ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ-ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΑΤΡΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ-ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΙΣ ΒΑΣΙΚΕΣ ΙΑΤΡΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΤΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΙΣΤΟΛΟΓΙΑΣ-ΕΜΒΡΥΟΛΟΓΙΑΣ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΒΑΡΑΚΗΣ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ SMAD ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΟΥ ΜΟΝΟΠΑΤΙΟΥ ΣΤΙΣ ΣΠΕΙΡΑΜΑΤΟΝΕΦΡΙΤΙΔΕΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΘΕΟΔΩΡΟΣ Ι. ΚΑΣΙΜΑΤΗΣ ΙΑΤΡΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΑΤΡΑ 2007

2 ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Ιωάννης Βαράκης Καθηγητής Ανατομίας-Ιστολογίας-Εμβρυολογίας Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Πατρών Επιβλέπων Καθηγητής Λυδία Νακοπούλου Καθηγήτρια Παθολογικής Ανατομικής Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Αθηνών Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Ελένη Παπαδάκη Αν. Καθηγήτρια Παθολογικής Ανατομικής Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Πατρών Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Ιωάννης Βαράκης Καθηγητής Ανατομίας-Ιστολογίας-Εμβρυολογίας Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Πατρών Επιβλέπων Καθηγητής Λυδία Νακοπούλου Καθηγήτρια Παθολογικής Ανατομικής Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Αθηνών Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Ελένη Παπαδάκη Αν. Καθηγήτρια Ανατομίας-Ιστολογίας-Εμβρυολογίας Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Πατρών Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Ελένη Τζανάτου-Εξάρχου Αν. Καθηγήτρια Νεφρολογίας Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Αθηνών Μέλος Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής Γεώργιος Νικηφορίδης Καθηγητής Ιατρικής Φυσικής Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Πατρών Μέλος Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής Μάρθα Ασημακοπούλου Επικ. Καθηγήτρια Ανατομίας-Ιστολογίας-Εμβρυολογίας Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Πατρών Μέλος Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής 1

3 2

4 Κώστας Γυφτόπουλος Επικ. Καθηγητής Ανατομίας-Ιστολογίας-Εμβρυολογίας Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου Πατρών Μέλος Επταμελούς Εξεταστικής Επιτροπής 3

5 4

6 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα διδακτορική διατριβή εκπονήθηκε στο εργαστήριο Ανατομίας- Ιστολογίας-Εμβρυολογίας στα πλαίσια του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών στις Βασικές Ιατρικές Επιστήμες, σε συνεργασία με το Παθολογοανατομικό Τμήμα του Πανεπιστημίου Αθηνών, κατά το χρονικό διάστημα Από τη θέση αυτή θα ήθελα να εκφράσω ένα μεγάλο ευχαριστώ στο δάσκαλό μου και Επιβλέποντα Καθηγητή κ. Ιωάννη Βαράκη για την εμπιστοσύνη που μου έδειξε και την τιμή που μου έκανε αναθέτοντάς μου το έργο αυτό. Ο Καθηγητής ήταν πάντα εκεί με τη μοναδική του εμπειρία και ευγένεια για να με συμβουλεύσει και να με κατευθύνει. Έδινε πάντα λύσεις σε όλα τα προβλήματα που παρουσιάζονταν, ενθουσιαζόταν με κάθε καινούρια ιδέα αλλά και με ενθάρρυνε όταν χρειαζόταν. Θα αποτελεί πάντα για μένα πρότυπο επιστήμονα, δασκάλου και ήθους. Επίσης, εκφράζω τις βαθειές μου ευχαριστίες στην Καθηγήτρια κ. Λυδία Νακοπούλου χωρίς τη συμβολή της οποίας θα ήταν αδύνατη η ολοκλήρωση της παρούσας μελέτης. Με την άριστη επιστημονική της κατάρτιση με καθοδήγησε σε όλα τα στάδια τόσο των πειραμάτων όσο και της αξιολόγησης των αποτελεσμάτων. Η τεράστια εμπειρία της στο αντικείμενο της μελέτης αποτελούσε για μένα εχέγγυο για την άρτια ολοκλήρωση του έργου μου. Ευχαριστώ θερμά την Αν. Καθηγήτρια κ. Παπαδάκη Ελένη για την αμεσότητα της συνεργασίας και τις πολύτιμες συμβουλές της. Θα ήθελα ακόμη να ευχαριστήσω τον Καθηγητή κ. Γεώργιο Νικηφορίδη για την τιμή που μου έκανε να με έχει συνεργάτη του από τα πρώτα βήματα της επιστημονικής μου καριέρας. Είναι αυτός που ουσιαστικά μου μετέδωσε το μικρόβιο της Βασικής Έρευνας και με μύησε στις μεθόδους της. Ευχαριστώ επίσης θερμά τους συναδέλφους Αλέξανδρο Νομικό και Δήμητρα Κουμουνδούρου για τη βοήθειά τους στην αξιολόγηση των αποτελεσμάτων και τη Βιολόγο Ιωάννα Γιαννοπούλου για τη σημαντικότατη βοήθειά της στο εργαστηριακό κομμάτι της μελέτης. Τέλος, ευχαριστώ την οικογένεια μου για τη στήριξη, συμπαράσταση και ανοχή της όλο αυτό το χρονικό διάστημα. 5

7 6

8 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ SMAD ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΟΥ ΜΟΝΟΠΑΤΙΟΥ ΣΤΙΣ ΣΠΕΙΡΑΜΑΤΟΝΕΦΡΙΤΙΔΕΣ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εισαγωγή 11 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Στοιχεία Ανατομίας-Ιστολογίας του νεφρού 15 Μορφολογία του ουροποιητικού συστήματος 15 Η δομή του νεφρού 17 Η λειτουργία του νεφρού 19 Η αγγείωση του νεφρού 20 Ο νεφρώνας 24 Αγγειώδες σπείραμα 26 Μεσάγγειο 32 Σωληναριακό και αθροιστικό σύστημα 35 Νεφρικός διάμεσος ιστός 43 Εμβρυογένεση του νεφρού 47 Μοριακή εμβρυογένεση του νεφρού 51 Εισαγωγή 51 Ρόλος των μελών της υπεροικογένειας του TGF-β στην νεφρική εμβρυογένεση 52 Ρόλος των Smad μεταγραφικών παραγόντων στην νεφρική εμβρυογένεση 55 Το μονοπάτι μεταγωγής σήματος των TGF-β-Smad 59 Σπειραματονεφρίτιδες-Παθογένεια και ταξινόμηση 66 Εισαγωγή 66 Ταξινόμηση-Ιστοπαθολογία 66 Παθογένεση της σπειραματικής βλάβης 69 Παθογένεση της προοδευτικής νεφρικής ανεπάρκειας στη σπειραματική νόσο 70 Αποδρομή της φλεγμονής 71 7

9 Κλινικές εικόνες σπειραματικών νοσημάτων 72 Ρόλος του TGF-β στη διαμεσολάβηση της νεφρικής βλάβης 73 Ρόλος του Smad σηματοδοτικού μονοπατιού στη διαμεσολάβηση της νεφρικής βλάβης-πειραματικά δεδομένα 75 ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Αντικείμενο παρούσας μελέτης 79 Υλικό και μέθοδοι 80 Ασθενείς 80 Ανοσοϊστοχημεία 82 Εκτίμηση της ανοσοϊστοχημικής χρώσης 86 Εκτίμηση της ιστολογικής βλάβης τις ανθρώπινες νεφρικές βιοψίες 87 Στατιστική ανάλυση 87 Αποτελέσματα 88 Έκφραση του ενεργοποιημένου Smad2/3 (psmad2/3) στο φυσιολογικό νεφρό 88 Έκφραση του p300 στο φυσιολογικό νεφρό 88 Έκφραση του Sp1 στο φυσιολογικό νεφρό 89 Έκφραση του Smad7 στο φυσιολογικό νεφρό 90 Έκφραση του Ski στο φυσιολογικό νεφρό 90 Έκφραση των psmad2/3, p300, Sp1, Smad7 και Ski στις ανθρώπινες ΣΝ 91 Έκφραση των psmad2/3, p300, Sp1, πυρηνικού Smad7, και Ski στις στοιχειώδεις σπειραματικές βλάβες 102 Συσχετίσεις της έκφρασης των psmad2/3, p300, Sp1, πυρηνικού Smad7 και Ski σε αντίστοιχα τμήματα του νεφρώνα 109 Συσχετίσεις μεταξύ κλινικών, ιστολογικών και ανοσοϊστοχημικών παραμέτρων 112 Συσχετίσεις ανοσοϊστοχημικών παραμέτρων με την ενεργότητα και τη χρονιότητα των σπειραματονεφριτίδων του ΣΕΛ 113 8

10 Συζήτηση 117 Έκφραση των psmad2/3, p300, Sp1, Smad7 και Ski στο φυσιολογικό νεφρό και πιθανός ρόλος τους στη φυσιολογική νεφρική λειτουργία 117 Αξιολόγηση της έκφρασης των psmad2/3, p300, Sp1, Smad7 και Ski στις διάφορες υποομάδες των ΣΝ 121 Σημασία της έκφρασης των psmad2/3, p300, Sp1, Smad7 και Ski στις στοιχειώδεις σπειραματικές βλάβες 123 Συμμετοχή των psmad2/3, p300, Sp1, Smad7 και Ski στην εξέλιξη της νεφρικής βλάβης 125 Πιθανές αλληλεπιδράσεις των psmad2/3, p300, Sp1, Smad7 και Ski κατά την παθογένεση και την εξέλιξη της νεφρικής βλάβης 126 Μελλοντικές προοπτικές 128 Περίληψη 134 Παράρτημα δημοσιεύσεων 136 Βιβλιογραφία 137 9

