background image

background image

Autoregulation of renal blood flow and GFR 

Despite changes in mean arterial blood pressure (from 
80 to 180 mm Hg) , renal blood flow is kept at a relatively 
constant level, a process known as                       
autoregulation Autoregulation is an intrinsic property 
of the kidneys and is observed even in an isolated, 
denervated, perfused kidney. GFR is also autoregulated
When the blood pressure is raised or lowered, vessels 
upstream of the glomerulus (cortical radial arteries and 
afferent arterioles) constrict or dilate, respectively, 
maintaining relatively constant glomerular blood flow 
and capillary pressure.


background image

Below or above the autoregulatory range of 
pressures, blood flow and GFR change appreciably 
with arterial blood pressure. Renal autoregulation
minimizes the impact of changes in arterial blood 
pressure on Na+ excretion. Without renal 
autoregulation, increases in arterial blood 
pressure would lead to dramatic increases in GFR 
and potentially serious losses of NaCl and water 
from the ECF.(Note: The autoregulatory
mechanisms of the kidney are not 100 % perfect).


background image

Autoregulation of renal blood flow and GFR


background image

Two mechanisms account for renal autoregulation: the myogenic 
mechanism and the tubuloglomerular feedback mechanism:
I.Tubuloglomerular feedback 
This feedback mechanisms depend on juxtaglomerular complex which 
consist of macula densa cells in the initial portion of the distal tubule 
and juxtaglomerular cells in the walls of the afferent and efferent 
arterioles. The macula densa cells sense changes in composition and 
volume  of fluid delivered  to the distal tubule. 
A decreased in blood pressure will decrease  GFR  this slows the fluid 
flow rate in the loop of Henle, causing increased reabsorption of 
sodium and chloride ions in the ascending loop of Henle, thereby 
reducing the concentration of sodium chloride that reach the macula 
densa cells. This decrease in sodium chlorideconcentration initiates a 
signal from the macula densa that has two effects:


background image

(1) it decreases resistance to blood flow in the afferent 
arterioles, which raises glomerular hydrostatic pressure and 
helps return GFR toward normal, and (2) it increases renin 
release from the juxtaglomerular cells of the afferent and 
efferent arterioles.Renin released from these cells then 
functions as an enzyme to increase the formation of 
angiotensin I, which is converted to angiotensin II. Finally, 
the angiotensin II constricts the efferent arterioles, thereby 
increasing glomerular hydrostatic pressure and returning 
GFR toward normal.On the other hand increase in blood 
pressure leads to increased solute delivery to the macula 
densa .This produces an increase in the tubular fluid [NaCl] 
at this site and increased NaCl reabsorption by macula 
densa cells, leading to constriction of the nearby afferent 
arteriole, thus, blood flow and GFR are lowered to a more 
normal value. 


background image

autoregulation feedback mechanism for increase in blood pressure.       


background image

II.Myogenic hypothesis

. The myogenic hypothesis states 

that increased arterial pressure stretches the blood 
vessels, which causes reflex contraction of smooth 
muscle in the blood vessel walls and increased resistance 
to blood flow . The mechanism of stretch-induced 
contraction involves the opening of stretch-activated 
calcium (Ca

2+

) channels in the smooth muscle cell 

membranes. When these channels are open, more Ca

2+

enters vascular smooth muscle cells, leading to more 
tension in the blood vessel wall. Decreased blood 
pressure causes the opposite changes. 


background image

The filtration fraction
the filtration fraction is that fraction of the RPF that is filtered 
across the glomerular capillaries. The filtration fraction is given by 
the following equation:

The filtration fraction=GFR\RPF

The value for the filtration fraction is normally about r 20%. That 
is, 20% of the RPF is filtered, and 80% is not filtered. The 80% of 
RPF that is not filtered leaves the glomerular capillaries via the 
efferent arterioles and becomes the peritubular capillary blood 
flow.


background image

Autocrine function of the kidney

Endothelins
The endothelins ET-1, ET-2 and ET-3 are a family of similar potent 
vasoactive peptid es that also influence cell proliferation and 
epithelial solute transport. They do not circulate but act locally. ETs 
are produced by most types of cells in the kidney. The vascular 
actions are mediated by two receptors, 
1.ETA (specific for ET-1) mediating vasoconstriction and salt and 
water retention and  cause hypertension. Endothelins, mainly 
through ETA receptors, can also alter cell proliferation and matrix 
accumulation by increasing tissue inhibitor of metalloproteinase, 
cytokines, fibronectin and collagen. These peptides also stimulate 
the proliferation of a variety of renal cell types.
2. ETB (responsive to all ETs) causing vasodilatation, inhibit 
sodium and water absorption by suppressing Na+/K+-ATPase and 
Na+/H+ antiporter activity in the proximal tubule and antagonizing 
the action of ADH and aldosterone in the collecting duct


