Nové funkce starých struktur

Ledvinové tělísko je prvním oddílem nefronu (obrázek), který je nejmenší a zároveň základní morfologickou a funkční jednotkou savčí ledviny. Jedna lidská ledvina obsahuje 1 až 1,2 milionu nefronů. Ledvinové tělísko popsal r. 1666 jeden ze zakladatelů mikroskopické anatomie, profesor lékařství v Boloni Marcello Malpighi. Tělísko (obrázek) má asi 0,2 mm v průměru a skládá se z pleteně vlásečnic uzavřené do slepě začínajícího, váčkovitě vchlípeného začátku nefronu – Bowmanova¹⁾ pouzdra.

Glomerulus (lat. glomus – klubko) je komplex více než 50 paralelních kapilár, které se větví a jsou navzájem propojeny. (U nás se mu někdy říká klubíčko; v novější zahraniční literatuře zdomácnělo anglické označení tuft, což znamená trs, střapec.)

Jak glomerulus „pracuje“?

Krev je do kapilár přiváděna krátkou a poměrně širokou tepénkou, a odtéká tepénkou o něco užší. Toto uspořádání je mimořádné tím, že kapilární pleteň je vřazena mezi dvě odporové cévy, které mohou měnit svůj průsvit. Má to velký význam pro udržování potřebného krevního tlaku v glomerulárních kapilárách. V nich se filtruje tekutina z krve do dutiny Bowmanova pouzdra, což je první děj v tvorbě moči. Potřebnou energii k tomu poskytuje srdce (tj. tlak krve, který tekutinu vypuzuje ven z kapiláry). Část vody zadržují v krvi bílkoviny krevní plazmy, které se nefiltrují, a filtraci též poněkud omezuje hydrostatický tlak tekutiny v Bowmanově pouzdře. Výsledný vlastní filtrační tlak se u člověka odhaduje na 10 až 15 mm Hg. Ve všech glomerulech obou ledvin se za minutu profiltruje 110 až 130 ml tekutiny, jejíž složení je až na bílkoviny a látky na ně vázané zhruba stejné jako složení krevní plazmy.

Prvním, kdo rozpoznal význam hydrostatického tlaku při ultrafiltraci v glomerulech, byl r. 1843 profesor fyziologie a zoologie v Lipsku Carl Ludwig. Filtrát, jehož se za den vytvoří 170 až 180 litrů, pak prodělává při průtoku systémem kanálků nefronu četné změny. Především se z něj zpětně vstřebávají rozpuštěné látky a voda, až nakonec vznikne definitivní moč (u dospělého člověka 1 až 1,5 litru za den).

Tkáň uvnitř glomerulu

Všimněme si zvláštní tkáně uvnitř glomerulu, která vyplňuje osový prostor kapilárního trsu, a proto se nazývá mezangium (ř. mesos – střední, angeion – céva). Ačkoliv mezangium jako odlišnou strukturu v klubíčku popsal již r. 1933 K. W. Zimmermann, až do poloviny sedmdesátých let poznatků o mezangiu nepřibylo. I později se ještě poměrně dlouho udržovala představa, že mezangiální tkáň funguje jako pouhá podpůrná struktura, stvol uvnitř kapilárního trsu, a že mezangiální buňky mají význam pouze pro regulaci glomerulární filtrace. Zevrubně se mezangium zkoumá teprve posledních 15 let a byla odhalena řada jeho zajímavých a významných funkcí.

Mezangium (viz obrázek) je seskupení nepravidelně hvězdicovitých buněk, zanořených do mimobuněčné hmoty (matrix). Mezangiální buňky představují asi třetinu celkového počtu buněk v glomerulu; jsou to stažlivé buňky, které mají charakteristiky hladké svalové buňky a zároveň se podobají pericytům (obklopujícím stěnu kapilár). Vysílají cytoplazmatické výběžky, které jsou – stejně jako buněčné tělo – pokryty maličkými prstovitými výčnělky. Ty obsahují svazky vláknitých struktur (mikrofilament), tvořených stažlivými bílkovinami. Na povrchu mezangiálních buněk jsou receptory pro hormony, látky ovlivňující průsvit cév, mediátory zánětu, cytokiny, složky mimobuněčné hmoty aj. Asi 5 % mezangiálních buněk pochází z kostní dřeně; jsou to rezidentní buňky typu monocytů-makrofágů, které jsou schopny fagocytózy. Jejich počet se při poškození ledvin zvyšuje.