11 10

12 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι σπειραματονεφρίτιδες (ΣΝ) αποτελούν μια ομάδα νοσημάτων του σπειράματος ανοσολογικής αιτιολογίας που σε πολλές περιπτώσεις οδηγούν στην πλήρη καταστροφή του νεφρικού παρεγχύματος με αποτέλεσμα τη νεφρική ίνωση και την ανάγκη υποκατάστασης της νεφρικής λειτουργίας με μεθόδους εξωνεφικής κάθαρσης. Στη φλεγμονώδη διεργασία που προκαλεί τη νεφρική βλάβη στις ΣΝ συμμετέχουν το σύστημα του συμπληρώματος, φλεγμονώδη κύτταρα καθώς και διαλυτοί παράγοντες με τη συμμετοχή τους να διαφέρει σημαντικά στους διαφόρους τύπους των ΣΝ. Δύο κύριες διεργασίες χαρακτηρίζουν την προοδευτική νεφρική ανεπάρκεια: η σπειραματοσκλήρυνση και η διάμεση ίνωση. Φαίνεται πως το σηματοδοτικό μονοπάτι που οδηγεί στην ίνωση είναι κοινό αναξάρτητα από την αιτία της νεφρικής βλάβης. Τα τελευταία χρόνια αυξάνεται συνεχώς το ενδιαφέρον για τους μοριακούς μηχανισμούς που ενέχονται στην παθογένεση και την πρόοδο της νεφρικής βλάβης. Κεντρικό ρόλο στους μηχανισμούς αυτούς κατέχει ο transforming growth factor-β (TGF-β). Ο TGF-β φαίνεται να συμμετέχει τόσο στη σπειραματοσκλήρυνση όσο και στη διαμεσοσωληναριακή ίνωση που χαρακτηρίζουν την εξέλιξη της νεφρικής βλάβης. Έτσι, αυξάνει την εναπόθεση εξωκυτταρίου ουσίας στο διάμεσο ιστό και στο μεσάγγειο μέσω της ενεργοποίησης των μεσαγγειακών κυττάρων και των μυοϊνοβλαστών, επάγει αποπτωτικούς διαμεσολαβητές στα σωληναριακά επιθηλιακά κύτταρα με αποτέλεσμα τη σωληναριακή ατροφία, προκαλεί την απόπτωση των ποδοκυττάρων (με αποτέλεσμα τη δημιουργία μικροσυμφύσεων) και των ενδοθηλιακών κυττάρων στα τραυματισμένα σπειράματα (ίσως και μέσω μειωμένης παραγωγής VEGF) και προκαλεί την επιθηλιακήμεσεγχυματική μετατροπή των σωληναριακών κυττάρων. Μέχρι σήμερα τα μόνα υποστρώματα των υποδοχέων του TGF-β με τεκμηριωμένη δυνατότητα να μεταφέρουν ενδοκυττάρια σήματα είναι τα Smads. Πρόκειται για μια ομάδα μεταγραφικών παραγόντων που εκτός από τη διαμεσολάβηση των μηνυμάτων του TGF-β έχουν επίσης την ικανότητα να ρυθμίζουν και την ένταση της σηματοδότησης. Αυτό επιτυγχάνεται κυρίως με μηχανισμούς αρνητικής παλίνδρομης ρύθμισης που ασκούν κάποια από τα Smads στο σηματοδοτικό μονοπάτι. Το τελευταίο διάστημα γίνεται όλο και πιο φανερό ότι η διαταραχή αυτού του λεπτού μηχανισμού ρύθμισης ευθύνεται για τις ινωτικές εξεργασίες σε πολλά όργανα του ανθρώπου συμπεριλαμβανομένου και του 11

13 νεφρού. Μάλιστα, πρόσφατα δείχθηκε ότι τα Smads ευθύνονται και για τη νεφρική ίνωση που προκαλούν άλλοι παράγοντες όπως η αγγειοτασίνη ΙΙ και τα τελικά προϊόντα πρoηγμένης γλυκοζυλίωσης (AGEs). Αυτοί οι παράγοντες μπορούν να ενεργοποιήσουν τα Smads απευθείας και ανεξάρτητα από τον TGF-β. Επίσης, μπορούν να προκαλέσουν την ίνωση μέσω του μονοπατιού διασταυρούμενης συνομιλίας (cross-talk) ERK/p38 MAPK- Smad. Έτσι, σήμερα θεωρείται ότι το Smad σηματοδοτικό μονοπάτι πιθανώς αποτελεί το τελικό κοινό σηματοδοτικό μονοπάτι των παραγόντων που προκαλούν νεφρική ίνωση. Μέχρι σήμερα ελάχιστα δεδομένα υπάρχουν για την έκφραση των παραγόντων του Smad σηματοδοτικού μονοπατιού τόσο στο φυσιολογικό όσο και στον πάσχοντα νεφρικό ιστό. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η σπουδή της έκφρασης των παραγόντων psmad2/3, p300, Sp1, Smad7 και Ski (μορίων που συμμετέχουν στο Smad σηματοδοτικό μονοπάτι) σε νεφρικές βιοψίες ασθενών με ΣΝ και η σύγκριση με την έκφρασή τους στο φυσιολογικό νεφρό. Σε μια προσπάθεια να εκτιμηθεί η επίδραση των μορίων αυτών στην παθογένεση της νεφρικής βλάβης εξετάστηκε η έκφρασή τους στις στοιχειώδεις σπειραματικές βλάβες, ενώ η εξέταση συνεχών τομών (serial sections) καθώς και η συσχέτιση της έκφρασής τους στα διάφορα νεφρωνικά τμήματα βοήθησε στη ανίχνευση πιθανών αλληλεπιδράσεων των μορίων αυτών κατά την πρόκληση της νεφρικής βλάβης. Τέλος, συσχετίσεις μεταξύ ανοσοϊστοχημικών, ιστολογικών και κλινικών παραμέτρων βοήθησαν στη διερεύνηση της συμμετοχής των μορίων αυτών στην πρόοδο της νεφρικής βλάβης. 12

14 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 13

15 14

16 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΝΑΤΟΜΙΑΣ-ΙΣΤΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΝΕΦΡΟΥ Η κύρια λειτουργία του ουροποιητικού συστήματος συνίσταται στην παραγωγή, αποθήκευση και αποχέτευση των ούρων. Τα ούρα αποτελούν ένα υδατικό διάλυμα περίσσειας ανιόντων και κατιόντων, όπως και πολλών υποπροϊόντων του μεταβολισμού του οργανισμού και κυρίως αυτών, τα οποία θα ήταν τοξικά αν συσσωρεύονταν. Οι σημαντικότεροι τοξικοί μεταβολίτες είναι τα αζωτούχα παράγωγα του καταβολισμού των πρωτεϊνών, όπως η ουρία και η κρεατινίνη. Τόσο η παραγωγή, όσο και η πυκνότητα των ούρων είναι δυνατόν να μεταβληθούν, προκειμένου να διατηρηθεί η εσωτερική ομοιόσταση 1. Ο νεφρός είναι υπεύθυνος για την παραγωγή και τον έλεγχο της σύστασης των ούρων, ενώ η ουροδόχος κύστη χρησιμεύει για την αποθήκευση και απέκκρισή τους. Το πυελοκαλυκικό σύστημα και ο ουρητήρας μεταφέρουν τα ούρα από το νεφρό στην ουροδόχο κύστη. Η ουρήθρα αποτελεί τον αγωγό μέσω του οποίου απεκκρίνονται τα αποθηκευμένα ούρα από την ουροδόχο κύστη 1. Τα πυελοκαλυκικά συστήματα, οι ουρητήρες, η ουροδόχος κύστη και η ουρήθρα έχουν σχετικά απλή δομή, γεγονός που βρίσκεται σε αρμονία με τους απλούς τους ρόλους. Αντίθετα, η δομή του νεφρού είναι σύνθετη, επειδή αυτό το όργανο επιτελεί ένα ευρύ φάσμα βιοχημικών και φυσιολογικών λειτουργιών κατά τη διάρκεια της παραγωγής των ούρων 1. ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥ ΟΥΡΟΠΟΙΗΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Η γενική διάταξη των αλληλοσυνδεόμενων τμημάτων του ουροποιητικού συστήματος φαίνεται στην Εικόνα 1. 15

17 Εικ. 1. Ουροποιητικό σύστημα. Φωτογραφία του ουροποιητικού συστήματος τελειόμηνου νεογνού, που δείχνει τη σχέση ανάμεσα στην αορτή (Α), την κάτω κοίλη φλέβα (ΚΚΦ), τους νεφρούς (Ν), τους ουρητήρες (Ο), την ουροδόχο κύστη (ΟΚ) και την ουρήθρα (Oυ). Στον ενήλικα η κύστη είναι περισσότερο σφαιρική. Οι νεφροί είναι όργανα συμπαγή, με σχήμα φασολιού και εντοπίζονται οπισθοπεριτοναϊκά, ψηλά στο οπίσθιο κοιλιακό τοίχωμα 1, 2. Η κοίλη επιφάνεια κάθε νεφρού είναι στραμμένη προς τη μέση γραμμή του σώματος, όπου διέρχονται τα κύρια αγγεία αρτηριακής παροχής και φλεβικής αποχέτευσης (αορτή και κάτω κοίλη φλέβα, αντίστοιχα) (Εικ. 2). Η κοίλη επιφάνειά του ονομάζεται πύλη και είναι η θέση εισόδου της νεφρικής αρτηρίας και εξόδου της νεφρικής φλέβας καθώς και του συστήματος μεταφοράς των ούρων. 16

18 Εικ. 2. Μορφολογία και θέση των νεφρών και σχέση τους με τα λοιπά ανατομικά μόρια. Το πυελοκαλυκικό σύστημα και οι ουρητήρες είναι στενοί σωληνώδεις σχηματισμοί, οι οποίοι επενδύονται από εξειδικευμένο επιθήλιο, που τους προφυλάσσει από τις μεταβολές της ωσμωτικότητας των ούρων και της συγκέντρωσης τοξικών διαλυτών. Ο λείος μυϊκός ιστός του τοιχώματός τους, χρησιμεύει για την προώθηση των ούρων στην κύστη με έναν εναλλασσόμενο συνδυασμό σύσπασης-χάλασης. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται περισταλτισμός 1. Η ουροδόχος κύστη έχει ουσιαστικά την ίδια δομή με το πυελοκαλυκικό σύστημα και τους ουρητήρες, αλλά η διάταξη των μυϊκών ινών της είναι περισσότερο εξελιγμένη, ώστε της επιτρέπει να συμπεριφέρεται τόσο σαν μια ευρύχωρη δεξαμενή για τα ούρα, όσο και σαν αντλία εκούσιας εξώθησής τους μέσα από την ουρήθρα. Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΝΕΦΡΟΥ Σε κάθε νεφρό αναγνωρίζονται δύο ζώνες, μια εξωτερική, ο φλοιός και μια εσωτερική, η μυελώδης ουσία (Εικ. 3). 17

