Glomerul

Glomerul je mreža malih krvnih sudova (kapilara) poznatih kao klupko, smještenih na početku nefrona, u bubregu. Klupko je strukturno podržano mezangijem – prostorom između krvnih sudova – koji se sastoji od intraglomerulskih mezanglijnih ćelija. Krv se filtrira preko kapilarnih zidova ovog snopa kroz glomerulsku filtracijsku barijeru, koja obavlja filtraciju vode i rastvorljivih supstanci do vrećice slične čaši poznate kao Bowmanova čahura. Zatim filtrat ulazi u bubrežni tubul nefrona.^[1]

Glomerul
Glomerul (crveno), Bowmanova kapsula (plavo) i proksimalni tubul (zeleno).
Detalji
Prekursor	Metanefrosni blastem
Lokacija	Bubrežni nefron
Identifikatori
Latinski	'Glomerulus renalis'
MeSH	D007678
FMA	15624
Anatomska terminologija [uredi na Wikidata]

Glomerul se snabdijeva krvlju iz uzlazne (aferentne) arteriole bubrežne arterijske cirkulacije. Za razliku od većine kapilarnih ležišta, glomerulski kapilari izlaze u silazne (eferentne) arteriole, a ne u venule. Otpor eferentnih arteriola uzrokuje dovoljan hidrostatski pritisak unutar glomerula da stvara silu za ultrafiltraciju.

Glomerul i njegovo okruženje, Bowmanova čahura, čine bubrežno tjelašce, osnovnu filtracijsku jedinicu bubrega.^[2] Brzina kojom se krv filtrira kroz sve glomerula, a time i mjera ukupne funkcije bubrega, je brzina glomerulske filtracije (GFR).

Struktura

Bubrežno tjrlašce sa glomerulom i njegovim kapilarima

Slika 2: (a) Dijagram jukstaglomerulskog aparata:
ima specijalizirane ćelije koje djeluju kao jedinica koja nadzire sodijukstaglomerulski aparat: ima tri vrste sadržaja tekućine u distalnom savijenom tubulu (nije označeno – to je lijevi tubul) i prilagođava brzinu filtracije i oslobađanja renina.
(b) Mikrografija prikazuje glomerul i okolne strukture.

.

Snimak unutrašnje površine otvorenog (slomljenog) kapilara sa vidljivim fenestrama, pod skenirajućim elektronskim mikroskopom (uvećano 100.000x)

Obloga

Glomerulski kapilari obloženi su endotelnim ćelijama. Sadrže brojne pore – zvane fenestre – u prečniku od 50–100 nm.^[3] Za razliku od ostalih kapilara sa fenestrama, ove nisu obuhvaćene dijafragmama.^[3] Omogućuju filtriranje tečnosti, rastvorenih supstanci i proteina krvne plazme, istovremeno sprečavajući filtraciju crvenih krvnih zrnaca, bijelih krvni ćelija i trombocita.

Glomerul ima glomerulsku baznu membranu (GBM), koja se sastoji uglavnom od laminina, kolagena tipa IV, agrina i nidogena, koje stvaraju i izlučuju i endotelne ćelije i podociti: tako je GBM stisnut između glomerulskih kapilara i podocita. GBM je debljine 250–400 nm, što je deblje od oblagajućih membrana drugog tkiva. To je prepreka proteinima u krvi kao što su albumin i globulin.^[4]

Dio podocita u kontaktu s GBM-om ie nastavkom podocitnog stopala, zvani pedikul (slika 3): postoje razmaci izmeđunastavaka stopala, kroz koje se odvija filtracija i ulijeva u prostor Bowmanove čahure.^[3]. Prostor između susjednih natavaka podocitnih stopala obuhvaćen je prorezanom dijafragmom, koja se sastoji od proteinske obloge, uključujući podocin i nefrin. Pored toga, nastavci imaju negativno nabijeni omotač (glikokaliks) koji odbija negativno nabijene molekule, kao što su serumski albumini.

Mezangij

Mezangij je prostor koji je kontinuiran sa glatkim mišićima arteriola. Nalazi se izvan kapilarnog lumena, ali okružen je kapilarama. Nalazi se u sredini (mezo) između kapilara (angis). Sadrži ga obložna membrana koja okružuje i kapilare i mezangij.

Mezangijum uglavnom sadrži:

• Intraglomerulske mezangijske ćelije: One nisu dio filtracijske barijere, ali su specijalizirani periciti koji sudjeluju u regulaciji brzine filtracije, skupljanjem ili širenjem: da bi to postigle, imaju i aktinske i miozinske niti. Neke mezangijske ćelije su u fizičkom kontaktu s kapilarima, a druge s podocitima. Postoji dvosmjerni hemijski kontakt između mesangijskih ćelija, kapilara i podocita kako bi se fino podesio GFR.
• Mezangijska matrica, amorfna bazna membrana – poput materijala koji luče mezangijske ćelije.

