21 De nieren en het geneesmiddel-(1) Functies van de nieren

De nieren zijn heel belangrijk als orgaan, ze hebben verschillende functies, een daarvan is het uitscheiden van afvalstoffen en lichaamsvreemde stoffen. Geneesmiddelen zijn ook lichaamsvreemde stoffen en een groot gedeelte van de geneesmiddelen wordt via de nier uitgescheiden met de urine. Voor de farmacie is de nier dus een super belangrijk orgaan. Om dit orgaan beter te begrijpen gaan we in deze serie podcasts over de nier podcast dieper in op:

1. de functies van de nier
2. de filtratie functie
3. chronische nierschade
4. het gebruik van geneesmiddelen bij chronische nierschade

In deze podcast gaan we het hebben over de functies van de nieren. Normaal gesproken heeft een mens twee nieren, iedere nier heeft ongeveer de grootte van een vuist. De nier is een van de best doorbloede organen van de mens, en ongeveer 20% van het hartminuutvolume gaat naar de nier. Dat is in rust ongeveer 1 liter per minuut.

Uitscheiding afvalstoffen

De nier heeft een belangrijke rol in de uitscheiding van afvalstoffen die zijn gevormd door het metabolisme van de mens, onder andere ureum, kreatinine, urinezuur, maar nog veel meer stoffen). Verder zorgen de nieren ervoor dat de hoeveelheid water in het lichaam gereguleerd wordt, ze kunnen meer of minder water uitscheiden, waardoor de vochtbalans in het lichaam gehandhaafd blijft. Het gaat dan om het extracellulaire volume (dat is het volume dat zich niet binnen de cellen bevindt maar daarbuiten).
De nieren zijn verder heel belangrijk voor het handhaven van de hoeveelheid zouten in het lichaam, denk hierbij aan Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, maar ook aan Chloride, Bicarbonaat. De uitscheiding van deze zouten, vindt plaats in verschillende delen van de nier, hierop komen we later terug.

Hormonen

De nieren zijn ook belangrijk voor het uitscheiden van diverse hormonen. Hormonen zijn chemische boodschappers die via het bloed getransporteerd worden en daardoor in de verschillende plekken van het lichaam een regulerende functie kunnen hebben. De nieren produceren de volgende hormonen: renine, angiotensine 2 (Ang2), prostaglandine E (PGE), Stikstofmonooxide (NO), endotheline, bradykinine, erytropoëtine (EPO) en vitamine D. Een aantal van deze hormonen zijn bedoeld voor de regulatie van de bloedstroom in de nier zelf, denk hierbij aan Ang2, PGE, NO, bradykinine. De andere hormonen hebben een belangrijke rol in de regulatie van verschillende processen. Renine voor de bloeddruk en de zoutabsorptie, endotheline voor de bloeddruk, EPO voor de aanmaak van rode bloedcellen en vitamine D voor de opname van Calcium uit de darm en allerlei andere effecten waarvoor vitamine D verantwoordelijk is, maar daar gaan we hier verder niet op in.

Metabool

De derde functie van de nieren is het afbreken van eiwithormonen (denk aan insuline) en de aanmaak van glucose (gluconeogenese) tijdens periodes van vasten of bij lage inname van voedsel. De aanmaak van glucose vindt ook voor een heel belangrijk deel plaats in de lever.

Het nefron, de functionele eenheid van de nier

Eén nier bestaat uit ongeveer 1 miljoen functionele eenheden, dus in totaal zijn er voor twee nieren 2 miljoen functionele eenheden. Deze eenheden heten nefronen. In principe kan 1 nefron alle functies uitoefenen die een nier (verzameling van nefronen) doet. Een nefron bestaat zelf ook weer uit verschillende eenheden. De glomerulus, de proximale tubulus (PT), de lis van Henle (LvH), de distale tubulus (DT) en de Verzamelbuisjes (VB).

Glomerulus

Te beginnen met de glomerulus. De glomerulus is de eenheid waarin de filtratie functie van de nier plaatsvindt. In de glomerulus komt een aanvoerend vat aan (de afferente arteriole, AA) deze AA splitst zich in een grote kluwen van vaatjes en eindigt vervolgens in het afvoerende vat de Efferente Arteriole (EA). Te onthouden aan AFferent = AANvoerend, je zou eigenlijk verwachten AFferent is AFvoerend, maar het is dus net andersom. Het bijzondere aan de glomerulus is dat deze tussen twee slagaderlijke systemen ligt (AA en EA), normaal gesproken is het aanvoerende vat een slagader en het afvoerende vat een vene. Venen en slagaderen hebben verschillende structuren, zo bevatten slagaderen veel meer spierweefsel, waardoor ze veel makkelijker van diameter kunnen veranderen, een kleinere diameter heeft vasoconstrictie en een grotere diameter heet vasodilatatie. Doordat er twee slagaderen zijn voor en na elke glomerulus kunnen de AA en de EA de doorbloeding van de glomerulus reguleren via vaatverwijding en vaatvernauwing.

