membrane ที่ออกมายัง tubular lumen<br />Tight junctions<br />เป็นส่วนที่เชื่อมกันระหว่างเชลล์<br />สร้างขึ้นเพื่อป้องกันน้ำและสารละลายระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกัน<br />Intersititial space<br />เป็นพื้นที่ระหว่างเซลล์ เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า interstitium<br />Basolateral membrane<br />อยู่รวมกับส่วนของ plasma membrane ของเซลล์ไตทั้งหมด<br />ที่ซึ่งอยู่ติดกับ interstitial space<br />Mitochondrion<br />เป็น organell ที่มี cytoplasm ที่ซึ่งผลิตพลังงานที่เป็นโมเลกุลของ ATP<br />มีเซลล์ชนิดนี้เป็นจำนวนมากเพื่อใช้ในการ metabolism<br />คุณสมบัติที่สำคัญ:<br />มีการซึมผ่านของน้ำและแร่ธาตุจำนวนมาก<br />Solutes<br />อนุภาคที่ถูกละลายในตัวทำละลาย (solvent) เพื่อที่จะสร้างสารละลาย (solution)<br />Squamous cells ของ Thin loop of Henle<br />เซลล์ที่อยู่ในส่วน thin segment ของ loop of Henle เป็นเซลล์เยื่อบุผิวชนิด<br />Simple squamous epithelial cells<br />คุณสมบัติที่สำคัญ: มีการซึมผ่านของน้ำจำนวนมากแต่ไม่มีการซึมผ่านของแร่ธาตุ<br />เซลล์ของ Thick ascending loop of Henle และ DCT<br />Cuboidal epithelium ของ thick ascending loop of Henle และ DCT เช่นกัน<br />คุณสมบัติที่สำคัญ:<br />ascending limb ยอมให้สารละลายผ่านได้มาก โดยเฉพาะ NaCl แต่ไม่ยอมให้น้ำผ่าน<br />DCT จะยอมให้น้ำผ่านมากกว่า ascending limb<br />Cuboidal epithelia<br />เซลล์มีรูปร่างคล้ายลูกบาศก์ เซลล์เหล่านี้มีส่วนสำคัญในการขับและการดูดซึม<br />และเป็นเซลล์หลักๆ ที่พบเจอในท่อไต (renal tubule)<br />Ascending loop of Henle<br />เป็นส่วนของท่อไตที่สารที่ผ่านการกรองกลับมาจาก medulla มุ่งหน้าไปยัง renal cortex<br />DCT<br />ส่วนของท่อไตที่ขยายจาก juxtaglomerular apparatus ไปยัง cortical collect duct<br />โดยหน้าที่ของมันจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนต้นและส่วนท้าย<br />Glycoprotein<br />เป็นสารประกอบเคมีที่ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตและโปรตีน<br />Photomicrograph ของ Glomerulus และ Adjacent tubules<br />Photomicrograph แสดงถึงการตัดตามขวางของ glomerulus ถูกล้อมรอบโดย glomerular capsule<br />Glomerular capsule<br />มีลักษณะเป็นถ้วยปลายปิดของท่อหน่วยไต ล้อมรอบ glomerulus เป็นส่วนที่รับเลือดที่จะทำการกรองต่อไป<br />Parietal layer<br />เป็นพื้นผิวของ glomerular capsule โดยไม่ติดต่อกับ glomerulus โดยตรง<br />Visceral layer<br />เป็นพื้นผิวของ glomerular capsule โดยอยู่ติดกับ basement membrane ของ glomerulus<br />Distal convoluted tubule (DCT)<br />เป็นส่วนของท่อไตที่ต่อจาก juxtaglomerular apparatus ไปยัง cortical collecting duct<br />โดยหน้าที่ของมันจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนต้นและส่วนท้าย<br />Proximal convoluted tubules (PCT)<br />เป็นส่วนของท่อไตที่ตั้งอยู่ระหว่าง glomorular capsule กับ loop of Henle<br />เซลล์ที่อยู่บริเวณนี้มีการดูดซึมแบบ Active 65% ของการกรองทั้งหมด<br />Juxtaglomerular apparatus<br />ขณะที่ thick ascending loop of Henle เปลี่ยนไปยัง DCT<br />ท่อนั้นวิ่งไปติดกับส่วน afferent และ efferent arterioles<br />Thick ascending loop of Henle<br />ส่วนของท่อไตรูปตัว U ที่ filtrate จะย้อนกลับมาจากชั้น medulla มายัง cortex<br />Efferent and Afferent arteriole<br />ที่ซึ่งโครงสร้างเหล่านี้จะติดต่อกับโครงสร้างที่ดูแลอยู่เรียกว่า juxtaglomerular apparatus (JGA)<br />ที่ประกอบไปด้วย macula densa และ granular cells<br />Juxtaglomerular apparatus (JGA)<br />กลุ่มของโครงสร้างที่มีหน้าที่พิเศษ<br />อยู่ในผนังกั้นของส่วนปลายของ ascending loop of Henle และ afferent arteriole<br />ที่ซึ่งกลุ่มเซลล์เหล่านี้จะติดกับ glomerulus<br />Granular cells<br />เป็น smooth muscle cells ที่ถูกเปลี่ยนแปลง (modified)<br />มีบทบาทในกลไก autoregulation ของ GFR และ blood regulation<br />โดยหลั่งฮอร์โมน rennin เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า juxtaglomerular (JG) cells<br />Macula densa cells<br />เซลล์ที่มีลักษณะพิเศษ อยู่ในส่วนปลายของ loop of Henle<br />เป็นส่วนหนึ่งของ juxtaglomerular apparatus และมีความไวต่อสิ่งกระตุ้น เช่น สารและอัตราการกรองของ filtrate<br />เซลล์ของ Cortical collecting duct<br />Cuboidal cells ของ cortical