19 Εικ. 3. Ανθρώπινος νεφρός ενηλίκου. Φωτογραφία νεφρού ενηλίκου, σε επιμήκη διατομή, ώστε να γίνει εμφανής η διάταξη του φλοιού (Φ), της μυελώδους ουσίας (Μ) και της νεφρικής θηλής (Θ). Ο φλοιός σχηματίζει ένα εξωτερικό περίβλημα και χορηγεί στήλες (στήλες του Bertini), οι οποίες παρεμβάλλονται ανάμεσα σε συγκεκριμένες μονάδες της μυελώδους ουσίας 1. Η μυελώδης ουσία απαρτίζεται από μια σειρά κωνοειδών δομών, τις μυελικές πυραμίδες (medullary pyramids), η βάση των οποίων συνέχεται με το έσω όριο του φλοιού, ενώ η κορυφή τους προβάλλει προς την πύλη του νεφρού, σε ένα τμήμα του συστήματος συλλογής των ούρων που ονομάζεται καλυκικό. Η κορυφή των νεφρικών πυραμίδων είναι γνωστή ως νεφρική θηλή 1. Κάθε ανθρώπινος νεφρός φέρει νεφρικές πυραμίδες και κατά συνέπεια νεφρικές θηλές, οι οποίες προβάλλουν στους συλλεκτικούς κάλυκες. Κάθε νεφρική πυραμίδα, μαζί με το αντίστοιχο προς τη βάση της τμήμα της φλοιώδους ουσίας, σχηματίζει ένα λειτουργικό και δομικό νεφρικό λοβό. Αυτή η λοβώδης αρχιτεκτονική διάταξη, η οποία είναι εμφανέστερη στον εμβρυϊκό νεφρό, καθίσταται ασαφής καθώς το μέγεθος του νεφρού αυξάνει με την πάροδο της ηλικίας 1. 18

20 Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΝΕΦΡΟΥ Τα ούρα παράγονται στο νεφρό με την εκλεκτική απομάκρυνση ουσιών από το πλάσμα του αίματος. Στη συνέχεια, η ελεγχόμενη επαναρρόφηση ύδατος, ιόντων, αλάτων, γλυκόζης και άλλων υδατανθράκων, καθώς και πρωτεϊνών μικρού μοριακού βάρους, επιτρέπει στο νεφρό να παράγει ούρα, η σύνθεση των οποίων οποιαδήποτε στιγμή εξαρτάται από το εσωτερικό περιβάλλον και τις ανάγκες του οργανισμού 1. Για παράδειγμα, εάν το πλάσμα αυξηθεί σε όγκο ενώ ταυτόχρονα αραιωθεί λόγω λήψης μεγάλης ποσότητας ύδατος, τότε ο νεφρός θα αποβάλλει την περίσσεια ύδατος, παράγοντας αυξημένη ποσότητα αραιών ούρων. Αντίθετα, εάν περιοριστεί η πρόσληψη υγρών, ο νεφρός θα παράγει μια μικρή ποσότητα συμπυκνωμένων ούρων. Όποια κι αν είναι η ποσότητα και η πυκνότητα των ούρων, αυτά θα περιέχουν το απαιτούμενο ποσό ιόντων και επιβλαβών προϊόντων του μεταβολισμού, ώστε να διατηρείται σταθερή η εσωτερική βιοχημική ομοιόσταση 1. Η αδυναμία παραγωγής συμπυκνωμένων ή αραιωμένων ούρων αποτελεί ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της νεφρικής ανεπάρκειας, καθώς είναι συνέπεια ανεπαρκούς απέκκρισης αζωτούχων υποπροϊόντων και άλλων ουσιών, όπως για παράδειγμα Κ +. Πρέπει να επισημανθεί ότι οι νεφροί (όπως και οι πνεύμονες) διαφέρουν από τα περισσότερα όργανα σε ένα σημαντικό σημείο. Ενώ οι ανάγκες του παρεγχύματος των περισσότερων οργάνων εξυπηρετούνται από το αγγειακό δίκτυο του αίματος, το οποίο παρέχει το απαιτούμενο Ο 2 και άλλες πρώτες ύλες για τον ιστικό μεταβολισμό και συγχρόνως απομακρύνει τα προϊόντα του κυτταρικού μεταβολισμού, αντίθετα, η κύρια λειτουργία του νεφρικού παρεγχύματος συνίσταται στη διύλιση και τον καθαρισμό του αίματος 1. Επομένως, ο νεφρώνας, δηλαδή η παρεγχυματική μονάδα του νεφρού, που αποτελείται από το αγγειώδες σπείραμα και τα φλοιώδη και μυελικά σωληναριακά συστήματα, μπορεί να θεωρηθεί ως προσάρτημα του νεφρικού αγγειακού συστήματος, που είναι συνδεδεμένο με αυτό για λειτουργικούς σκοπούς. Δεν προκαλεί έκπληξη, λοιπόν, ότι το αγγειακό σύστημα του νεφρού παρουσιάζει μια ασυνήθη δομή, που αντανακλά το βασικό του ρόλο. Επίσης πρέπει να σημειωθεί ότι οι δύο νεφροί δέχονται το 25% της συνολικής καρδιακής παροχής. Συνεπώς, οι περισσότερες από τις πιο σημαντικές και κοινές παθήσεις του νεφρού προέρχονται από διαταραχές των αιμοφόρων αγγείων του 1. 19

21 Η ΑΓΓΕΙΩΣΗ ΤΟΥ ΝΕΦΡΟΥ Αρτηριακή παροχή Συχνά οι χορηγούμενες κύριες αρτηρίες προς το νεφρό παραλλάσσουν, παρότι η κατανομή τους εντός του νεφρού παραμένει σχετικά σταθερή. Μία κοινή παραλλαγή είναι η παρουσία μιας επιπλέον αρτηρίας που εκφύεται απευθείας από την αορτή και αρδεύει τον ένα ή τον άλλο πόλο του νεφρού. Εντούτοις, στις περισσότερες περιπτώσεις, η αρτηριακή παροχή κάθε νεφρού προέρχεται από μία νεφρική αρτηρία, η οποία αποτελεί άμεσο κλάδο της κοιλιακής αορτής και έχει την ακόλουθη πορεία 1-4 : Η νεφρική αρτηρία οδεύει προς την πύλη του νεφρού και διχάζεται σε δύο κύριους κλάδους, έναν πρόσθιο και έναν αριθμό μεσολόβιων αρτηριών που βρίσκονται ανάμεσα στις νεφρικές πυραμίδες και αντιστοιχούν η καθεμιά σε ένα νεφρικό λοβό (Εικ. 4). Εικ. 4. Αρτηριακό σύστημα του νεφρού. α. Αρτηριογραφία ενός ολόκληρου πτωματικού νεφρού ανθρώπου που δείχνει τη διαίρεση της κύριας νεφρικής αρτηρίας (ΚΝΑ) σε δύο κλάδους, ένα συγκριτικά μικρότερο οπίσθιο κλάδο (ΟΚ) και ένα πιο σημαντικό πρόσθιο κλάδο (ΠΚ). Ο οπίσθιος κλάδος αρδεύει τον κατώτερο πόλο, ενώ ο μεγαλύτερος πρόσθιος κλάδος, σε αυτή την περίπτωση, διαιρείται σε τέσσερις τμηµατικές αρτηρίες, οι οποίες στο σύνολό τους αρδεύουν τη μέση ζώνη και τον άνω πόλο του νεφρού. β. Σε αυτή την εικόνα απεικονίζονται ο οπίσθιος (ΟΚ) και ο πρόσθιος (ΠΚ) κλάδος της νεφρικής αρτηρίας, αν και μερικά τμήµατα απουσιάζουν λόγω της περιελιγμένης διαμόρφωσης των αρτηριών στη νεφρική πύλη. Προσέξτε τις μεσολόβιες αρτηρίες (Μεσ), τις τοξοειδείς αρτηρίες (Τοξ) και το λεπτό δίκτυο των μεσολοβίδιων αρτηριών (ΜΛδ). Η θολερότητα (ΑΑ) σε ορισμένες περιοχές του φλoιού είναι ενδεικτική της πλήρωσης των προσαγωγών αρτηριδίων. 20

22 Περίπου στο μέσο του πάχους του νεφρικού παρεγχύματος στα όρια του φλοιού προς την αποπλατυσμένη βάση της νεφρικής πυραμίδας (φλοιο-μυελική ένωση) η μεσολόβια αρτηρία διχάζεται σε αρκετές πλάγιες τοξοειδείς αρτηρίες, που οδεύουν παράλληλα προς τη βάση των νεφρικών πυραμίδων χωρίς να αναστομώνονται. Οι τοξοειδείς αρτηρίες χορηγούν μια σειρά κλάδων (μεσολοβίδιες αρτηρίες), που πορεύονται κατακόρυφα, προς την επιφάνεια του φλοιού. Οι μεσολοβίδιες αρτηρίες χορηγούν πλαγίως μια σειρά από αρτηρίδια, που ονομάζονται προσαγωγά και καταλήγουν στην περιφέρεια του νεφρού, αμέσως κάτω από την κάψα, όπου διχάζονται σε ένα αστεροειδές υποκάψιο αρτηρίδιο και σε ένα τριχοειδικό πλέγμα. Κατά κανόνα τα προσαγωγά αρτηρίδια εκφύονται άμεσα από τις μεσολοβίδιες αρτηρίες, εκτός από λίγες περιπτώσεις κατά τις οποίες αποτελούν τη συνέχεια μιας βραχείας ενδολοβίδιας αρτηρίας. Ως εδώ, η νεφρική αρτηριακή παροχή μοιάζει περίπου με την αρτηριακή παροχή κάθε οργάνου. Όμως το νεφρικό αγγειακό σύστημα, από τα προσαγωγά αρτηρίδια και μετά, είναι μοναδικό. Νεφρική μικροκυκλοφορία Η νεφρική μικροκυκλοφορία αποτελεί το «κλειδί» της νεφρικής λειτουργίας, έχοντας ορισμένα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά (Εικ. 5). Αποτελείται κυρίως από δύο τριχοειδικά συστήματα 1-4. Σχεδόν σε κάθε άλλο όργανο το τριχοειδικό πλέγμα βρίσκεται ανάμεσα στο τελικό άκρο του συστήματος αρτηρία/αρτηρίδιο και του εγγύς άκρου του συστήματος φλεβίδιο/φλέβα, και αποτελεί την κύρια θέση ανταλλαγής O 2 /CO 2. Αντίθετα, το νεφρικό αγγειακό σύστημα διαθέτει: Ένα υψηλής εξειδίκευσης πρωτογενές τριχοειδικό πλέγμα, το αγγειώδες σπείραμα, το οποίο δέχεται αίμα από ένα προσαγωγό αρτηρίδιο και είναι το σημείο όπου γίνεται η διήθηση του αίματος, με σκοπό την απομάκρυνση των άχρηστων προϊόντων του πλάσματος. Από το απαγωγό αρτηρίδιο ξεκινά ένα δεύτερο τριχοειδικό σύστημα, το οποίο ποικίλλει σε δομή και λειτουργία, ανάλογα με την εντόπισή του μέσα στο νεφρό. 21

23 Εικ. 5. Νεφρική μικροκυκλοφορία Το αριστερό σχήμα δείχνει τα αρτηρίδια και τα τριχοειδή. Από τις τοξοειδείς αρτηρίες (βέλος) εκφύονται οι ακτινοειδείς, από τις οποίες προέρχεται το προσαγωγό αρτηρίδιο. Το απαγωγό αρτηρίδιο των παραμυελωδών νεφρώνων κατέρχεται στο μυελό και διαιρείται στα κατιόντα ευθέα αγγεία, τα οποία με τα αντίστοιχα ανιόντα συγκροτούν τις αγγειακές δέσμες. Το δεξιό σχήμα παριστά τα φλεβικά αγγεία. Οι φλοιώδεις ακτινοειδείς φλέβες ξεκινούν από τους φλοιώδεις νεφρώνες. Όλο το φλεβικό δίκτυο παροχετεύεται στις τοξοειδείς φλέβες. Η φλεβική αποχέτευση του μυελού γίνεται μέσω των φλεβικών ευθέων αγγείων. C: φλοιός, OS: εξωτερική ζώνη, IS: εσωτερική ζώνη, IM: εσωτερική στιβάδα του μυελού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το απαγωγό αρτηρίδιο αφού εγκαταλείψει το αγγειώδες σπείραμα, διχάζεται σε ένα πολύπλοκο τριχοειδικό σύστημα, το οποίο πορεύεται στα μεσοδιαστήματα του συστήματος των φλοιωδών σωληναρίων. Η θέση κάθε τριχοειδούς που έρχεται σε επαφή με αυτά τα σωληνάρια, είναι ιδανική για την πρόσληψη ουσιών οι οποίες επαναρροφώνται από το σπειραματικό διήθημα, μέσω των σωληναριακών επιθηλιακών κυττάρων 1, 2 (Εικ. 6). 22

24 Εικ. 6. Δίκτυο μετασπειραματικών τριχοειδών. Από την άλλη πλευρά, το τριχοειδικό σύστημα που προέρχεται από τα απαγωγά αρτηρίδια των σπειραμάτων, το οποία βρίσκονται βαθιά στο φλοιό, κοντά στο φλοιομυελικό όριο (παραμυελικά σπειράματα, juxta-medullary glomeruli), είναι διαφορετικό. Αυτά τα απαγωγά αρτηρίδια χορηγούν μια σειρά από μακρά αγγεία με λεπτό τοίχωμα, τα ευθέα αγγεία, το οποία πορεύονται ευθέως μέσα στη μυελώδη ουσία κατά μήκος των ενδομυελικών σωληναριακών συστημάτων. Αυτά τα αγγεία παίζουν σημαντικό ρόλο στη μεταφορά ύδατος και ιόντων που λαμβάνει χώρα στη μυελώδη μοίρα. Μερικά ευθέα αγγεία ξεκινούν σαν άμεσοι κλάδοι των τοξοειδών αρτηριών και πορεύονται κατακόρυφα 1. Το πρώτο τριχοειδικό σύστημα, το αγγειώδες σπείραμα, δεν αποδίδει το O 2 που μεταφέρει στους ιστούς, ούτε προσλαμβάνει σημαντικό ποσό CO 2. Η κύρια ανταλλαγή αυτών των αερίων λαμβάνει χώρα στο δεύτερο τριχοειδικό σύστημα. Το O 2 παρέχεται στα 23

25 φλοιώδη και μυελώδη μέρη του νεφρικού παρεγχύματος, τα οποία εμφανίζουν τις υψηλότερες απαιτήσεις, λόγω της υψηλής μεταβολικής τους δραστηριότητας 1. Φλεβική παροχέτευση Γενικά, η νεφρική φλεβική παροχέτευση ακολουθεί την αντίθετη φορά της αρτηριακής παροχής, με τη διαφορά ότι δεν υπάρχει φλεβικό ισοδύναμο του αγγειώδους σπειράματος. Το υποκάψιο αρτηρίδιο και τριχοειδικό πλέγμα καταλήγει σε ένα υποκάψιο φλεβιδιακό και φλεβικό πλέγμα αστεροειδών φλεβών που σχηματίζουν στη συνέχεια τις μεσολοβίδιες φλέβες, οι οποίες κατά την πορεία τους προς το φλοιο-μυελικό όριο δέχονται αφ ενός φλεβικούς κλάδους από τα περισωληναριακά φλεβικά πλέγματα και αφ ετέρου καθώς πλησιάζουν στην παραμυελική ζώνη φλεβικούς κλάδους από τη μυελώδη ουσία, οι οποίοι αποτελούν τα φλεβικά ισοδύναμα των ευθέων αρτηριδίων 1-4. Πολλά από τα μυελικά φλεβικά αγγεία καταλήγουν άμεσα στις τοξοειδείς φλέβες, που πορεύονται παράλληλα με την αντίστοιχη αρτηρία στο φλοιο-μυελικό όριο. Αυτές με τη σειρά τους καταλήγουν σε μεγάλες μεσολόβιες φλέβες που βρίσκονται μεταξύ των παρακείμενων νεφρικών πυραμίδων και στη συνέχεια στους κύριους νεφρικούς κλάδους, στην πύλη του νεφρού. Η κύρια νεφρική φλέβα εκβάλλει τελικοπλάγια στην κάτω κοίλη φλέβα 1-4. Ο ΝΕΦΡΩΝΑΣ Η λειτουργική μονάδα του νεφρικού παρεγχύματος λέγεται νεφρώνας και αποτελείται από δύο κύρια μέρη: Το σπείραμα, που σχετίζεται με το πρώτο τριχοειδικό σύστημα. Τα φλοιώδη και τα μυελικά σωληναριακά συστήματα που σχετίζονται με το δεύτερο τριχοειδικό σύστημα 1-4. Το σπείραμα είναι η θέση όπου λαμβάνει χώρα η αρχική διήθηση του αίματος, ενώ τα σωληναριακά συστήματα αποτελούν τις θέσεις όπου ρυθμίζεται η συγκέντρωση και το χημικό περιεχόμενο του αίματος που επιστρέφει στη συστηματική κυκλοφορία, και κατ επέκταση, η συγκέντρωση και το περιεχόμενο των ούρων που πρόκειται να απεκκριθούν 1-4. Οι νεφρώνες μέσα στο νεφρικό φλοιό οργανώνονται σε μια ευκρινή επαναλαμβανόμενη λοβιώδη δομή. Τα σπειράματα και τα εγγύς και άπω σωληνάρια 24

26 βρίσκονται κυρίως εκατέρωθεν των μεσολοβίδιων αρτηριών, οι οποίες τα εφοδιάζουν με αίμα. Στο μέσον, μεταξύ γειτονικών μεσολοβίδιων αρτηριών, παρατηρείται μια κατακόρυφη διάταξη σωληναρίων και πόρων, γνωστή ως μυελική ακτίνα (βλ. Εικ. 7), στο κέντρο της οποίας βρίσκεται ένας κύριος αθροιστικός πόρος, ο οποίος συλλέγει όλο το μη συμπυκνωμένο ούρο από τους νεφρώνες που τον περιβάλλουν. Τα άλλα σωληναριακά στοιχεία της μυελικής ακτίνας είναι τα αθροιστικά σωληνάρια που μεταφέρουν ούρα απ τα άπω σωληνάρια στον κύριο φλοιώδη αθροιστικό πόρο. Τα σωληναριακά συστήματα των μυελωδών ακτινών πορεύονται κατακόρυφα μέσα στη μυελώδη ουσία 1-4. Εικ. 7. Ο νεφρώνας και το σύστημα των αθροιστικών πόρων 1) Νεφρικό σωμάτιο. 2) Εγγύς εσπειραμένο σωληνάριο. 3) Εγγύς ευθύ σωληνάριο. 4) Λεπτό κατιόν σκέλος 5) Λεπτό ανιόν σκέλος. 6) Άπω ευθύ σωληνάριο. 7) Πυκνή κηλίδα. 8) Άπω εσπειραμένο σωληνάριο. 9) Συνδετικό σωληνάριο. 10) Φλοιϊκό αθροιστικό σωληνάριο 11) Αθροιστικό σωληνάριο της εξωτερικής ζώνης του μυελού. 12) Αθροιστικό σωληνάριο της εσωτερικής ζώνης του μυελού. 25

27 Η υπομονάδα του φλοιού, που αποτελείται από μια κεντρικά τοποθετημένη μυελώδη ακτίνα και τους γύρω από αυτή νεφρώνες, λέγεται νεφρικό λόβιο κάθε μεσολοβίδια αρτηρία διατρέχει το φλοιό προς τα πάνω, μεταξύ γειτονικών νεφρικών λοβίων 1-4. ΑΓΓΕΙΩΔΕΣ ΣΠΕΙΡΑΜΑ Το πρώτο λειτουργικό τμήμα του νεφρώνα που συναντάται από τη μικροκυκλοφορία είναι το αγγειώδες σπείραμα (Εικ. 8α, 8β και 8γ), το σημείο δηλαδή, στο οποίο γίνεται η αρχική διήθηση του αίματος που έρχεται με το προσαγωγό αρτηρίδιο 1-5. Το προσαγωγό αρτηρίδιο εισέρχεται στη σπειραματική δομή κατά τον αγγειακό πόλο και διχάζεται σε πέντε περίπου κύριους κλάδους. Στη συνέχεια, κάθε κλάδος μετά από βραχεία πορεία υποδιαιρείται στο δικό του τριχοειδικό δίκτυο, που στηρίζεται σε ξεχωριστό λεπτό τμήμα μεσαγγείου. Εικ. 8α, 8β και 8γ. Το αγγειώδες σπείραμα. ΤΑ: Τριχοειδικός αυλός, ΑΠ: αγγειακός πόλος, ΣΠ: σωληναριακός πόλος, ΑΑ: προσαγωγό αρτηρίδιο, ΕΑ: Απαγωγό αρτηρίδιο. 26

28 Η διαίρεση του σπειραματικού τριχοειδικού δικτύου σε πέντε περίπου ανεξάρτητα τμήματα, προσδίδει στο αγγειώδες σπείραμα μια λοβιώδη μικροσκοπική εικόνα, η οποία δεν είναι σαφής σε ιστολογικά παρασκευάσματα φυσιολογικών νεφρών, αλλά γίνεται εμφανής σε ορισμένες μορφές πρωτοπαθούς σπειραματικής νόσου, ιδίως όταν το μεσαγγειακό μέρος κάθε τμήματος εμφανίζει υπερπλασία. Η αυτονομία κάθε σπειραματικού τμήματος τονίζεται ιδιαίτερα σε νόσους που επηρεάζουν μόνο το ένα τμήμα (π.χ., τμηματική σπειραματονεφρίτιδα) 1-5. Τα σπειραματικά τριχοειδή συγκλίνουν σχηματίζοντας ένα μόνο απαγωγό αρτηρίδιο, το οποίο εγκαταλείπει το σπείραμα από τον ίδιο αγγειακό πόλο από όπου εισέρχεται και το προσαγωγό αρτηρίδιο. Με απλούς όρους, η δομή του σπειράματος γίνεται καλύτερα αντιληπτή ως ένα σφαιρικό τριχοειδικό δίκτυο που εισέρχεται σε μια κοίλη σφαίρα από επιθηλιακά κύτταρα, η οποία ονομάζεται κάψα του Bowman. Η κάψα αυτή αντιπροσωπεύει το βολβοειδές, ανευρυσμένο, τυφλό άκρο ενός μακρού, κοίλου, σωληναριακού συστήματος (Εικ. 9). Αυτό σημαίνει ότι το σπειραματικό τριχοειδικό σύστημα, το οποίο επενδύεται εσωτερικά από ενδοθηλιακά κύτταρα, αποκτά μια εξωτερική επικάλυψη από επιθηλιακά κύτταρα, η οποία στον αγγειώδη πόλο του σπειράματος συνέχεται με τα κύτταρα που επενδύουν την κάψα του Bowman 1. Εικ. 9. Σχέση ανάμεσα στο σπειραματικό τριχοειδικό πλέγµα και την κάψα του Bowman. Αν και το αγγειώδες σπείραμα και η κάψα του Bowman, στην πραγματικότητα, δεν σχηματίζονται µε τον τρόπο που σκιαγραφείται στην εικόνα, οι σχέσεις μεταξύ των δύο γίνονται καλύτερα κατανοητές σε αυτή την απεικόνιση. Έτσι σχηματοποιείται η είσοδος του σπειραματικού πλέγματος μέσα στο σφαιρικό, ανευρυσματικό και τυφλό άκρο του σωληναριακού συστήματος. Αυτό βοηθάει ιδιαίτερα στο να κατανοήσουμε το τριχοειδικό σπειραματικό πλέγμα, µε την εξωτερική του επίστρωση από επιθηλιακά κύτταρα, τα οποία συνέχονται µε τα κύτταρα που επενδύουν την κάψα του Bowman. 27

29 Όλα τα επιθηλιακά κύτταρα της κάψας του Bowman είναι αποπλατυσμένα, εκτός από αυτά που βρίσκονται κοντά στην αφετηρία του σωληναριακού συστήματος, όπου γίνονται περισσότερο κυβοειδή και αποκτούν ορισμένα από τα κυτταροπλασματικά οργανίδια των επιθηλιακών κυττάρων του εγγύς εσπειραμένου σωληναρίου. Αντίθετα, τα επιθηλιακά κύτταρα που επενδύουν το αγγειώδες σπείραμα είναι μεγαλύτερα, με συνήθη δομή και υψηλή εξειδίκευση, η οποία οδήγησε και στην ονομασία τους ως ποδοκύτταρα 1-4. Η κοιλότητα που σχηματίζεται μεταξύ του επενδυμένου με ποδοκύτταρα αγγειώδους σπειράματος και του τοιχωματικού πετάλου της κάψας του Bowman λέγεται ουροφόρος κοιλότητα και συνέχεται με τον αυλό του μακρού σωληναριακού συστήματος του νεφρώνα. Το αγγειώδες σπείραμα, εκτός από την εξωτερική επιθηλιακή επένδυση (ποδοκύτταρα), εμφανίζει και άλλα ασυνήθιστα χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένης της ύπαρξης μιας ιδιαίτερα παχιάς βασικής μεμβράνης (η σπειραματική βασική μεμβράνη) και της παρουσίας ενός στηρικτικού μίσχου, ανάλογου με το μεσεντέριο του λεπτού εντέρου, που ονομάζεται μεσάγγειο 1-5. Το αίμα εισέρχεται στο αγγειώδες σπείραμα μέσω του προσαγωγού αρτηριδίου, όπου λαμβάνει χώρα η υπερδιήθηση του αίματος. Στη συνέχεια, το διήθημα περνά στην ουροφόρο κοιλότητα πριν εισέλθει τελικά στο σωληναριακό σύστημα. Το μερικά διηθημένο αίμα εγκαταλείπει το σπείραμα μέσω του απαγωγού αρτηριδίου, συνεχίζοντας τη ροή του, προκειμένου να χορηγήσει οξυγονωμένο αίμα στα σωληναριακά συστήματα. Σπειραματικός διηθητικός φραγμός Ο φραγμός μεταξύ αίματος και ουροφόρου κοιλότητας ουσιαστικά σχηματίζεται από το τοίχωμα των τριχοειδών του σπειράματος (Εικ ), το οποίο αναλυτικά απαρτίζεται από 1-5 : Το ενδοθήλιο των τριχοειδών του αγγειώδους σπειράματος. Την ασυνήθιστα παχιά βασική μεμβράνη των τριχοειδών του σπειράματος. Τη στιβάδα των ποδοκυττάρων (το εξωτερικό επιθήλιο). Τα ενδοθηλιακά κύτταρα του αγγειώδους σπειράματος είναι αποπλατυσμένα με πυρήνες που συνήθως εντοπίζονται κοντά στο μεσάγγειο. Το κυτταρόπλασμα σχηματίζει ένα λεπτό φύλλο που είναι διάτρητο από πολυάριθμους μικρούς κυκλικούς πόρους ή θυρίδες, με διάμετρο περίπου 70nm 1. 28

30 Η βασική μεμβράνη του σπειράματος είναι αρκετά παχύτερη σε σχέση με τις άλλες τριχοειδικές βασικές μεμβράνες, με πάχος περίπου nm σε υγιείς νεαρούς ενήλικες, ενώ είναι ελαφρά παχύτερη στους άρρενες. Στο σχηματισμό της συμβάλλουν τόσο τα εσωτερικά ενδοθηλιακά, όσο και τα εξωτερικά επιθηλιακά κύτταρα. Εμφανίζει τρεις στιβάδες 1-5 : Μια κεντρική, πυκνή στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο στιβάδα (lamina densa). Μια ηλεκτρονικά αραιή εσωτερική στιβάδα (lamina rara interna) προς το ενδοθήλιο ή την πλευρά του τριχοειδικού αυλού. Μια ηλεκτρονικά αραιή εξωτερική στιβάδα (lamina rara externa) προς το επιθηλιακό ποδοκύτταρο ή την πλευρά της ουροφόρου κοιλότητας. Αυτή η κατά στιβάδες δομή είναι ευδιάκριτη σε τρωκτικά και παιδιά, αλλά στους ενήλικες είναι λιγότερο εμφανής. Η πυκνή στιβάδα (lamina densa) αποτελείται εν μέρει από κολλαγόνο τύπου IV, το δίκτυο ινιδίων του οποίου δρα ως φυσικός φραγμός στη δίοδο μεγάλων μορίων από το αίμα στην ουροφόρο κοιλότητα. Εικ. 10. Σπειραματικό τριχοειδικό τοίχωμα. α. Φωτογραφία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου που δείχνει τη σχέση μεταξύ της σπειραματικής βασικής μεμβράνης (ΣΒΜ), του τριχοειδικού αυλού (Α), του ενδοθηλιακού κυτταροπλάσματος (ΕνΚ) και του επιθηλιακού ποδοκυττάρου (ΕΠ) µε το πρωτογενές (Π1) και δευτερογενές (Π2) σύστημα ποδοειδών προσεκβολών. β. Φωτογραφία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σε μεγάλη μεγέθυνση, του σπειραµατικού διηθητικού φραγμού, που περιλαμβάνει το θυριδωτό ενδοθηλιακό κυτταρόπλασμα (ΕνΚ), τη σπειραματική βασική μεμβράνη και τις ποδοειδείς προσεκβολές του ποδοκυττάρου. Διακρίνεται η σχισμοειδής μεμβράνη διήθησης (ΣΜΔ). 29