Proximale tubulus

Na de glomerulus komt de proximale tubulus, dit is het eerste gedeelte van het nefron waar alle belangrijke stoffen die gefiltreerd zijn in de glomerulus worden teruggewonnen. Hier wordt 65% van alle gefiltreerde NaCl teruggewonnen, 90% bicarbonaat, 100% van de glucose en aminozuren. In dit gedeelte van de nier worden ook bepaalde geneesmiddelen en afvalstoffen actief uitgescheiden. Dat gebeurd door de peritubulaire caplillairen. De EA gaat over in de peritubulaire capillairen. Peri betekend rondom, en capillair betekent dat deze vaten een heel nauwe diameter hebben. Omdat de vaatjes zo dicht rondom de PT liggen, is het makkelijk om vanuit de PT stoffen terug te resorberen en om andere stoffen die niet gefiltreeerd worden in de glomerulus actief uit te scheiden in de PT, dit wordt tubulaire secretie genoemd. In de PT vindt er dus nogal wat uitwisseling plaats van stoffen.

Lis van Henle

In de LvH, die ondoorlaatbaar is voor water, wordt Na, K en Cl teruggeresorbeerd en dit is ook de belangrijkste plek waar Ca en Mg worden teruggeresorbeerd. Belangrijk om te weten is dat de LvH fungeert als middel om de ruimte buiten de nier (het merg, of de interstitiële ruimte) te vullen met zout, waardoor de concentratie in die ruimte sterk toeneemt, naarmate je verder het merg binnenkomt. Hoe verder je naar buiten gaat (richting de schors of cortex van de nier), hoe minder de zoutconcentratie wordt. Er zijn LvH die diep in het merg doordringen, deze zitten vast aan de glomeruli die dichter bij het merg zitten (de zogenaamde juxtamedullaire glomeruli. De corticale glomeruli (die zich meer aan de corticale, dus buitenkant van de nier bevinden) hebben kortere LvH. Hoe dieper de LvH zich in het merg bevindt (dus centraal in de nier), hoe sterker deze bijdraagt aan het geconcentreerder maken van het merg van de nier. Deze concentratiegradiënt die wordt opgebouwd is heel erg belangrijk voor het terugwinnen van water, want een sterkere zoutconcentratie trekt meer water aan.

Distale tubulus

De DT komt na de LvH. Tussen de LvH en de DT bevindt zich nog een aparte structuur die onder de microscoop donker kleurt. Dit gebied wordt de Macula Densa (Densa = dicht, MD) genoemd en wordt ook wel aangeduid als Juxtaglomerulaire apparaat (JGA). Dit laatste omdat op deze plaats de LvH, de AA en de glomerulus precies bij elkaar komen. Het JGA speelt een belangrijke rol in de afgifte van renine en in tubuloglomerulaire feedback (TGF), doordat zich hier de NaCl sensor bevindt, die belangrijk is voor de afgifte van renine en van adenosine. Bij een hoge concentratie NaCl wordt meer adenosine gevormd en neemt de diameter van de AA af en daardoor ook te bloedtoevoer naar de glomerulus. Hierdoor daalt de filtratie in de glomerulus. In de DT wordt 5-10% van het resterende NaCl gereabsorbeerd en ook vind hier de regulatie van Ca en Mg verder plaats.

Verzamelbuisjes

We onderscheiden de corticale en de medullaire verzamelbuisje (in het Engels Cortical Collecting Tubule (CCT) en Medullary Collecting Tubule (MCT). De CCT ligt meer aan de buitenzijde (cortex) van de nier en de MCT meer in het merg. De CCT bevat twee verschillende soorten cellen, de principal cell die Na en Cl reabsorbeert en K uitscheidt. En de Intercalated cell die zuur uitscheidt en onder speciale situaties bicarbonaat kan uitscheiden. In de MCT wordt de urine geconcentreerd, door reabsorptie van water. Verder wordt hier nog meer zuur aan de urine toegevoegd, waardoor er urine met een pH van 4,5 kan worden uitgescheiden.Uiteindelijk ontstaat hierdoor urine uit het bloed dat door de glomerulus is gestroomd en gefiltreerd is.

Prestaties van de nier

Dagelijks stroomt er ongeveer 180 L water door de nier, wat voor 98-99% wordt teruggewonnen, daarin zit ongeveer (180L*((140 mmol/L*58,44 mg/mmol)/1000)=1,5 kg zout), wat voor 99% wordt teruggewonnen. De nier levert dus een enorme prestatie.

Samenvatting

De nier zorgt dus voor de uitscheiding van geneesmiddelen en afvalstoffen, voor het handhaven van het extracellulaire volume, voor de aanmaak en uitscheiding van hormonen en voor het afbreken van eiwithormonen, en de aanmaak van glucose onder bepaalde omstandigheden. De nier is dus een super belangrijk orgaan voor ons. Om de nieren gezond te houden is het belangrijk om een gezonde levensstijl te onderhouden, dus om niet te roken, af te vallen, de bloeddruk medicatie netjes op tijd in te nemen en de diabetesmedicatie goed in te nemen. In de volgende podcast gaan we het hebben over de filtratie functie van de nier en hoe die precies geregeld wordt. Deze filtratie functie heeft belangrijke gevolgen voor de uitscheiding van geneesmiddelen en voor de dosering ervan.

Geraadpleegde literatuur

1. Burton David Rose, “Clinical Physiology of acid-base and electrolyte disorders” fifth edition 2001, McGraww Hill medical publishing division HFST 1 p 1-163.
2. Rector and Brenner’s “The Kidney” 2012 Elsevier Saunders, HFST 3 p 94-127.