collecting duct มีเซลล์ที่ทำหน้าที่อยู่ 2 อย่างคือ<br />Principal cells และ intercalated cells<br />Cuboidal cells<br />เซลล์มีรูปร่างคล้ายลูกบาศก์ เซลล์เหล่านี้มีส่วนสำคัญในการขับและการดูดซึม<br />และเป็นเซลล์หลักๆ ที่พบเจอในท่อไต (renal tubule)<br />Principal cells<br />เซลล์ที่มีลักษณะพิเศษของท่อไตรวม (collecting duct)<br />ซึ่งมีความไวต่อฮอร์โมน aldersterone และ antidiuratic hormone<br />เซลล์พวกนี้มีความสำคัญในสมดุลของ Na และ K ions<br />Intercalated cells<br />เซลล์ที่มีลักษณะพิเศษของท่อไตรวม ซึ่งเกี่ยวข้องกับ acid-base regulation<br />คุณสมบัติที่สำคัญ:<br />1) Principal cells: ยอมให้น้ำและสารละลายผ่านได้ ควบคุมโดยฮอร์โมน<br />2) Intercalated cells: หลั่ง H+ เพื่อความสมดุลของกรด-เบส<br />เซลล์ของ Medullary collecting duct<br />Medullary collecting duct ประกอบด้วย principal cells เป็นส่วนใหญ่<br />Medullary collecting duct<br />เป็นส่วนที่ต่อจาก cortical collecting duct ที่ขยายไปทะลุถึง medulla<br />เป็นส่วนสุดท้ายที่ความเข้มข้นของ urine จะปรากฏในบริเวณนี้<br />Principal cells<br />เซลล์ที่มีลักษณะพิเศษของท่อไตรวม (collecting duct)<br />ซึ่งมีความไวต่อฮอร์โมน aldersterone และ antidiuratic hormone<br />เซลล์พวกนี้มีความสำคัญในสมดุลของ Na และ K ions<br />คุณสมบัติที่สำคัญ:<br />ฮอร์โมนจะทำการควบคุมการผ่านของน้ำและยูเรีย<br />Urea<br />ของเสียจากการสลายโปรตีน ที่มี nitrogenous waste เป็นส่วนสำคัญในการที่จะกำจัดออกในปัสสาวะ (urine)<br />Photomicrograph ของ collecting ducts<br />Photomicrograph เหล่านี้แสดงถึงภาพที่ตัดตามยาวและตัดตามขวางของท่อไตรวม (collecting ducts)<br />สรุป<br />1. ระบบขับถ่ายประกอบด้วย ไต ท่อไต กระเพาะปัสสาวะ และท่อปัสสาวะ<br />2. ไตประกอบด้วย 3 ส่วน renal cortex, renal medulla และ renal pelvis<br />3. หน่วยที่ทำงานของไต คือ หน่วยไต (nephron) ประกอบไปด้วย ส่วนที่เป็นท่อและเส้นเลือดที่มาเกี่ยวข้อง<br />4. ในแต่ละส่วนของท่อของหน่วยไต จะมีคุณสมบัติเฉพาะตัวของ epithelial cells ที่จะทำหน้าที่ของมัน<br />Early filtrate processing<br />เมื่อได้สร้างของเหลวที่ผ่านการกรอง (filtrate) ขึ้นมา ส่วนของท่อแรกๆ ของหน่วยไต จะมีการดูดกลับน้ำและสารละลายไปยังเลือด เพื่อที่จะฟื้นฟูระดับปริมาตรและองค์ประกอบต่างๆ กลับมา<br />กระบวนการนี้ได้กำจัดสารละลายบางตัวออกจากเลือด<br />และคัดหลั่งออกไปยัง filtrate เพื่อที่จะปรับสภาวะของเลือดให้ปกติ<br />จุดมุ่งหมาย<br />1. เพื่อที่จะแยกแยะระหว่างกระบวนการ passive กับ active ของการดูดกลับ (reabsorbtion) และการคัดหลั่ง (secretion)<br />2. เพื่อที่จะเข้าใจ filtrate processing แตกต่างกันในส่วนของท่อในส่วนแรก<br />3. เพื่อที่จะเข้าใจบทบาทของ countercurrent multiplier<br />ในการสร้าง medullary osmotic gradient<br />อะไรคือส่งที่คุณต้องรู้<br />โครงสร้างของ nephron<br />คำนิยามของ passive transport<br />คำนิยามของ primary active transport<br />คำนิยามของ secondary active transport<br />คำนิยามของ osmolarity<br />Passive Transport<br />เป็นกระบวนการที่ไม่ต้องใช่พลังงานจากเซลล์ที่จะขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์<br />Primary active transport<br />ใช้พลังงานจาก ATP ถูกขนส่งโดยตรงมายัง carrier molecule เพื่อใช้ในการขนส่ง<br />Secondary active transport<br />เป็นกระบวนการขนส่งที่ใช้พลังงานจากสารตั้งต้นเคลื่อนที่ลงมาตาม concentration gradient<br />เพื่อที่จะขนส่งสารอีกสารหนึ่งเคลื่อนที่ต้าน concentration gradient ข้าม membrane<br />การเคลื่อนที่ต้าน concentration gradient สร้างโดย primary active transport<br />เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า cotransport<br />Osmolarity<br />ความเข้มข้นโดยรวมของตัวทำละลายในสารละลาย<br />ความคล้ายคลึงกันของการดูดกลับ (reabsorption)<br />การทำความสะอาดห้องเด็ก คือการนำของที่ถูกทิ้งอย่างเกะกะในห้อง <br />ลงไปยังถังขยะจะคล้ายกับการกรองจาก glomerulus<br />การดูดกลับ (reabsorption) เป็นการเอา “สารที่มีค่า” กลับมาจากการถูกกรองมาแล้ว<br />สารที่ไม่เอากลับมา จะถูกทิ้งเป็นของเสีย<br />กระบวนการดูดกลับ (reabsorption pathways)<br />มีอยู่ 2 กระบวนการ ผ่าน tubular cell barrier<br />Transcellular pathway<br />ผ่าน luminal และ basolateral membranes<br />Paracellular pathway<br />ผ่าน tight junctions<br />Transcellular pathway จะประกอบด้วย<br />Peritubular capillary<br />Tubular cell<br />Interstitial space<br />Basolateral membrane<br />Luminal membrane<br />Paracelluar pathway จะประกอบด้วย<br />Peritubular capillary<br />Tubular cell<br />Tight junction<br />Interstitial space<br />Lateral intercellular space<br />Reabsorption Overview: การแพร่ผ่านของน้ำ<br />ทำอย่างไร ถึงจะทำให้น้ำสามารถผ่าน lumen ของ tight junctions จาก tubule ไปยัง interstitial space ได้?