31 Εικ. 11. Σχηματική παράσταση που δείχνει την κατασκευή των τριχοειδών του σπειράματος. Το ενδοθήλιο (Ε) των τριχοειδών του σπειράματος εμφανίζει παράθυρα. Το περιφερικό τμήμα του ενδοθηλίου περιβάλλεται από τη GBM, η οποία στη μεσαγγειακή γωνία (βέλος) διαχωρίζεται από την πορεία ενός τριχοειδούς και καλύπτεται από το μεσάγγειο. Σημειώνεται η διείσδυση των ποδοειδών προσεκβολών των ποδοκυττάρων (PO) από την εξωτερική στιβάδα του φραγμού διήθησης. Οι ποδοειδείς προσεκβολές καλύπτουν την παραμεσαγγειακή GBM. Στο κέντρο, ένα μεσαγγειακό κύτταρο (Μ). Η μεσαγγειακή ουσία (ΜΜ) περιέχει λεπτό δίκτυο μικροϊνιδίων. Οι αραιές στιβάδες και οι επιφάνειες ορισμένων δευτερογενών προσεκβολών των ποδοκυττάρων περιέχουν σταθερές, αρνητικά φορτισμένες (πολυανιονικές) περιοχές, αποτελούμενες από γλυκοζαμινογλυκάνες. Στη βασική μεμβράνη, αυτές αφορούν σε θειϊκή ηπαράνη και στις επιφάνειες των ποδοειδών προσεκβολών σε μια ουσία πλούσια σε σιαλικό οξύ, που λέγεται ποδοκαλυκίνη (podocalyxin). Αυτές οι περιοχές εμφανίζονται στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, οργανωμένες σε κανονικό πλέγμα με διαστήματα περίπου 60nm, μετά από επεξεργασία με μια κατιονική ουσία, όπως το ερυθρό του ρουθηνίου ή πολυαιθυλεναμίνη. Πιστεύεται ότι οι πολυανιονικές περιοχές λειτουργούν ως φραγμός φορτίου, εμποδίζοντας τη δίοδο κατιονικών μορίων 1-5. Ο συνδυασμός των στιβάδων στη βασική μεμβράνη του σπειράματος αποτελεί ένα φυσικό και ηλεκτρονικό φραγμό, τόσο στη δίοδο μεγάλων μορίων (π.χ., > daltons), 30

32 όσο στη δίοδο έντονα κατιονικών μορίων ποικίλου μεγέθους. Εντούτοις, ορισμένα μεγάλα μόρια συμπεριλαμβανομένων μερικών πρωτεϊνών μπορεί να διαπηδήσουν στην ουροφόρο κοιλότητα, οπότε απαιτείται η επαναρρόφησή τους στο σωληναριακό σύστημα 1-5. Η βασική μεμβράνη είναι πλήρης μόνο στα ¾ της έκτασης του τριχοειδικού τοιχώματος, ενώ αντίθετα, είναι ελαφρώς ελλειμματική στη θέση επαφής του τριχοειδούς με το μεσάγγειο. Σε αυτή την περιοχή η εξωτερική αραιή και η πυκνή στιβάδα ανακάμπτουν πάνω στην επιφάνεια του μεσαγγείου. Η εσωτερική αραιή στιβάδα συνεχίζει ως ένα ασαφώς καθοριζόμενο στρώμα, που βρίσκεται ανάμεσα στο κυτταρόπλασμα του ενδοθηλίου και τα συστατικά του μεσαγγείου (κύτταρα και διάμεση ουσία) 1-5. Η στιβάδα των ποδοκυττάρων, η οποία στον αγγειακό πόλο του σπειράματος συνέχεται με τα αποπλατυσμένα, σχετικά αδρανή επιθηλιακά κύτταρα της κάψας του Bowman, είναι δομικά και λειτουργικά εξαιρετικά εξειδικευμένη, παρότι πολλές από τις λειτουργίες της είναι άγνωστες 1-5. Το ποδοκύτταρο ονομάζεται έτσι, επειδή το κύριο σώμα του κυττάρου που βρίσκεται πάνω στην εξωτερική επιφάνεια των σπειραματικών τριχοειδών, χορηγεί κυτταροπλασματικές προσεκβολές (ποδοειδείς προσεκβολές), οι οποίες εφάπτονται με τη βασική μεμβράνη 1-5 (Εικ.12). Μεταξύ των γειτονικών ποδοειδών προσεκβολών πάνω στη βασική μεμβράνη του σπειράματος παρατηρείται ένα αραιό σε σύσταση χάσμα μm, η σχισμή διήθησης. Αυτό το κενό μεταξύ των παρακείμενων ποδοειδών προσεκβολών γεφυρώνεται από μία λεπτή μεμβράνη, τη μεμβράνη της σχισμής διήθησης 1-5. Η λειτουργική σκοπιμότητα αυτής της σύνθετης κυτταροπλασματικής διάταξης δεν είναι κατανοητή, αλλά προφανώς παίζει ένα σημαντικό ρόλο στο να εμποδίζει τη δίοδο συγκεκριμένων μορίων στην ουροφόρο κοιλότητα. Σε ορισμένες νεφρικές νόσους, η απώλεια της διάταξης των ποδοειδών προσεκβολών σχετίζεται με τόσο μεγάλη απώλεια πρωτεϊνών (κυρίως αλβουμίνης), ώστε ο ασθενής αναπτύσσει νεφρωσικό σύνδρομο. 31

33 Εικ. 12. Επιθηλιακά ποδοκύτταρα. Φωτογραφία µε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης, υγιούς επιθηλιακού ποδοκυττάρου µε τις ποδοειδείς προσεκβολές του. Από το κυτταρικό σώμα κάθε επιθηλιακού κυττάρου εκπορεύεται ένας αριθμός ευρέων κυτταροπλασματικών προσεκβολών, οι πρωτογενείς προσεκβολές (Π1), οι οποίες εκτείνονται κατά μήκος και περιβάλλουν το τριχοειδές, δίνοντας γένεση σε µια σειρά από μικρότερες προσεκβολές, σε κανονικά μεσοδιαστήματα, τις δευτερογενείς προσεκβολές (Π2). Αυτές στηρίζονται πάνω στη σπειραματική βασική μεμβράνη. Παρατηρείται αλληλεπικάλυψη των δευτερογενών προσεκβολών έτσι, που συνεχόμενες ποδοειδείς προσεκβολές μπορεί να προέρχονται από διαφορετικά ποδοκύτταρα. ΜΕΣΣΑΓΓΕΙΟ Το μεσάγγειο είναι εξειδικευμένος ιστός που απαντάται μόνο στους κεντρικούς άξονες των τριχοειδών και στον αγγειακό πόλο του σπειράματος. Αποτελείται από τα μεσαγγειακά κύτταρα, τα οποία είναι ενσωματωμένα στη μεσαγγειακή ουσία. Η ονομασία του οφείλεται στον Zimmerman, ο οποίος το 1929 έδειξε την παρουσία στο σπείραμα ενός τρίτου είδους κυττάρων (εκτός από τα ενδοθηλιακά και επιθηλιακά), τα οποία ονόμασε μεσαγγειακά κύτταρα. Το μεσάγγειο έχει παρόμοια, αλλά όχι ταυτόσημη σύσταση µε τη GBM 2. Το μεσάγγειο αποτελείται από δύο συστατικά: τα μεσαγγειακά κύτταρα και τη μεσαγγειακή μεσοκυττάριο ουσία. Η Εικόνα 13 δείχνει τις λεπτομέρειες της δομής του μεσαγγείου και τη σχέση του με τα σπειραματικά τριχοειδή και τη σπειραματική βασική μεμβράνη. 32

34 Εικόνα 13. Μεσάγγειο. Ηλεκτρονιομικροφωτογραφία του μεσαγγείου (Μ) και των σχέσεών του µε το σπειραματικό τριχοειδές (ΣΤ). Το τριχοειδικό τοίχωμα είναι ατελές, ως προς τη βασική μεμβράνη, στο σημείο επαφής µε το μεσάγγειο και το τοίχωμα συντίθεται από το κυτταρόπλασμα του ενδοθηλιακού κυττάρου (ΕνΚ), το οποίο εφάπτεται άμεσα µε τη μεσαγγειακή διάμεση ουσία (ΜΔΟ). Η βασική μεμβράνη συνεχίζει - στο σημείο επαφής µε το μεσάγγειο - στην επόμενη τριχοειδική αγκύλη. Μεσαγγειακά κύτταρα Τα κύτταρα του μεσαγγείου είναι δύο ειδών: τα αυτόχθονα ή τύπου Ι (intrinsic, native) και τα ετερογενή 2. Τα τελευταία διακρίνονται σε κύτταρα αποίκους ή τύπου ΙΙ (resident) και διερχόμενα ή τύπου ΙΙΙ (transient). Αυτόχθονα κύτταρα ή κύτταρα τύπου Ι: Το κυτταρόπλασμά τους περιέχει μικρονημάτια διαμέτρου Å, που αποτελούνται από ακτίνη, μυοσίνη ή ακτινομυοσίνη. Τα νημάτια αυτά έχουν συσταλτική ικανότητα, η οποία επηρεάζει την παροχή του αίματος στο σπείραμα και, ως εκ τούτου, τη διήθηση. Περιέχουν λίγα λυσοσώματα, ενδοκυτταρικά κενοτόπια, μυοϊνίδια και συσκευή Golgi. Εκκρίνουν κολλαγόνο τύπου IV και V, ινονεκτίνη, προσταγλανδίνη Ε 2 και περιέχουν στην επιφάνειά τους υποδοχείς της αγγεοτασίνης ΙΙ, της αργινίνης-βαζοπρεσίνης, ατριοπεπτίνης III και πιθανώς ποικιλίας άλλων ουσιών. Κάτω από ορισμένες καταστάσεις είναι ικανά να εκτελούν ενδοκύττωση και φαγοκύττωση. Φαίνεται ότι προέρχονται από τα λεία μυϊκά κύτταρα και έχουν πολλές ομοιότητες με τις λείες μυϊκές ίνες των προσαγωγών και απαγωγών αρτηριδίων. Κύτταρα τύπου ΙΙ ή κύτταρα άποικοι: Αποτελούν μικρή αναλογία (περίπου 2%) των 33