Výběžky mezangiálních buněk směřují ke glomerulární bazální membráně a spojují se s ní. V přímém kontaktu s mezangiem je úzký proužek výstelky (endotelu) každé glomerulární kapiláry.

Prostory mezi mezangiálními buňkami a perimezangiální bazální membránou vyplňuje beztvará mimobuněčná hmota, vytvářená a udržovaná mezangiálními buňkami. Je tvořena hlavně kolageny, proteoglykany a adhezivními glykoproteiny. Obsahuje i malé svazky jemných mikrofibril. Stále se tvoří a zase je odbourávána. Enzymy odbourávající mimobuněčnou hmotu jsou – stejně jako látky tlumící jejich činnost (inhibitory) – uvolňovány mezangiálními buňkami, které se chovají jako multipotentní buňky – vykazují řadu aktivit.

Funkce mezangiálních buněk

Především mají funkci pevné a pružné opory pro kapiláry klubíčka. Spolu s buňkami vnitřního listu Bowmanova pouzdra chrání strukturu kapilár proti rozpínavým silám krevního tlaku, které mají tendenci podněcovat expanzi kapilární stěny. Vzhledem k stažlivosti mezangiálních buněk je tento systém schopen reagovat na změny rozpínavých sil a udržovat konstantní průměr kapilárního průsvitu, a na druhé straně působit i proti mezangiálnímu tkáňovému tlaku.

Mezangiální buňky mohou také ovlivňovat velikost plochy kapilární stěny potřebné pro filtraci. V odpověď na působení peptidů, které zužují cévy, nebo též reaktivních kyslíkových sloučenin se výběžky mezangiálních buněk stáhnou a zmenší tak efektivní filtrační plochu. Jestliže mezangiální buňky ochabnou, původní rozsah filtrační plochy se obnoví. V tkáňové kultuře bylo prokázáno, že mezangiální buňky vykazují kontrakci např. vlivem histaminu, angiotenzinu II, vazopresinu, leukotrienů, některých interleukinů, endotelinu 1 a dalších látek.

V místě styku mezangia a kapilárního endotelu není vyvinuta membrána a plocha tohoto styku je značně „děravá“, nespojitá a propustná. Otvory v endotelu jsou spojeny s „kanály“ v mezangiální mezibuněčné hmotě a vzniká tak ideální „síto“ pro filtraci tekutiny včetně makromolekul. Ty jsou pak v mezangiu pohlcovány fagocytujícími buňkami. Tato aktivita vzrůstá zejména při velkém přílivu makromolekul, glomerulární nadměrné filtraci a zánětu. Mezangiální buňky mají též receptory pro protilátky. Mezangium tak „čistí“ glomerulus od proniknuvších makromolekul a diferencovaně zachycuje imunitní komplexy.

Mezangiální buňky vyměšují různé sekrety a produkují množství proteinů a bioaktivních peptidů – a také na ně samy reagují. Syntezují a uvolňují mnohé cytokiny. Mezi látky syntezované a uvolňované mezangiálními buňkami patří např. endotelin, renin, prostaglandiny, imunomodulační peptidy, různé proteázy, složky mimobuněčné hmoty aj.

Mimořádný význam mezangia

Sekreční funkce mezangiálních buněk se významně uplatňuje za patologických stavů. Mezangiální buňky vystavené různým podnětům (jako jsou imunoglobuliny, složky komplementu či mediátory zánětu) prodělávají pozoruhodnou fenotypickou transformaci; zmnožují se (proliferují), mění tvar, zvyšují syntézu mimobuněčné hmoty, uvolňují proteolytické enzymy a různé zánětlivé mediátory (interleukiny, prostaglandiny, kyslíkové radikály a další látky). Expanze mezangia, způsobená zmnožením jeho buněk i matrix, je jednou z klíčových charakteristik většiny progresivních glomerulárních lézí u člověka (jako je chronická glomerulonefritida, diabetická nefropatie aj.). Porucha rovnováhy mezi syntézou a degradací mezibuněčné hmoty a její reorganizace vedou k postupnému rozvoji glomerulosklerózy, kterou je postižena většina pacientů, u nichž se neúprosně vyvine konečné stadium ledvinového onemocnění. Tento proces je považován za nevratný a zahrnuje progresivní ztrátu glomerulární funkce.

Tak se v průběhu let, a zejména moderními výzkumnými metodami ukázalo, že dlouho opomíjené intraglomerulární mezangium má pro morfologii a funkci ledvinových glomerulů mimořádný význam, a to jak za fyziologických, tak za patologických podmínek.