<br /> Decrease the osmolarity of the interstitium<br />ไม่ จะทำให้น้ำผ่านจาก intersitium ไปยัง tubule เพราะเกิดการ dehydration<br />Increase the osmolarity of the interstitium<br />ใช่ น้ำจะเคลื่อนที่จากที่ที่มีความเข้มข้นสูงผ่าน tight junction ไปยังที่ที่ความเข้มข้นต่ำใน interstitium<br />และน้ำจะผ่าน plasma membrane เมื่อเซลล์นั้นยอมให้น้ำผ่านอีกด้วย<br />Reabsorption Overview: Interstitial Osmolarity<br />เราจะเพิ่มค่า osmolarity ของ interstitium ได้อย่างไร<br />ขนส่ง sodium ion จากเซลล์ไปยัง interstitium<br />ใช่ การขนส่ง sodium ไปยัง interstitium จะเป็นการเพิ่มค่า osmolarity<br />น้ำจะแพร่จาก tubule ผ่าน tight junction และ plasma membrane ไปยัง interstitium<br />เพื่อที่จะสมดุลค่า osmolarity ทั้งสองด้าน<br /> ขนส่งน้ำจากเซลล์ไปยัง interstitium<br />ไม่ จะทำให้ลดค่า interstitial osmolarity ลง<br />Reabsorption Overview: Membrane Activity<br />ความเข้มข้นของ sodium ion ภายในเซลล์ลดลงได้อย่างไร จากการเกิด basolateral transport<br />ผ่าน luminal membrane?<br /> เพิ่ม sodium ions จะทำให้ออกจากเซลล์โดยการเคลื่อนที่ไปยัง filtrate ผ่าน lumial membrane<br /> Sodium ions จะเคลื่อนที่จากความเข้มข้นสูงกว่าใน filtrate ไปยัง intracellular ที่มีความเข้มข้นต่ำกว่า<br />ใช่ การขนส่ง sodium ions ผ่าน basolateral membrane<br />จะทำให้เกิดการ reabsorption ของ ions ผ่าน luminal membrane มากขึ้น<br />Reabsorption Overview: สรุป<br />สรุปได้ดังนี้ basolateral transport ของ sodium ions ทำให้เกิดผลลัพธ์ที่สำคัญ 2 ประการ<br />1. Interstitial osmolarity เพิ่มขึ้น เพราะว่าน้ำได้แพร่ออกจาก tubular lumen<br />2. ความเข้มข้นภายในเซลล์ ทำให้เกิดการดูดกลับ sodium ions มากขึ้นผ่าน luminal membrane<br />Sodium ion transport ทำให้เกิดแรงที่จะดูดกลับสารต่างๆ ในหน่วยไตมากขึ้น<br />PCT Basalateral membrane: กระบวนการขนส่งแบบ Active<br />เซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะบริเวณนี้จะประกอบด้วยการกรองอยู่ 2 แบบด้วยกัน<br />การดูดกลับของสารหลายๆอย่าง ขึ้นอยู่กับการดูดกลับของ Na+<br />โดยใช้ Na+-K+ ion pumps ขนส่ง Na+ ออกจากเซลล์ และขนส่ง K+ เข้าเซลล์<br />Interstitial fluid จะมีความเข้มข้นมากขึ้น โดยสังเกตได้จากสีที่เข้มขึ้น<br />ผลที่เกิดขึ้นโดยรวม<br />1. ลดความเข้มข้นของ Na+<br />2. เพิ่มค่า osmolarity ใน interstitial fluid<br />PCT Basolateral membrane: Diffusion<br />Potassium ion channel ยอมให้ K+ กลับไปยัง interstitium ด้วยกระบวนการ Diffusion<br />เพื่อป้องกันการพร่องของ K+ ในเลือดและ K+ สะสมในเซลล์<br />Glucose carrier molecules ขนส่ง glucose ออกจากเซลล์โดยกระบวนการที่ไม่ต้องใช้พลังงาน<br />เรียกว่า facilitated diffusion<br />Glucose สามารถเคลื่อนที่ไปได้โดยความต่างของความเข้มข้น โดยปกติแล้วความเข้มช้นนี้จะมีอยู่ในเซลล์มากกว่า<br />PCT Luminal membrane activity<br />Luminal membrane ประกอบด้วยโปรตีนขนส่งหลายชนิด<br />รวมไปถึง Na+-H+ countertransport และ Na+-glucose cotransport carrier carrier molecules<br />กลไกการขนส่งเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับการทำงานของ Na+-K+ ATPase ion pumps ใน Basolateral membrane<br />การคัดหลั่งของ H+ โดย countertransport molecule ขึ้นอยู่กับการดูดกลับของ Na+ ที่จะเป็นตัวกระตุ้น<br />Countertransport molecules สามารถทำงานได้เฉพาะภาวะที่มี concentration gradient <br />ซึ่งมาจาก primary active transport pumps ของ basolateral membrane<br />การดูดกลับของน้ำตาลกลูโคสผ่าน cotransport molecule ขึ้นอยู่กับการดูดกลับของ Na+ ที่จะเป็นตัวกระตุ้น Cotransport molecule สามารถทำงานได้เฉพาะภาวะที่มี concentration gradient ซึ่งมาจาก primary active transport pumps ของ basolateral membrane เช่นเดียวกัน<br />ปัจจัยที่มีผลจำกัดการดูดกลับของสารต่างๆ คือจำนวนของ transport carriers<br />ซึ่งค่านี้เรียกว่า Transport maximum (Tm)<br />ผลกระทบจากภาวะ Hyperglycemia<br />ในภาวะ Hyperglycemia คือการที่มีปริมาณน้ำตาลสูงมากในเลือด<br />เป็นสาเหตุของโรคเบาหวาน (diabetes mellitus)<br />คุณคิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อจำนวนของ cotransport molecules<br />ไม่เพียงพอที่จะรับมือกับภาวะที่มีน้ำตาลกลูโคสสูงขึ้นใน filtrate<br /> Cotransporters จะทำงานเร็วขึ้น<br />ไม่ เพราะ cotransport molecules จะเปลี่ยนรูปร่าง comformation ในความเร็วที่จำกัด<br /> Glucose จะไม่ถูกดูดกลับทั้งหมด<br />ใช่ เพราะเมื่อขนส่งน้ำตาล glucose เกินค่า Tm จะทำให้น้ำตาล glucose ที่เหลือถูกขับออกทางปัสสาวะ<br /> Glucose จะถูกดูดกลับทั้งหมดแต่ว่านานขึ้น<br />ไม่ เพราะน้ำตาลกลูโคสจะผ่านท่อ PCT และไปยัง loop of Henle ในส่วนนี้จะไม่มีการดูดกลับ<br /> Tubular cells จะฟอร์มตัวเป็น cotransport carriers<br />ไม่ เพราะจำนวนของ cotransport carriers มีการจำกัดจำนวนไว้อยู่แล้ว<br />และไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของน้ำตาล glucose<br />Glucose reabsorption analogy<br />Normal sugar rate<br />โดยปกติแล้ว กลไกการขนส่งใน PCT จะเพียงพอต่อการดูดกลับของน้ำตาล glucose, กรดอะมิโน และสารอินทรืย์อื่นๆ<br />Increase sugar rate<br />ในภาวะ hyperglycemia ของคนที่เป็นโรคเบาหวาน (diabetes mellitus)<br />ปริมาณของน้ำตาล glucose มีมากสูงกว่าค่า transport maximum (Tm) จะทำให้น้ำตาลกลูโคสถูกขับออกมาในปัสสาวะ<br />PCT Paracellular Pathway<br />ในส่วนของ tight junction ของ PCT นั้นไม่แน่น (tight) เหมือนชื่อของมัน<br />ใน PCT น้ำจะแพร่ผ่าน tight junction โดยอาศัย concentration gradient<br />Na+ Cl- และ K+ จะตามมาด้วย กระบวนการนี้เรียกว่า solvent drag<br />ค่า Osmolarity ของ filtrate และ interstitial fluid จะเข้าสู่สมดุล equilibrium<br />โดยการดูดกลับของน้ำและสารละลายมีสัดส่วนเท่าๆ กัน<br />สรุปการดูดกลับใน PCT<br />สรุปว่า PCT ทำหน้าที่อะไรบ้าง<br />1. Na+-K+ ATPase ion pumps เป็นตัวขับเคลื่อนการดูดกลับของน้ำและสารละลายโดยการเพิ่มค่าความเข้มข้นของ Na+ ใน interstitium<br />2. H+ ions จะถูกคัดหลั่งไปยัง filtrate เพื่อที่จะรักษาสมดุลกรด-เบส<br />3. transport molecules หลายชนิดเป็นตัวพาให้สารละลายต่างๆ แพร่ผ่านระหว่าง filtrate กับ cytosol<br />4. น้ำและสารละลายผ่านแบบ bulk flow จาก interstitium ไปยัง peritubular capillaries<br />ผลสุทธิ:<br />สารที่มีประโยชน์ในที่นี้จะถูกดูดกลับถึง 65% ของของเหลวที่ผ่านการกรอง (filtrate) ในส่วนนี้จะมีการดูดกลับน้ำตาล glucose และกรดอะมิโน 100%<br />การดูดกลับในส่วน Thin Descending ของ Loop of Henle<br />เยื่อบุผนังจะเปลี่ยนรูปจาก cuboidal epithelial cells ไปเป็น simple squamous epithelial cells<br />เยื่อบุผิว (membrane) จะยอมให้น้ำซึมผ่านได้แต่ NaCl ผ่านไม่ได้<br />โปรตีนในเยื่อบุผิวจะเป็น channels หรือ transporter molecules<br />ผลสุทธิ:<br />เพิ่มค่า osmolarity ใน filtrate<br />การดูดกลับของท่อในส่วน Ascending Loop of Henle: Luminal Membrane<br />การซึมผ่านของน้ำจะถูกยับยั้งโดย tight junction และ glycoprotein converting ของ luminal membrane<br />Luminal membranes:<br />1. มี microvilli สั้น และมีจำนวนน้อย<br />2. ประกอบด้วยหลาย ion channels และ secondary active transport carriers<br />Carrier molecule จะขนส่ง K+, 2Cl- และ Na+<br />ความเข้มข้นของ K+ ภายในเซลล์จะเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเพราะ K+ จะถูกเอากลับไป filtrate และ interstitiumผ่านช่องของมัน<br />Cl- ที่เข้ามากับ Na+ จะไปยัง basolateral membrane และแพร่ไปยัง interstitium<br />การดูดกลับของท่อในส่วน Ascending Loop of Henle: Basolateral Membranes<br />Basolateral membranes ใน ascending loop of Henle มีความสามารถเหมือนกับ Na+-K+ ATPase ion pumps และ K+ channels ใน PCT<br />Chlorid channel ยอมให้ Cl- แพร่ผ่านพร้อมกับการเคลื่อนที่ของ Na+<br />การยับยั้งการผ่านของน้ำ เป็นการป้องกันสมดุล equilibrium ของ luminal filtrate และ interstitial fluid<br />Osmotic gradient ระหว่าง interstitial fluid และ tubular filtrate มีค่าประมาณ 200 mmole<br />สรุปการเคลื่อนผ่านใน Ascending Loop<br />ใน ascending limb of loop of Henle สรุปได้ดังนี้<br />1. Filtrate ที่เคลื่อนที่ขึ้นไปจะเจือจางลง<br />2. Interstitial