35 κυτταρικών στοιχείων του μεσαγγείου του σπειράματος και απαντούν σε λίγα μόνο είδη. Εμφανίζουν χαρακτήρες μονοκυττάρων και μακροφάγων, γιατί φέρουν στην επιφάνειά τους αντιγόνα λευκοκυττάρων και μόρια Ιa(DR) παρόμοια με αυτά του μείζονος συστήματος ιστοσυμβατότητας, εκφράζουν υποδοχείς Fc, εμφανίζουν ενεργό φαγοκύττωση και είναι ικανά να εκκρίνουν ιντερλευκίνη-1. Περιέχουν ποικιλία ενδοκυτταρικών λυσοσωματικών ενζύμων, όπως μη ειδική εστεράση και β-γαλακτοσιδάση. Κύτταρα τύπου ΙΙΙ: Τα κύτταρα αυτού του τύπου σχετίζονται με τα μονοκύτταρα και τα μακροφάγα, γιατί περιέχουν λυσοσωματικά ένζυμα όπως αυτά των μονοκυττάρων και εμφανίζουν ενεργό φαγοκύττωση, αλλά δεν εκφράζουν στην επιφάνειά τους αντιγόνα Fc ή Ια. Παριστούν κυκλοφορούντα μονοκύτταρα τα οποία παγιδεύονται στο μεσάγγειο του σπειράματος. Μεσαγγειακή μεσοκυττάρια ουσία Μεταξύ των μεσαγγειακών κυττάρων βρίσκεται άμορφη ουσία, η οποία καλείται μεσαγγειακή ουσία. Αποτελείται από ποικιλία μορίων που συντίθενται και εκκρίνονται από τα μεσαγγειακά κύτταρα, όπως κολλαγόνο τύπου IV, ινονεκτίνη, συστατικό του αμυλοειδούς Ρ, ακτινομυοσίνη και χονδροϊτίνη της πρωτεογλυκάνης. Τμήμα των τριχοειδών του σπειράματος βρίσκεται σε άμεση επικοινωνία με τμήμα του μεσαγγείου, το οποίο έχει την ικανότητα σύσπασης. Ως εκ τούτου, τα τριχοειδή του σπειράματος θεωρούνται αιμοφόρα αρτηριόλια, των οποίων η διάμετρος και η διαμόρφωση μπορεί να μεταβάλλεται, ανάλογα με τη συσπαστική ή διασταλτική δράση των στοιχείων του μεσαγγείου 2. Μεταξύ της μεσαγγειακής ουσίας και σε συνάφεια με τον αυλό των τριχοειδών στην περιμεσαγγειακή επιφάνεια βρίσκεται ειδική σειρά διαπλεκόμενων διαύλων που μοιάζουν με λεμφαγγεία και διαφέρουν από τα περιφερικά λεμφαγγειακά συμπλέγματα µόνο στο ότι δεν επενδύονται από ενδοθήλιο. Αυτοί οι δίοδοι συνδέονται σε σειρά µε το διάμεσο χώρο του νεφρού και αποτελούν την κύρια οδό λεμφικής αποχέτευσης των αγγείων και, πιθανόν, του αυλού των άπω σωληναρίων. Το μεσάγγειο βρίσκεται σε στενή σχέση µε την πυκνή κηλίδα της παρασπειραµατικής συσκευής µέσω των κυττάρων του Lacis. Αυτές οι συνδέσεις επιτρέπουν τη διέλευση των ουσιών που φθάνουν στο μεσάγγειο, στην παρασπειραµατική περιοχή και στο διάμεσο χώρο, ανάλογα µε τη διαφορά της υδροστατικής πίεσης και την παροχή 2. 34

36 Ο ρόλος του μεσαγγείου Οι ακριβείς μηχανισμοί λειτουργίας του μεσαγγείου στον άνθρωπο δεν είναι γνωστοί, αλλά πιθανολογείται ότι διαθέτει τέσσερις λειτουργικές δραστηριότητες, όπως 1-4 : Υποστήριξη του συστήματος των σπειραματικών τριχοειδών. Πιθανό έλεγχο της αιματικής ροής μέσα από τις τριχοειδικές αγκύλες, μέσω της επίδρασης της αγγειοτασίνης. Πιθανή φαγοκυτταρική δραστηριότητα, καθώς η ενδοφλέβια ένεση ειδικού υλικού (π.χ., κολλοειδούς άνθρακα, φερριτίνης, κλπ.) σε πειραματόζωα, ή η κυκλοφορία ανοσοσυμπλεγμάτων στο αίμα, ακολουθούνται από εντόπισή τους στο μεσάγγειο, σε ορισμένες παθολογικές καταστάσεις. Η ασυνέχεια της βασικής μεμβράνης σε όλη την έκταση επαφής της με το μεσάγγειο, θα μπορούσε να διευκολύνει αυτή τη φαγοκυτταρική δραστηριότητα. Πιθανή συντήρηση της σπειραματικής βασικής μεμβράνης. Επισημαίνεται η στενή ομοιότητα και τη συνέχεια της μεσαγγειακής μεσοκυττάριας ουσίας με την εσωτερική αραιή στιβάδα (lamina rara interna). Η σπουδαιότητα του μεσαγγείου στις παθήσεις του αγγειώδους σπειράματος υποδηλώνει πως πρόκειται για ένα ζωτικής σημασίας συστατικό του, το οποίο είχε παλιότερα παραμεληθεί. ΣΩΛΗΝΑΡΙΑΚΟ ΚΑΙ ΑΘΡΟΙΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Η πορεία του σπειραματικού διηθήματος αφού εγκαταλείψει την ουροφόρο κοιλότητα από το σωληναριακό (ουρικό) πόλο του σπειράματος προς το πυελοκαλυκικό σύστημα, φαίνεται στην Εικόνα 7. Τα εσπειραμένα τμήματα τόσο των εγγύς, όσο και των άπω σωληναρίων, βρίσκονται κοντά στα σπειράματα, τα οποία με τη σειρά τους διατάσσονται συνήθως σε σωρούς γύρω από τις ανιούσες μεσολοβίδιες αρτηρίες, από τις οποίες προέρχονται τα προσαγωγά τους αρτηρίδια. Αντίθετα, τα ευθέα τμήματα των σωληναρίων, όπως και τα φλοιώδη τμήματα των αθροιστικών πόρων, συναθροίζονται σε τμήματα του φλοιού, τα οποία ουσιαστικά δεν περιέχουν σπειράματα. Αυτά τα τμήματα, ανακριβώς, λέγονται μυελικές ακτίνες. Μια τέτοια διάταξη, χωρίζει το φλοιό σε λοβίδια, καθένα από τα οποία αποτελεί το μεταξύ γειτονικών μεσολοβίδιων αρτηριών τμήμα του φλοιού, έχοντας παράλληλα στο κέντρο του μια μυελώδη ακτίνα. 35

37 Εγγύς σωληνάριο Στο εγγύς σωληνάριο επιτελείται εκτεταμένη επαναρρόφηση ποικίλων συστατικών του σπειραματικού διηθήματος (Εικ. 14). Εικόνα 14. Εγγύς σωληνάριο. Το εγγύς σωληνάριο αποτελείται από τρία τμήματα, τα S1, S2 και S3. Στην εικόνα Β φαίνεται ένα κύτταρο του S1 τμήματος. Το S1 τμήμα ξεκινά από το σπείραμα και εκτείνεται για λίγα εκατοστά πριν τη μετάβαση στο S2 τμήμα. Το S3 τμήμα που επίσης καλείται εγγύς ευθύ σωληνάριο, κατέρχεται στην έσω μυελώδη μοίρα. Το εγγύς σωληνάριο στην αυλική επιφάνειά του χαρακτηρίζεται από την ψηκτροειδή παρυφή που αυξάνει την επιφάνεια της μεμβράνης κατά 10 έως 40 φορές. Οι βασικοπλάγιες εγκολπώσεις όπου και βρίσκονται πολλά μιτοχόνδρια, συμπλέκονται με αντίστοιχες εγκολπώσεις διπλανών κυττάρων. Αυτές οι προσαρμογές είναι πιο εμφανείς στα πρώτα τμήματα του εγγύς σωληναρίου και γίνονται λιγότερο εμφανείς κατά μήκος του σωληναρίου. Το επιθήλιο του εγγύς σωληναρίου συνέχεται με εκείνο (του περίτονου πετάλου) της κάψας του Bowman, με μια απότομη μετάπτωση του ενός τύπου των επιθηλιακών κυττάρων στον άλλο, ακριβώς στο σωληναριακό πόλο του σπειράματος1-4. Τα κύτταρα του εγγύς σωληναρίου είναι κυβοειδή ή κυλινδρικά, έχουν κεντρικά τοποθετημένο πυρήνα και μια καλά αναπτυγμένη ενδοαυλική ψηκτροειδή παρυφή, που συγκροτείται από πολυάριθμες, στενά στοιβαγμένες μικρολάχνες μήκους περίπου 1 μm. Στη βάση των μικρολαχνών της ψηκτροειδούς παρυφής, σχηματίζονται πινοκυτωτικά κυστίδια, τα οποία βρίσκονται κοντά σε λυσοσώματα. Κάθε κύτταρο εφάπτεται με τη βασική μεμβράνη, η οποία αποτελεί συνέχεια της βασικής μεμβράνης της κάψας του Bowman

