Are omul nevoie de doi rinichi Universit; t Heidelberg
De ce oamenii au doi rinichi nu este întrebarea care îl preocupă în primul rând pe Wilhelm Kriz și colegii săi de la Institutul de Anatomie și Biologie Celulară, dar cercetările lor pot oferi și un răspuns. Oamenii de știință vizează un tip foarte special de celule, „celulele piciorului mic”. Se asigură că rinichii excretă substanțele nedorite numai în mod corespunzător, dar își formează și călcâiul lui Ahile. Dacă, din orice motiv, pier, nu pot fi înlocuiți. Cu doi rinichi, natura a creat o pernă de rezervă, ca să spunem așa. Donatorii de rinichi riscă singuri să sufere insuficiență renală?
În țările civilizate a devenit o problemă firească în conștiința oamenilor că rinichii se pot deteriora în funcția lor pe parcursul vieții și că apare insuficiența renală. Supraviețuirea este posibilă prin înlocuirea funcției renale, fie prin spălarea regulată a sângelui, dializă, fie prin transplantul unui rinichi sănătos. Este permis ca rudele și partea medicală să doneze un rinichi, astfel încât donatorul și beneficiarul să poată trăi în continuare cu un singur rinichi. Acest lucru nu reduce speranța de viață a donatorului sau cel puțin nu există dovezi contrare, iar pentru primitorul care trăiește în continuare cu rinichiul unei rude apropiate este de departe cea mai bună dintre toate terapiile posibile.
Ambele părți ale nefronului, corpuscul renal și tubul renal, se comportă foarte diferit atunci când sunt deteriorate în cursul bolilor. Tubulii renali se pot recupera bine chiar și după leziuni extinse și, de obicei, își pot recăpăta pe deplin funcționalitatea - în timpul perioadei de regenerare, cu toate acestea, dializa este aproape întotdeauna necesară pentru a reduce decalajul. Corpusculii renali, pe de altă parte, pot repara doar daunele într-o măsură limitată și un glomerul mort nu poate fi înlocuit. Mai mult, odată cu dispariția sa, tubul renal asociat degenerează și odată cu acesta întregul nefron.
Pentru a înțelege insuficiența renală cronică trebuie să ne întrebăm: De ce corpusculii renali au o capacitate regenerativă atât de redusă? Grupul meu de lucru de la Institutul de Anatomie și Biologie Celulară se ocupă de această întrebare de aproximativ cinci ani și am ajuns la concluzia că un tip foarte special de celule din corpusculii renali, „celulele piciorului” sau podocitele, este punctul slab crucial. Acest lucru devine clar atunci când se analizează mai atent structura și funcția corpusculilor renali. Pentru a filtra sângele și pentru a forma urina primară, trebuie îndeplinite anumite cerințe: tensiunea arterială trebuie să fie suficient de mare pentru a forța lichidul prin peretele capilar în cupă. Peretele capilar, care funcționează ca o membrană filtrantă, trebuie să fie permeabil pentru apă și micile substanțe moleculare dizolvate în apă, dar impermeabil pentru proteinele din sânge și, bineînțeles, pentru celulele sanguine care nu trebuie excretate.
Membrana filtrantă este formată din trei părți: pe partea sanguină a unui „endoteliu vascular” care are pori mari deschisi. Aceasta este urmată de „membrana bazală”, o rețea (extracelulară) de diverse proteine structurale, în principal colagen. Pe partea de urină, stratul celular al „celulelor piciorului mic” limitează filtrul. Aceste celule foarte diferențiate au extensii cu care celula este ancorată în membrana bazală. Procesele unei celule prind între cele ale celeilalte fără a se atinge vreodată. Acestea lasă un spațiu între ele, așa-numita "fantă de filtrare", care este acoperită pe partea de urină de un strat subțire (extracelular) de acoperire, "membrana fantă". Lichidul este presat prin fantă. Aceasta înseamnă că „urina primară” nu trebuie să treacă prin interiorul celulei în drumul său prin filtru; aceasta este singura modalitate de a înțelege permeabilitatea ridicată a filtrului.
Structura crucială, dar și cea mai vulnerabilă a membranei filtrante este celula piciorului. Are două sarcini, mai întâi una mecanică: Fiecare arteră și fiecare arteriolă - adică cea mai mică arteră care precede capilarul - are o manta tubulară formată din mușchi netezi care contracarează expansiunea arterei prin presiunea sângelui. Presiunile din capilarele filtrante ale corpusculului renal sunt doar puțin mai mici decât în arteriolele din amonte. Aici procesele piciorului podocitelor preiau funcția celulelor musculare. Procesele piciorului conțin un sistem contractil, un „aparat muscular”, al cărui ton contracara lărgirea capilarelor. În plus, celula piciorului determină permeabilitatea filtrului prin formarea fantelor de filtrare și a membranei fantelor. Dacă structura filigranată a sloturilor de filtrare este distrusă din orice motiv, filtrul își pierde selectivitatea, adică nu mai poate reține substanțele care nu ar trebui filtrate, proteinele sunt excretate în urină.