osmolarity มึค่า 200 mmole มีค่ามากกว่า filtrate ที่อยู่ระดับนั้น<br />3. ค่า osmolarity ในส่วนที่ลึกๆ จะมีค่ามากกว่าส่วนที่ใกล้ cortex (medullary osmotic gradient)<br /> Loop of Henle: A Countercurrent Multiplier<br />การสร้างค่า osmotic gradient เรียกว่าทฤษฎี countercurrent multiplier เพราะว่าการแพร่ผ่านของ loop of Henle มีอยู่ 2 ส่วน<br />การทำงานอย่างซับซ้อนของ acending limbs และ descing limbs เพื่อที่จะรักษาสภาพของ interstitial osmolarity gradient ในชั้น medulla<br />ค่า medullary gradient นี้มีความจำเป็นต่อความเข้มข้นของปัสสาวะ<br />ใน ascending limb จะขนส่ง NaCl ไปยัง interstitium เป็นการเพิ่มความเข้มข้น<br />interstitium รอบๆ ท่อจะมีความเข้มข้นมากขึ้น ขณะที่ของเหลวภายในท่อจะเจือจางลง<br />ความเข้มข้นสูงสุดของสารละลายจะอยู่ใกล้ส่วนล่างสุดของ loop<br />ใน descending limb ของ loop จะเป็นการชดเชยความเข้มข้นของ NaCl ไปยัง ascending limb<br />เซลล์เหล่านี้จะไม่ยอมให้สารละลายผ่าน แต่จะทำให้ filtrate ความเข้มข้นมากขึ้นโดยเอาน้ำออก<br />Medullary interstitium แสดงถึงความแตกต่างกันของความเข้มข้นจาก 300-1200 mmole<br />ของเหลวจะไปยังส่วน cortical ของ loop of Henle โดยถูกเจือจางแล้วเหลือประมาณ 100 mmole<br />ของเหลวที่อยู่ในท่อมีความเข้มข้น 200 mmole น้อยกว่าความเข้มข้นใน interstitial fluid<br />The Vasa Recta: A Countercurrent Exchanger<br />Vasa recta มีหน้าที่นำสารอาหารต่างๆ มาเลี้ยง medullary cells โดยที่ไม่ได้กำจัดสารต่างๆ ในสารละลายใน medullary osmotic gradient<br />เลือดใน vasa recta ขนส่งสารอาหารไปยังเซลล์ในส่วนต่างๆ<br />กลไก countercurrent exchange ทำงานได้ดังนี้<br />1. เลือดเคลื่อนที่ลงไปยังส่วน descending ของ vasa recta loop มีการสูญเสียน้ำไปยัง interstitium และได้รับ NaCl<br />2. เลือดเคลื่อนที่ขึ้นไปยังส่วน ascending loop เพื่อที่จะรับน้ำกลับคืนมา และเสีย NaCl กลับไปยัง interstitium<br />ผลสุทธิคือ เลือดได้นำสารอาหารไปยังเซลล์ในส่วน medulla โดยไม่ได้นำสารละลายไปมาก เพราะมีการเปลี่ยนแปลงค่า osmotic gradient น้อยมาก<br />สรุป<br />1. 65% ของสารละลายที่ผ่านการกรอง (filtrate) ถูกดูดกลับในส่วนของ PCT ด้วนกระบวนการ Active และ Passive<br />2. ความเข้มข้นของ filtrate ใน descending loop of Henle จะสูญเสียน้ำ ขณะที่ได้รับสารละลาย<br />3. Filtrate จะถูกเจือจางในส่วน ascending loop of Henle จะสูญเสียสารละลาย ขณะที่ได้รับน้ำกลับคืนมา<br />4. การดูดกลับของน้ำและ NaCl ที่ไม่สมมาตรกัน ใน ascending และ descending limb ของ loop of Henle ทำให้เกิด osmotic gradient ในส่วนของ medulla<br />5. Vasa recta หมุนเวียนเลือดผ่าน medull เพื่อที่จะให้สารอาหาร โดยไม่ได้กำจัดสารละลาย และเปลี่ยนแปลงค่า osmotic gradient เล็กน้อย<br />Glomerular filtration<br />การสร้างน้ำปัสสาวะโดยไต ประกอบด้วย 3 กระบวนการ:<br />การกรอง (filtration), การดูดกลับ (reabsorption) และการคัดหลั่ง (secretion)<br />ระหว่างการกรองนั้น น้ำและสารละลายปริมาณมากผ่านเยื่อกรอง (filtration membrane) จากเลือดไปยัง glomerular capsule<br />เป้าหมาย<br />1. เพื่อที่จะทบทวนกระบวนการหลัก 3 กระบวนการในไต<br />2. เพื่อที่จะเข้าใจการทำงานของเยื่อกรอง (filtration membrane)<br />3. เพื่อที่จะเข้าใจองค์ประกอบของของเหลวที่ผ่านการกรองจาก glomerulus (glomerular filtrate)<br />4. เพื่อที่จะพิจารณากลไกควบคุมของการกรองจาก glomerulue (glomerular filtration)<br />อะไรคือสิ่งที่คุณต้องรู้<br />1. โครงสร้างของหน่วยไต (nephron)<br />2. คำจำกัดความของ hydrostatic pressure<br />3. คำจำกัดความของ osmotic pressure<br />หน่วยไต (nephron)<br />หน่วยโครงสร้างและหน้าที่ของไต ประกอบไปด้วย glomerulus กับท่อไต (renal tubule) และเส้นเลือดที่มาเกี่ยวข้อง<br />Hydrostatic Pressure<br />ความดันของของเหลวภายในระบบหรือส่วนที่บรรจุ<br />Osmotic Pressure<br />ความดันที่ต้องการที่จะป้องกันการเคลื่อนที่ของตัวทำละลาย (เช่น น้ำ) ไปยังสารละลาย (solution) ที่บรรจุตัวถูกละลาย (solute) เมื่อสารละลายถูกแยกโดยเยื่อหุ้มที่มีความจำเพาะ<br />Renal Process<br />การกรอง (Filtration)<br />การสร้างน้ำปัสสาวะเริ่มจากการกรองระหว่างของเหลวกับตัวถูกละลาย (solute) ไหลจาก glomerulus ไปยัง capsular space<br />การดูดกลับ (Reabsorption)<br />เมื่อสารละลายที่ผ่านการกรอง (filtrate) ผ่านท่อออกไป สารบางอย่างจะถูกดูดกลับไปยังเลือดในส่วน peritubular capillaries<br />การคัดหลั่ง (Secretion)<br />สารบางอย่างจะถูกเอาออกจากเลือดใน peritubular capillaries โดย tubular cells ไปยัง filtrate<br />กระบวนการกรอง<br />เครื่องทำกาแฟบอกถึงตัวอย่างการกรองในทุกวัน<br />1. ใช้กระดาษกรอง (filtration membrane)<br />2. น้ำและตัวถูกละลายขนาดเล็กจะผ่านไปได้ แต่ถ้ามีขนาดใหญ่จะผ่านไม่ได้<br />3. ใช้แรงโน้มถ่วง<br />แรงอะไร ที่จะทำให้เกิดการกรองผ่าน glomerulus<br /> แรงโน้มถ่วง<br /> ความดันเลือด<br /> ความดันใน glomerular capsule<br /> ไม่จำเป็นต้องใช้แรง<br />Filtration Membrane และการกรองผ่าน glomerulus (Glomerular Filtration)<br />เยื่อกรอง (filtration membrane) ประกอบด้วยเยื่อ 3 ชั้น ได้แก่<br />1. Fenestred glomerular endothelium<br />2. Basement membrane<br />3. Filtration slits<br />Filtration slits ถูกสร้างจาก pedicels ของ podocyted<br />สารจะถูกกรองผ่านโดยขนาดของรูและการเหนี่ยวนำทางไฟฟ้า<br />การกรองผ่าน glomerulus เป็นกระบวนการที่เรียกว่า bulk flow ถูกขับเคลื่อนโดย hydrostatic pressure ของเลือด<br />น้ำและตัวถูกละลาย (solute) ขนาดเล็ก จะถูกแรงผลักออกผ่านเยื่อกรอง ขณะที่โปรตีนขนาดใหญ่และเม็ดเลือดแดงจะไม่ผ่านเยื่อ<br />Glomerular filtrate<br />การสะสมของของเหลวใน capsular space เรียกว่า glomerular filtrate<br />จากการวิเคราะห์หาองค์ประกอบต่างๆ ใน glomerular filtrate ได้ดังนี้<br />Organic molecules = Glucose, Amino acids<br />Nitrogenous waste = Urea, Uric acids, Creatinine<br />Ions = Sodium, Potassium, Chloride<br />Water<br />โดยความเข้มข้นของสารเหล่านี้ใน glomerular filtrate จะคล้ายกับความเข้มข้นของสารเหล่านี้ในพลาสมา<br />ความเสียหายที่เกิดขึ้นในเยื่อกรอง (Filtration Membrane)<br />อะไรที่อาจจะเกิดขึ้นบ้าง เมื่อเกิดความเสียหายหรือการถูกทำลายของเยื่อกรอง<br /> ปริมาตรของการกรองลดลง<br /> การเพิ่มขึ้นของโปรตีน<br /> การเพิ่มขึ้นของน้ำตาลกลูโคส (น้ำตาลกลูโคสผ่านเยื่อกรองได้อยู่แล้ว)<br /> เซลล์เม็ดเลือดหลุดเข้าไปใน filtrate (ทำให้เกิดภาวะปัสสาวะมีเลือด “hematuria”)<br /> แรงที่มีผลต่อการกรอง<br />1. Glomerular hydrostatic pressure (blood pressure) เพิ่มการกรอง = 60 mmHg<br />2. Capsular hydrostatic pressure ต้านการกรอง = 15 mmHg<br />3. Glomerular osmotic pressure ต้านการกรอง = 28 mmHg<br />4. แรงของการกรองสุทธิ: 60 mmHg – (15 mmHg + 28 mmHg) = 17 mmHg<br />ตัวอย่างเปรียบเทียบของแรงที่มีผลต่อการกรอง<br />เป็นการเปรียบเทียบนักรักบี้ (60) พยายามที่จะวิ่ง touchdown ขณะที่ผู้เล่น 2 คนต้านเอาไว้ (15 กับ 28)<br />นักรักบี้ 60 ยังสามารถวิ่งต่อไปได้<br />เมื่อเรามีความดันเลือดต่ำใน glomerulus ความดัน hydrostatic pressure จะไม่สามารถผ่านสู้กับแรงต้าน เพื่อให้เกิดการกรองได้<br />อัตราการกรองผ่าน Glomerulus (Glomerular Filtration Rate: GFR)<br />ความผันผวนของปริมาตรการกรองสุทธิ (net filtration pressure) ทำให้เกิดการปรับเปลี่ยนค่า GFR<br />การเปลี่ยนแปลงค่า GFR จะส่งผลต่อการขับถ่ายน้ำและสารละลาย<br />กลไก autoregulation เป็นการลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงค่า GFR<br />Autoregulation ของ GFR<br />สภาวะปกติ<br />1. Systemic pressure ปกติ: 120 mmHg<br />2. Glomerular hydrostatic pressure ปกติ<br />3. เส้นผ่านศูนย์กลางของ afferent arteriole ปกติ<br />4. อัตราการกรองสุทธิ ปกติ: GFR = 125 ml/นาที<br />เพิ่มความดันโดยไม่ผ่านกลไก autoregulation<br />1. Systemic pressure เพิ่มขึ้น: 140 mmHg<br />2. Glomerular hydrostatic pressure เพิ่มขึ้น<br />3. เส้นผ่านศูนย์กลางของ afferent arteriole ปกติ<br />4. อัตราการกรองสุทธิ เพิ่มขึ้น: GFR = 146 ml/นาที<br />เพิ่มความดันโดยผ่านกลไก autoregulation (afferent arterilole หดตัว)<br />1. Systemic pressure เพิ่มขึ้น: 140 mmHg<br />2. Glomerular hydrostatic pressure ปกติ<br />3. เส้นผ่านศูนย์กลางของ afferent arteriole ลดลง<br />4. อัตราการกรองสุทธิ ปกติ: GFR = 125 ml/นาที<br />ลดความดันโดยไม่ผ่านกลไก autoregulation<br />1. Systemic pressure ลดลง: 100 mmHg<br />2. Glomerular hydrostatic pressure ลดลง<br />3. เส้นผ่านศูนย์กลางของ afferent arteriole ปกติ<br />4. อัตราการกรองสุทธิ ลดลง: GFR = 104 ml/นาที<br />ลดความดันโดยผ่านกลไก autoregulation (afferent arterilole คลายตัว)<br />1. Systemic pressure ลดลง: 100 mmHg<br />2. Glomerular hydrostatic pressure เพิ่มขึ้น<br />3. เส้นผ่านศูนย์กลางของ afferent arteriole เพิ่มขึ้น<br />4. อัตราการกรองสุทธิ ปกติ: GFR = 125 ml/นาที<br />กลไกควบคุม GFR: Myogenic Mechanism<br />เซลล์กล้ามเนื้อเรียบของท่อจะหดตัว เมื่อเกิดการขยาย เพื่อลด blood flow<br />เซลล์กล้ามเนื้อเรียบของท่อจะขยายตัว เมื่อไม่เกิดการขยาย เพื่อเพิ่ม blood flow<br />ในกลไก autoregulation นี้เรียกว่า myogenic mechanism<br />การขยายผนังเส้นเลือด arteriole ทำให้เกิด reflexive vasoconstriction<br />เมื่อเกิดความดันไปอย่างนี้เรื่อยๆ เส้นเลือดก็ยังคงหดตัว<br />เมื่อความดันต้านผนังเส้นเลือดลดลง จะทำให้เส้นเลือดคลายตัว อย่างไรก็ตามผลที่เกิดจากการหดตัวหรือคลายตัวของเส้นเลือดนี้ จะส่งผลต่อ glomerular blood flow ด้วย<br />กลไกควบคุม GFR: Tubuloglomerular mechanism<br />กลไกนี้คือความรับรู้ของ macula densa cells ของ juxtaglomerular apparatus ต่อความเข้มข้นของ NaCl ใน filtrate ในส่วนของ terminal portion ของ ascending loop of Henle<br />High Flow:<br />การตอบสนองต่อ high filtrate flow rate เซลล์ macula densa จะหลั่งสาร vasoconstrictor เพื่อที่จะลดเส้นผ่านศูนย์กลางของ afferent arteriole<br />ผลของการหลั่งสาร vasoconstrictor:<br />1. GFR ลดลง<br />2. Tubular filtrate flow ช้าลง<br />3. การดูดกลับของไอออน Na+ Cl- เพิ่มขึ้น<br />Low Flow:<br />การตอบสนองต่อ low flow rate เซลล์ macula densa:<br />1. หลั่งสาร vasoconstrictor ลดลง<br />2. ส่งสัญญานไปยัง granular cells เพื่อที่จะหลั่งสาร rennin<br />กลไกควบคุม GFR: การควบคุมโดยระบบประสาท Sympathetic<br />เส้นประสาท sympathetic จะมีเส้นประสาทไปถึงหลอดเลือดของไต<br />ในภาวะที่มีความเครียดหรือเสียเลือดมาก จะกระตุ้น sympathetic เพื่อที่จะยกเลิก autoregulation ของไต<br />การเพิ่มการปล่อยสัญญาณ sympathetic ทำให้เกิดการหดตัวของเส้นเลือดอย่างแรง<br />1. เลือดเดินทางจะไปยังส่วนอื่นๆ<br />2. GFR ลดลง ทำให้เลือดเสียของเหลวน้อยลง<br />การกรองที่ลดลงทำให้ของเสียไม่ผ่านการกรองและมีเพิ่มขึ้นในเลือดอย่างไม่สมดุล<br />Emergency<br />ยาฉีดทางเส้นเลือดดำ ทำให้เพิ่มปริมาตรเลือด<br />เพิ่มปริมาตรเลือดเพื่อฟื้นฟูความดันเลือดให้อยู่ในสภาวะปกติ<br />ลดการกระตุ้น sympathetic เพื่อที่จะให้เส้นผ่านศูนย์กลางของ arteriole ปกติ<br />GFR และ filtrate flow กลับสู่ปกติ<br />สรุป<br />1. Glomerular filtrate ถูกสร้างโดยการกรองของน้ำและตัวถูกละลายขนาดเล็กผ่าน filtration membreane<br />2. ความดันกรองสุทธิ (net filtration pressure) คือค่าของความดัน glomerular hydrostatic pressure ลบด้วยแรงต้านของ capsular hydrostatic pressure และ glomerular osmotic pressure<br />3. ความดันเลือดและการกรองในหน่วยไตถูกควบคุมโดยกลไก autoregulation เพื่อที่จะรักษา GFR ให้ปกติ<br />4. ระหว่างการสูญเสียเลือดจำนวนมาก การกระตุ้นระบบประสาท sympathetic จะทำให้ยกเลิกกระบวนการ autoregulation เพื่อที่จะสร้างทางลัดของเลือดไปยังส่วนที่มีการเสียเลือดมาก<br />Late Filtrate Processing<br />กระบวนการสุดท้ายของ filtrate ใน DCT และ collecting duct ภายใต้การควบคุมทางสรีระวิทยา<br />ในส่วนนี้ การซึมผ่านเยื่อเมมเบรนและการทำงานของเซลล์ถูกเปลี่ยนแปลงโดยการตอบสนองของความต้องการทางร่างกาย เพื่อที่จะเก็บสารที่มีประโยชน์หรือคัดสารที่ไม่ต้องการออก<br />จุดมุ่งหมาย<br />1. เพื่อที่จะเข้าใจบทบาทของฮอร์โมน aldosterone ในการดูดกลับของโซเดียมและหลั่งโพแทสเซียมออก<br />2. เพื่อที่จะเรียนรู้บทบาทของ ADH ในความเข้มข้นของปัสสาวะ<br />3. เพื่อที่จะเข้าใจบทบาทของ medullary osmotic gradient ในความเข้มข้นของปัสสาวะ<br />อะไรคือสิ่งที่คุณต้องรู้<br />1. โครงสร้างของหน่วยไต<br />2. บทบาทการซึมผ่านในส่วนของหน่วยไต<br />3. คำจำกัดความของ osmolarity<br />4. การสร้างค่า medullary osmotic gradient ได้อย่างไร<br />Late Filtrate Processing Analogy<br />การดูดกลับจะเริ่มเกิดขึ้นในส่วน early tubular segment <br />อัตราการดูดกลับและการคัดหลั่งใน early tubular segment มีความสัมพันธ์กันอย่างคงที่<br />เพราะว่าการที่เมมเบรนยอมให้สารผ่านมีการฟิกซ์ไว้แล้ว<br />ในส่วน later tubular segment การซึมผ่านของเมมเบรนสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อควบคุมการดูดกลับและการคัดหลั่งในขั้นตอนสุดท้าย<br />เปรียบเทียบได้กับกระบวนที่จะเกิดขึ้นในการเติมสารดังต่อไปนี้<br />1. เติมน้ำไปเกือบถึงระดับที่ต้องการ<br />2. เติมน้ำอย่างช้าๆ เพื่อให้ได้ระดับที่แม่นยำ<br />กระบวนการกรองใน CCD: การคัดหลั่ง H+<br />ในส่วนท่อ cortical collecting duct ประกอบไปด้วย principle cells และ intercalated cells<br />Intercalated cells หลั่ง H+ ไปยัง filtrate<br />Principle cells เตรียมฮอร์โมนเพื่อที่จะควบคุมการดูดกลับน้ำและโซเดียม และการคัดหลั่งโพแทสเซียม<br />กระบวนการกรองใน CCD: บทบาทของ Aldosterone<br />Principal cells ยอมให้น้ำและ NaCl ผ่านเท่านั้นโดยการทำงานของ aldosterone และ ADH<br />Aldosterone ในระดับน้อยทำให้ Na+-K+ ATPase ion pump และ luminal Na+, K+ channels ทำงานได้น้อย<br />Aldosterone: Adrenal gland<br />1. Aldosterone ทำให้เพิ่มจำนวนของ Na+-K+ ATPase ion pump และ luminal Na+, K+ channels<br />2. เมื่อไม่มี basolateral K+ channels ไอออนของ K+ จะไปยัง filtrate แทนที่จะกลับไปยัง interstitium<br />3. Aldosterone มีผลกับเซลล์คล้ายกับ DCT<br />4. ไม่มีการเพิ่มการผ่านของน้ำ ทำให้ค่า interstitial osmolarity เพิ่มขึ้น<br />กระบวนการกรองใน CCD: บทบาทของ Antidiuretic Hormone<br />Principle cells ยอมให้น้ำผ่านเท่านั้นถูกควบคุมโดยฮอร์โมน ADH<br />ADH: Pituitary gland<br />ADH จากต่อมไต้สมองส่วนหลัง (posterior pituitary) กระตุ้นเซลล์เพื่อที่จะเพิ่ม Water channels เพื่อเพิ่มการผ่านของน้ำมากขึ้น<br />สังเกตว่าค่า interstitial osmolarity ลดลง เมื่อโมเลกุลของน้ำสามารถผ่านเยื่อเมมเบรน ค่า osmolarity ทั้งสองด้านจะเข้าสู่สมดุล<br />การตอบสนองต่อภาวะ Dehydration และ Overhydration<br />Dehydration<br />ในภาวะ dehydration เหงื่อเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการเสียน้ำ ร่างกายจะตอบสนองโดยการเพิ่มระดับ ADH ในเลือด ของเหลวในร่างกายจะเก็บไว้ และปริมาณปัสสาวะลดลง<br />Overhydartion<br />ในภาวะ overhydration ทำให้ ADH ลดลง ลดการดูดกลับน้ำ เพิ่มปริมาณของเหลงที่จะเข้า medullary collecting duct เพิ่มปริมาณปัสสาวะ<br />ความเข้มข้นของปัสสวะ: Medullary Collecting Duct<br />ความเข้มข้นสุดท้ายชองปัสสาวะเกิดขึ้นใน medullary collecting duct มีการผ่าน 125 ml/นาที ของ glomerular filtrate โดย 6 ml/นาที (5%) ADH ยังคงควบคุมการดูดกลับน้ำปริมาตรสุดท้ายใน collecting duct<br />Medullary osmotic gradient จำเป็นต่อกระบวนการนี้<br />สิ่งที่ส่งผลกระทบต่อความเข้มข้นของปัสสาวะ<br />ค่า Osmotic gradient ทำให้ปัสสาวะเข้มข้นโดยนำน้ำจาก filtrate ผ่าน medullary collecting duct<br />ระดับความเข้มข้นถูกควบคุมโดย ADH<br />ADH มีอยู่หลายระดับ ขึ้นอยู่กับการตอบสนองต่อสถานะของน้ำในส่วนต่างๆ<br />ระดับ Normal hydration<br />1. เกิดผลของ ADH ในบาง Water channels<br />2. ADH ทำให้เกิดการผ่านของ urea ออกในชั้น medullary collecting duct<br />3. Urea ตอบสนอง 40% ต่อ interstitial osmolarity<br />4. Urea กลับไปหมุนเวียนที่ loop of Henle และกลับไปยัง collecting ducts<br />5. ปัสสาวะมีความเข้มข้นประมาณ 2 เท่าของค่า body osmolarity (600 mOsm)<br />ระดับ Under hydration<br />1. ระดับ ADH ที่สูงขึ้นจะทำให้มีการแพร่ผ่านของน้ำและยูเรียมากขึ้น<br />2. สมดุลใน filtrate จะเพิ่มขึ้น<br />3. ถ้าสูญเสียน้ำมาก ปริมาณของปัสสาวะจะมีความเข้มข้นสูงถึง 1400 mOsm<br />ระดับ Over hydration<br />1. ระดับ ADH จะลดลงหรือไม่มีเลย และเซลล์บุท่อยังคงยอมให้น้ำและยูเรียผ่าน<br />2. Filtrate จะไม่สมดุลต่อการเปลี่ยนแปลง osmolarity<br />3. ปัสสาวะมีความเจือจางและมีปริมาตรสูง<br />4. ปัสสาวะสุดท้ายจะมีค่า osmolarity น้อยกว่าหรือเท่ากับ 100 mOsm<br />ปริมาตรปัสสาวะสุดท้าย<br />น้ำ 95% ถูกดูกกลับ 125 ml/นาที จาก filtrate โดยถูกสร้างโดยไต ก่อนที่จะเข้าสู่ medullary collecting duct<br />Final volume of urine<br />Normal: ADH level Normal<br />0.9 % ของ filtrate 1.10 ml/นาที 1.5 ลิตร/วัน<br />Dehydration: ADH level High<br />0.2 % ของ filtrate 0.24 ml/นาที 0.4 ลิตร/วัน<br />Overhydration: ADH level Low<br />12.5 % ของ filtrate 16.0 ml/นาที 22.5 ลิตร/วัน<br />สรุป<br />1. Late filtrate processing จะประกอบด้วยการดูดกลับและการคัดหลั่ง<br />2. Late filtrate processing ของโซเดียม น้ำ และยูเรีย อยู่ภายใต้การควบคุมของฮอร์โมน aldosterone และ antidiuratic<br />3. Medullary osmotic gradient และ ADH ทั้งสองมีส่วนในความเข้มข้นของปัสสาวะ<br />4. ในภาวะปกติ ประมาณ 99% ของ glomerular filtrate ถูกดูดกลับระหว่างผ่านท่อต่างๆ<br />