38 Τα βασικά τμήματα της μεμβράνης κάθε σωληναριακού κυττάρου παρουσιάζουν άφθονες εγκολπώσεις. Επίσης, πλάγιες διαπλεκόμενες αποφυάδες καθιστούν τα πλάγια όρια ανώμαλα και ασαφώς αφοριζόμενα, εκτός από τα κορυφαία όρια, όπου ο μεσοκυττάριος χώρος στεγανοποιείται από το σωληναριακό αυλό με στενές συνάψεις (tight junctions). Παρότι ο πλευρικός μεσοκυττάριος χώρος των κυττάρων των εγγύς σωληναρίων είναι στενός και αφορίζεται ασαφώς σε όλο του το μήκος, από την κορυφή ως τη βάση, συχνά είναι εύκολη η διαπίστωση ορισμένων σημείων, όπου το μεσοκυττάριο διάστημα διατείνεται σε περίπου σφαιρικούς μικρούς σάκους. Στο κατώτερο μισό κάθε κυττάρου του εγγύς σωληναρίου παρατηρούνται πολυάριθμα επιμηκυσμένα μιτοχόνδρια, τα οποία βρίσκονται σε στενή σχέση με τις διαπλεκόμενες εγκολπώσεις γειτονικών κυττάρων. Αυτά βρίσκονται σε παράλληλη διάταξη με τη διαπλεκόμενη βασική κυτταροπλασματική μεμβράνη 1-4. Οι εξειδικεύσεις της μεμβράνης και του κυτταροπλάσματος είναι περισσότερο αναπτυγμένες στο εσπειραμένο τμήμα του εγγύς σωληναρίου. Στο εγγύς κατιόν τμήμα, πλησιάζοντας τη λεπτή αγκύλη του Henle, οι μικρολάχνες γίνονται μικρότερες και λιγότερες, ο βαθμός των βασικών και πλαγίων εγκολπώσεων και διαπλοκών είναι λιγότερο έντονος, ενώ τα μιτοχόνδρια και τα λυσοσώματα λιγοστεύουν. Επίσης, τα κύτταρα γίνονται περισσότερο κυβοειδή (Εικ. 14). Αγκύλη του Henle Παραδοσιακά η αγκύλη του Henle θεωρείται ότι έχει παχέα κατιόντα και ανιόντα τμήματα, μεταξύ των οποίων παρεμβάλλεται ένα τμήμα με λεπτό τοίχωμα (Εικ. 15). Εντούτοις, είναι καλύτερα να αντιμετωπίζουμε το τμήμα με το λεπτό τοίχωμα ως μια ξεχωριστή δομική και λειτουργική ενότητα, για τους εξής λόγους: Τα παχέα κατιόντα και ανιόντα τμήματα είναι υπερμικροσκοπικά σχεδόν ταυτόσημα με τα εγγύς και άπω εσπειραμένα σωληνάρια, αντίστοιχα. Οι μεταπτώσεις μεταξύ παχέων και λεπτών σωληναρίων είναι απότομες, ενώ η μετάβαση από τα παχιά κατιόντα και ανιόντα τμήματα, στα εγγύς και άπω εσπειραμένα σωληνάρια γίνεται βαθμιαία. 37

39 Εικόνα 15. Αγκύλη του Henle. λκσ: λεπτό κατιόν σκέλος, λασ: λεπτό ανιόν σκέλος, ΠΑΣ: παχύ ανιόν σκέλος. Δεξιά: Εγκάρσια τομή του λεπτού ανιόντος σκέλους στην έξω μυελώδη μοίρα. Το λεπτό σκέλος της αγκύλης του Henle Τα λεπτά σκέλη της αγκύλης του Henle ποικίλλουν σε μήκος. Αυτά που σχετίζονται με παραμυελικά σπειράματα είναι μακριά και εισχωρούν βαθιά στη μυελώδη ουσία, με κατεύθυνση προς την κορυφή της νεφρικής θηλής, ενώ αυτά που σχετίζονται με μεσοφλοιώδη ή υποκάψια σπειράματα εκτείνονται μόνο κατά ένα μέρος στη μυελώδη ουσία. Συνεπώς, λεπτές αγκύλες του Henle βρίσκονται και στο φλοιό και στη μυελώδη ουσία. Σον ανθρώπινο νεφρό λίγες αγκύλες του Henle εντοπίζονται αποκλειστικά στο φλοιό 1-4. Το τοίχωμα των λεπτών σκελών, ανιόντων και κατιόντων, αποτελείται από αποπλατυσμένα επιθηλιακά κύτταρα, τα οποία εμφανίζουν πολύ φτωχή κυτταροπλασματική εξειδίκευση (Εικ. 15). Η λεπτή αγκύλη, στην απλούστερη μορφή της, μοιάζει με ένα διατεταμένο τριχοειδές έτσι, ώστε η διάκριση ανάμεσά τους μπορεί να είναι δύσκολη σε τομές παραφίνης με τις συμβατικές απλές χρώσεις. Σε άλλες περιοχές όμως, το επιθήλιο, αν και αποπλατυσμένο, προέχει λίγο περισσότερο, ενώ υπερδομικά διαθέτει βραχείες μικρολάχνες και ορισμένες από τις βασικοπλάγιες διαμεμβρανικές διαπλοκές που παρατηρούνται σε μεγαλύτερο βαθμό στα εγγύς σωληνάρια. Σε μερικά τρωκτικά, αυτή η μεγαλύτερου ύψους περισσότερο 38

40 εξειδικευμένη επιθηλιακή δομή βρίσκεται σταθερά στο κατιόν λεπτό σκέλος των νεφρώνων με βραχεία αγκύλη, οι οποίοι αντιστοιχούν στα επιφανειακότερα σπειράματα. Τέτοια σταθερή εντόπιση δεν παρατηρείται στον άνθρωπο. Λειτουργία. Τα λεπτά σκέλη της αγκύλης του Henle δημιουργούν μια κλίση υπερτονικότητας από το φλοιο-μυελικό όριο, έως την κορυφή της νεφρικής θηλής, με μεταβαλλόμενη διαπερατότητα στα Na + και Cl - ανάμεσα στον αυλό της αγκύλης του Henle και το διάμεσο ιστό. Αυτό επιτρέπει τη συμπύκνωση των ούρων στο σύστημα των αθροιστικών πόρων καθώς διασχίζουν τη μυελώδη ουσία. Η ευρέως αποδεκτή υπόθεση του προαναφερόμενου μηχανισμού λέγεται μηχανισμός ενίσχυσης αντιρρεύματος 1-4, 6. Άπω σωληνάριο Το λεπτό ανιόν σκέλος της αγκύλης του Henle συνεχίζεται με το βραχύ ευθύ τμήμα του άπω σωληναρίου, το οποίο περνά στο φλοιό διατρέχοντας μια μυελώδη ακτίνα και κατόπιν γίνεται εσπειραμένο πριν καταλήξει στο αθροιστικό σωληνάριο. Περίπου στο όριο ευθέως και εσπειραμένου τμήματος, το άπω σωληνάριο πλησιάζει στενά τη σπειραματική πύλη για να σχηματίσει ένα εξειδικευμένο τμήμα που λέγεται πυκνή κηλίδα (macula densa) 1-4. Το άπω σωληνάριο έχει κυβοειδή επιθηλιακά κύτταρα με εκτεταμένες βασικές και πλάγιες διαπλεκόμενες εγκολπώσεις που προσομοιάζουν με τις αντίστοιχες του εγγύς σωληναρίου, αλλά οι μικρολάχνες προς τον αυλό είναι σχετικά λιγοστές και όχι τόσο καλά σχηματισμένες (Εικ. 16). Τα μιτοχόνδρια είναι άφθονα και εντοπίζονται κυρίως στις βασικές και πλάγιες διαπλεκόμενες εγκολπώσεις. Προς την πλευρά του αυλού δεν παρατηρούνται εγκολπώσεις και κυστίδια, όπως αυτά που απαντούν στην ψηκτροειδή παρυφή του εγγύς εσπειραμένου σωληναρίου. 39

41 Εικόνα 16. Άπω εσπειραμένο σωληνάριο Α1: Αληθές άπω εσπειραμένο σωληνάριο, Α2: Συνδετικό σωληνάριο. Β: Εγκάρσια τομή του άπω εσπειραμένου σωληναρίου. Η δομή του άπω σωληναρίου είναι ταυτόσημη στο εσπειραμένο και ευθύ τμήμα του (ανιόν παχύ σκέλος της αγκύλης του Henle), αλλά αντίθετα, η πυκνή κηλίδα εμφανίζει μια τοπική διαφοροποίηση. Λειτουργία. Το άπω σωληνάριο διαδραματίζει αποφασιστικό ρόλο στον έλεγχο της οξεοβασικής ισορροπίας, ενώ συγχρόνως είναι σημαντικό και για τη συμπύκνωση των ούρων. Όπως μπορούμε να συμπεράνουμε από την αφθονία των μιτοχονδρίων που διαθέτει, το άπω σωληναριακό κύτταρο έχει την ικανότητα να αντλεί ιόντα αντίθετα στην κλίση συγκέντρωσής τους. Στο άπω σωληνάριο επαναρροφώνται Na + και HCO - 3, ενώ απεκκρίνονται K + και H +. Τα H + προσδίδουν οξύτητα στα ούρα. Αυτές οι λειτουργίες εξαρτώνται από τη δράση της ορμόνης αλδοστερόνης, ενός αλατοκορτικοειδούς που εκκρίνεται από το φλοιό των επινεφριδίων 1-4. Ρόλος της ADH. Η αντιδιουρητική ορμόνη (ADH), η οποία εκκρίνεται από τον οπίσθιο λοβό της υπόφυσης, δρα στο τελικό τμήμα του άπω εσπειραμένου σωληναρίου, αυξάνοντας τη διαπερατότητά του και έτσι επιτρέπει την επαναρρόφηση ύδατος και την παραγωγή περισσότερο συμπυκνωμένων ούρων. Η ADH επίσης δρα στους αθροιστικούς πόρους με παρόμοιο τρόπο, επιτρέποντας την επαναρρόφηση ύδατος από τον αυλό του πόρου, στον υπερτονικό διάμεσο χώρο και από εκεί στο αίμα (ευθέα αγγεία). Αυτή η μετακίνηση ύδατος εξαρτάται από το μηχανισμό αντιρρεύματος