Prokrvljavanje

Dijagram cirkulacije jednog glomerula, povezanim tubulom i sabirnim sistemom.

Glomerul se snabdijeva krvlju iz aferentne (uzlazne) arteriole bubrežne arterijske cirkulacije. Za razliku od većine kapilarnih ležišta, glomerulski kapilari izlaze u eferentne arteriole, a ne u venule. Otpor eferentnih arteriola uzrokuje dovoljan hidrostatski pritisak unutar glomerula da stvori silu za ultrafiltraciju.

Krv izlazi iz glomerulskh kapilara pomoću eferentne arteriole, umjesto preko "venule", kao što se to vidi u većini kapilarnih (slika 4).^[5] Ovo omogućava strožiju kontrolu nad protokom krvi kroz glomerul, jer se arterioli šire i stežu lakše od venula, zahvaljujući njihovom debelom kružnom glatkom mišićnom sloju (tunica media). Krv koja izlazi iz eferentne arteriole ulazi u bubrežnu venulu, koja zauzvrat ulazi u bubrežnu interrežanjsku, a zatim u bubrežnu venu.

Korini nefroni u blizini kortikomedularnog spoja (15% svih nefrona) nazivaju se jukstamedulski nefroni. Krv koja izlazi iz eferentnih arteriola ovih nefrona ulazi u vasa recta, koje su ravne kapilarne grane koje dovode krv u bubrežnu medulu. Ove vaze pravo kreću uz silaznu i uzlaznu Henleovu petlju i učestvuju u održavanju medulskog sistema protivstrujne razmjene.

Drenaža filtrata

Filtrat, koji je prošao kroz troslojnu jedinicu za filtriranje, ulazi u Bowmanov prostor. Odatle teče u bubrežni tubul – nefron – koji prati put u obliku U do sabirnog kanala, konačno izlazeći u bubrežnu čašu kao urin.

Funkcija

Filtracija

Shema filtracijske barijere: Barijera omogućava strožiju kontrolu nad protokom krvi kroz glomerul, jer se arteriole šire i stežu lakše od venula, zahvaljujući njihovom debelom kružnom glatkom mišićnom sloju
1. lamina rara interna 2. lamina densa 3. lamina rara externa
C. Podociti: 1. enzimski i strukturni proteini 2. filtracijski otvor 3. dijafragma

Glavna funkcija glomerula je filtriranje plazme, kako bi proizveo glomerulski filtrat koji prolazi duž nefronskog tubula da bi formirao urin. Brzina kojom glomerul stvara filtrat iz plazme (brzina glomerulske filtracije je mnogo veća nego u sistemskim kapilarama, zbog posebnih anatomskih karakteristika glomerula. Za razliku od sistemskih kapilara, koji primaju krv iz visoko otpornih arteriola i odvode je u nisko otporne venule, glomerulskie kapilar su na oba kraja povezani sa visokootpornim arteriolama: aferentna i eferentna arteriola. Ovakav raspored dvije arteriole u nizu određuje visok hidrostatski pritisak na glomerulskim kapilarama, što je jedna od sila koja favorizira filtriranje do Bowmanove čahure.^[6] Ako je supstanca prošla kroz glomerulske kapilarne endotelne ćelije, glomerulsku baznu membranu i podocite, tada ulazi u lumen tubula i poznata je kao glomerulska filtrat. U suprotnom, izlazi iz glomerula kroz eferentnu arteriolu i nastavlja cirkulaciju kao što je objašnjeno u nastavku i kao što je prikazano na slici.

Propusnost

Strukture slojeva određuju njihovu selektivnu permeabilnost (semipermselektivnost). Faktori koji utiču na selektivnost su negativni naboj bazne membrane i podocitnog epitela i efektivna veličina pora zida glomerula (8 nm). Kao rezultat toga, veliki i/ili negativno nabijeni molekuli proći će daleko rjeđe od malih i/ili pozitivno nabijenih molekula.^[7] Naprimjer, mali ioni poput natrija i kalija slobodno prolaze, dok veći proteini, poput hemoglobina i albumina praktčno uopće ne prolaze.

Onkotski pritisak na glomerulske kapilare jedna je od sila koja se opire filtraciji. Budući da je propustljivost za velike i negativno nabijene proteine mala, ne mogu se lahko filtrirati u Bowmanovu čahuru. Stoga koncentracija ovih proteina ima tendenciju povećanja kako glomerulski kapilari filtriraju plazmu, povećavajući onkotski pritisak duž glomerulskog kapilara.^[6]

Starlingova jednadžba

Brzina filtracije od glomerula do Bowmanove kapsule određuje se (kao u sistemskim kapilarama) pomoću Starlingove jednadžbe:^[6]

${\displaystyle \ GFR=K_{\mathrm {f} }[(P_{\mathrm {gc} }-P_{\mathrm {bc} })-(\pi _{\mathrm {gc} }-\pi _{\mathrm {bc} })]}$

• GFR = stopa glomerulske filtracije;
• K_f = filtracijski koeficijent – srazmjerna konstanta;
• P_gc = hidrostatski pritisak glomerulskog kapilara;
• P_bc = hidrostatski pritisak Bowmanove čahure;
• π_gc = onkotski pritisak glomerulskog kapilara;
• π_bc = onkotski pritisak Bowmanove čahure

Regulacija krvnog pritiska

Zidovi aferentne arteriole sadrže specijalizovane glatke mišićne ćelije koje sintetiziraju renin. Ove jukstaglomerulsje ćelije imaju glavnu ulogu u sistemu renin – angiotenzin, koji pomaže u regulaciji količine krv] i pritiska.

Klinički značaj

Oštećenje glomerula zbog bolesti može omogućiti da kroz barijeru glomerulske filtracije prolaz crvenih krvnih zrnaca, bijelih krvnih zrnaca, trombocita i krvnih proteina, kao što su albumin i globulin. Osnovni uzroci povrede glomerula mogu biti upalni, toksični ilimetabolički.^[8] To se može vidjeti u urinu (analiza urina) mikroskopskim i hemijskim ispitivanjem. Primjeri su dijabetska bolest bubrega, glomerulonefritis i IgA nefropatija.

Zbog veze između glomerula i GFR, GFR je klinički značajan kod sumnje na bolest bubrega ili u slučaju nekog stanja s poznatom bubrežnom bolešću, ili kada se riskira razvoj bubrežnog oštećenja kao što su početni nefrotoksični lijekovi.^[9].

Historija

Italijanski biolog i anatom Marcello Malpighi je 1666. prvi put opisao glomerule i pokazao njihov kontinuitet s bubrežnom vaskulaturom (281.282). Otprilike 175 godina kasnije, hirurg i anatom William Bowman detaljno je razjasnio kapilarnu arhitekturu glomerula i kontinuitet između njegove okolne čahure i proksimalnog tubula.^[10]

Dodatne slike

• 
  Mišji glomerul pod skenirajućim elektronskim mikroskoom (uvećanje od 1.000x)
• 
  Mišji glomerul pod skenirajućim elektronskim mikroskoom (uvećanje od 5.000x)
• 
  Mišji glomerul pod skenirajućim elektronskim mikroskoom (uvećanje od 10.000x)
• 
  Petljasti glomerulski kapilari između arteriola

Reference

1. Pavenstädt H; Kriz W; Kretzler M. (2003). "Cell biology of the glomerular podocyte". Physiological Reviews. 83 (1): 253–307. doi:10.1152/physrev.00020.2002. PMID 12506131.
2. WHEATER 2006, str. 304.
3. WHEATER 2006, str. 310.
4. Suh, JH; Miner, JH (2013). "The glomerular basement membrane as a barrier to albumin". Nature Reviews. Nephrology. 9 (8): 470–477. doi:10.1038/nrneph.2013.109. PMC 3839671. PMID 23774818.
5. WHEATER 2006, str. 307.
6. Boron, WF.; Boulapep, EL. (2012). Medical Physiology (2nd izd.). Philadelphia: Saunders. str. 771, 774. ISBN 978-1437717532.
7. Guyton, Arthur C.; Hall, John E. (2006). Textbook of Medical Physiology. Philadelphia: Elsevier Saunders. str. 316–317. ISBN 978-0-7216-0240-0.
8. Wiggins, RC (2007). "The spectrum of podocytopathies: a unifying view of glomerular diseases". Kidney International. 71 (12): 1205–1214. doi:10.1038/sj.ki.5002222. PMID 17410103.
9. Gerard J. Tortora, Bryan Derrickson Arhivirano 17. 12. 2019. na Wayback Machine Principles of Anatomy and Physiology 14th ed ISBN 978-1-118-34500-9
10. "lippicotts histology for pathologesits; satcey e. mills

Vanjski linkovi

• Hall, Arthur C. Guyton, John E. (2005). Textbook of medical physiology (11th izd.). Philadelphia: W.B. Saunders. str. Chapter 26. ISBN 978-0-7216-0240-0.
• Deakin, Barbara Young ... [] ; drawings by Philip J.; et al. (2006). Wheater's functional histology : a text and colour atlas (5th izd.). [Edinburgh?]: Churchill Livingstone/Elsevier. str. Chapter 16. ISBN 978-0-443068508.