Importanța crucială a celulei piciorului pentru susceptibilitate și capacitatea regenerativă limitată a corpusculului renal a fost dovedită experimental în mai multe lucrări. Era important să ne dăm seama că podocitele intră în diviziunea celulară, dar nu o pot duce până la capăt. Deși nucleul se divide, diviziunea celulară ulterioară nu are loc. Orice încercare de diviziune celulară duce în cel mai bun caz la o celulă bi- sau polinucleară. În plus, diviziunea nucleară, mitoza, pune celulele piciorului într-o situație riscantă. Trebuie să dizolve părți din scheletul său celular pentru a forma un cadru, "fusul", care este necesar în special pentru mitoză. În același timp, ar trebui să continue să susțină capilarul împotriva tensiunii arteriale, deși alte podocite o pot reprezenta doar parțial. Prin urmare, orice demontare a citoscheletului prezintă întotdeauna riscul de a nu putea rezista forțelor de expansiune ale tensiunii arteriale și de a permite extinderea patologică a unui capilar. Procedând astfel, celulele piciorului riscă să fie stresate mecanic în exces și cu o anumită probabilitate de eșec.
După cum sa spus deja, sunt necesare presiuni relativ mari pentru filtrare. Presiunea arterială medie la adulți este de aproximativ 100 mm Hg; asta este presiunea în marile artere. La începutul arteriolelor tensiunea arterială este de aproximativ 70 mm Hg și apoi coboară abrupt spre capilare; presiunile hidrostatice în capilarele normale ale corpului sunt cuprinse între 30 și 15 mm Hg. Pe de altă parte, în capilarele glomerulare, prevalează presiunile hidrostatice de 55 până la 45 mm Hg. Dacă presiunea în capilarele glomerulare scade sub o valoare de 45 mm Hg, filtrarea se oprește foarte repede adică presiunile la nivelul specificat sunt absolut necesare pentru filtrare. Pe de altă parte, orice creștere a tensiunii arteriale în capilarele glomerulare dincolo de acest interval devine foarte repede un pericol, deoarece procesele piciorului sunt mai slabe decât celulele musculare ale arteriolelor. Prin urmare, presiunea din corpusculii renali trebuie reglată foarte precis, suficient de mare pentru a avea loc filtrarea, dar nu prea mare pentru a nu deteriora pereții capilari subțiri și permeabili. Această „plimbare pe funie” caracterizează structura și funcția corpusculului renal: permeabilitate selectivă ridicată, dar totuși rezistentă.
O presiune capilară prea mare în corpusculii renali înseamnă pericol. După cum știm astăzi, tensiunea arterială sistemică, care este de obicei măsurată la pacient, nu este complet reglată în siguranță la un anumit nivel, dar fluctuează fiziologic scurt în sus și în jos. Creșterile scurte pot afecta, de asemenea, corpusculul renal. De cele mai multe ori nu are consecințe. Devine critic numai atunci când tensiunea arterială crescută este transmisă permanent corpusculului renal, deși slăbit. Există un nivel de alarmă atunci când, în cursul bolilor renale, tensiunea arterială necesară pentru filtrare nu mai este setată la fel de exact ca de obicei, o presiune prea mare afectează corpusculii renali, chiar și numai temporar, iar structurile în sine sunt atacate de procesul bolii.
Oricare ar fi efectele dăunătoare asupra corpusculilor renali în cazuri individuale, podocitul este întotdeauna afectat în cele din urmă, este celula decisivă care limitează regenerarea corpusculului renal după ce pericolul a fost depășit. Podocitul poate fi astfel comparat cu o celulă nervoasă care nici nu poate fi înlocuită; pierderea lor devine evidentă în stadii avansate, dar nu duce la moarte. Dacă, pe de altă parte, numărul de nefroni scade sub un minim, apare o situație care pune viața în pericol, care poate fi gestionată doar prin dializă sau transplant.
Odată cu creșterea vârstei medii a oamenilor, insuficiența renală cronică devine din ce în ce mai mult o boală care limitează viața la nivel mondial. Terapiile de înlocuire, transplanturile și, mai presus de toate, dializa regulată, sunt extrem de costisitoare, sunt deja o presiune semnificativă pentru bugetele de sănătate din întreaga lume și costurile vor continua să crească. Numărul pacienților care suferă de insuficiență renală cronică în fiecare an și necesită tratament se dublează la fiecare opt ani în SUA, iar situația din Germania este probabil probabil foarte asemănătoare. În plus, pe măsură ce tratamentele au un succes din ce în ce mai mare, speranța de viață a celor cu boli cronice de rinichi este în creștere, crescând și mai mult numărul total de pacienți dializați și transplantați. Insuficiența renală cronică a devenit deja cea mai scumpă boală din medicina internă. Prin urmare, toate eforturile de cercetare sunt justificate pentru a înțelege mai bine procesul bolii.
Autor:
Prof. Dr. Wilhelm Kriz, Institute for Anatomy and Cell Biology, Im Neuenheimer Feld 307, 69120 Heidelberg,
Telefon (06221) 54 86 80