background image

Prostaglandins

Prostaglandins are unsaturated, oxygenated fatty 
acids,derived from the enzymatic metabolism of 
arachidonic acid, mainly by constitutively expressed cyclo-
oxygenase-1(COX-1) or inducible COX-2. COX-1 is highly 
expressed in the collecting duct, while COX-2 expression is 
restricted to the macula densa. Both COX isoforms convert 
arachidonic acid to the same product, the bioactive but 
unstable prostanoid precursor, prostaglandin H2 (PGH2). 
PGH2 is converted to:
1. PGE2 (formed by PDE2 synthase in the collecting duct, 
responsible for natriuretic and diuretic effects)
2. PGD2 (undetermined significance, produced in proximal 
tubule)
3. prostacyclin (PGI2 ) (mainly synthesized in the 
interstitial and vascular compartment

)


background image

4. thromboxane A2 

(vasoconstrictor, mainly synthesized in 

glomerulus).
They all act through G-coupled transmembrane receptors. 
Prostaglandins maintain renal blood flow and glomerular 
filtration rate in the face of reductions induced by vasoconstrictor 
stimuli such as angiotensin II, catecholamines and a-adrenergic 
stimulation. In the presence of renal underperfusion, inhibition of 
prostaglandin synthesis by non-steroidal anti –inflammatory 
drugs results in a further reduction in GFR, which is sometimes 
sufficiently severe as to cause acute renal failure. Renal 
prostaglandins also have a natriuretic renal tubular effect and 
antagonize the action of antidiuretic hormone. Renal 
prostaglandins do not regulate salt and water excretion in normal 
subjects, but in some circumstances, such as chronic renal failure, 
prostagland ininduced vasodilatation is involved in maintaining 
renal blood flow. Patients with chronic renal failure are thus 
vulnerable to further deterioration in renal function on


background image

exposure to non-steroidal anti-inflammatory 
drugs, as are elderly patients in many of whom 
renal function is compromised by renal vascular 
disease and/ or the effect of ageing upon the 
kidney. Moreover, in conditions such as volume 
depletion, which are associated with high renin 
release (facilitated by prostaglandins), inhibition 
of prostaglandin synthesis may lead to 
hyperkalaemia due to hyporeninaemic
hypoaldosteronism (since angiotensin II is the 
mainstimulus for aldosterone).


background image

Urodilatin: renal natriuretic peptide
A 32-amino-acid atrial natriuretic-like peptide 
(ANP-like peptide), putatively synthesized by 
connecting and collecting ucts in the kidney, has 
been isolated from human urine. Its natriuretic 
potency equals or exceeds that of atrial ANP by 
increasing cGMP production in the collecting duct. 
It is postulated that cardiac ANP is primarily a 
regulator of the cardiovascular system through its 
vascular effects and that renal natriuretic peptide 
participates in the intrarenal regulation of sodium 
and chloride transport.


background image

Nitric oxide and the kidney

Nitric oxide, a molecular gas, is formed by the action of three 
isoforms of nitric oxide synthase (NOS). All three enzymes, 
neuronal (nNOS or NOS1), inducible (iNOS or NOS2) and 
endothelial (eNOS or NOS3), which are cytochrome P450-like 
proteins, facilitate the addition of the guanidine nitrogen of 
the amino acid arginine to molecular oxygen, producing nitric 
oxide and water. In general nNOS and eNOS are constitutively 
active, producing low levels of nitric oxide dependent upon 
intracellular calcium elevation. In contrast, the transcriptional 
regulation of iNOS can be markedly induced, particularly by 
inflammatory cytokines, resulting in extremely large amounts 
of nitric oxide.


background image

The most recognized cellular target of nitric oxide is soluble 
guanylate cyclase. The stimulation of this enzyme enhances the 
synthesis of cyclic GMP from GTP. All three isoforms, are expressed 
in the kidney with eNOS in the vascular compartment, nNOS
mainly in the macula densa and inner medullary collecting duct 
and iNOS in several tubule segments. Nitric oxide mediates the 
following physiological actions in the kidney:
1.regulation of renal haemodynamics.
2.natriuresis by inhibiting Na+/K+-ATPaseandNa+/H+ antiporter
and antagonizing ADH.
3.modulation of tubuloglomerular feedback so that the 
composition of tubular fluid delivered to the macula densa
changes the filtration rate of the associated
glomerulus.


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Haider Abdullah
المشاهدات: لقد قام 0 عضواً و 108 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل