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Steigt die THC-Ausscheidung, wenn das Urinvolumen zunimmt?

Steigt die THC-Ausscheidung, wenn das Urinvolumen zunimmt?


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In Bezug auf die Metabolisierung und Ausscheidung von THC durch den Körper: Wenn das Wasserlassen durch das Trinken von viel Flüssigkeit erhöht wird, bedeutet dies, dass mehr THC den Körper verlässt? Um die Frage umzuformulieren, ist der Stoffwechsel zum Wasserlassen erforderlich? Oder können Sie einfach als Körperprozess urinieren, ohne Giftstoffe aus Ihrem Körper zu verstoffwechseln?


Diese Frage bezieht sich auf die Ausscheidung von THC über den Urin. Bevor ich die Frage beantworte, die Sie meiner Meinung nach erreichen möchten, möchte ich zunächst anmerken, dass Cannabinoide (von denen THC eines ist) hauptsächlich durch hepatische Cytochrome metabolisiert werden, anstatt direkt ausgeschieden zu werden. Dieser Artikel ist ein klassisches pharmakokinetisches Papier zu diesem Thema, wenn Sie darauf zugreifen können; Dies ist eine neuere allgemeine Rezension, die auf Pubmed Central zugänglich ist.

Cannabinoid-Metaboliten werden sowohl renal (über die Nieren) als auch im Kot ausgeschieden, daher verstehe ich Ihre Frage bezüglich des renal ausgeschiedenen Teils. Wenn wir die renale Ausscheidung einer Substanz betrachten, denken wir an die glomeruläre Filtrationsrate, die sich auf das Blutvolumen bezieht, das pro Zeiteinheit durch die glomerulären Kapillaren gefiltert wird und oft als Kreatinin-Clearance geschätzt wird. Die Frage läuft dann auf:

Erhöht eine übermäßige Flüssigkeitszufuhr die GFR?

Und die grundlegende Antwort lautet: Nein. Die Nieren steuern sowohl das Volumen als auch die Osmolalität weiter distal, d. h. nach einer glomerulären Filtration.1

In dem Szenario, das Sie postulieren – viel verdünnte Flüssigkeit trinken – werden Osmorezeptoren im Hypothalamus die verringerte Plasmaosmolalität spüren und ADH (antidiuretisches Hormon, auch bekannt als Arginin-Vasopressin) unterdrücken, das Hormon, das auf das distale Nephron einwirkt, um die Wasserresorption zu kontrollieren. Bei vollständiger Unterdrückung von ADH können die Nieren bis zu 25 l/Tag Urin mit einer Osmolalität von nur 60 mOsm/kg produzieren.2,3 Dieses riesige Urinvolumen spiegelt jedoch eher die am distalen Tubulus erreichte Wasserhomöostase als eine erhöhte glomeruläre Filtration wider. Es korreliert nicht mit einer erhöhten Ausscheidung von THC-Metaboliten oder irgendetwas anderem auf der Ebene des Glomerulus.


Hinweise und Referenzen

1. Wenn dies für Sie keinen Sinn ergibt, sollten Sie sich diese grundlegende Einführung in die Nierenphysiologie ansehen, die online verfügbar ist. Das referenzierte Lehrbuch in Nr. 3 unten ist umfassender, erfordert jedoch eine Bibliothek oder einen Kauf für den Zugriff.

2. "Normaler" Urin-Osm ~300-800 mOsm/kg; Plasma-Osm ~280-290 mOsm/kg.

3. Christopher Lote. (2012). Prinzipien der Nierenphysiologie. Springer New York.

PS Wenn die Frage, die Sie wirklich stellen wollten, lautete: "Wird mein Tox-Screen durch viel Wasser schneller negativ?"... Ich beantworte diese Frage nicht. Aus Gründen, die im Wesentlichen nichts mit der Diskussion hier zu tun haben (aber siehe Referenzen in Absatz 1), schlage ich vor, anzunehmen, dass THC-Metaboliten bis in alle Ewigkeit über Toxscreen erkennbar. ;-)


Urin: Konzentration, Verdünnung und Bildung | Ausscheidungssystem | Biologie

Die normale Niere hat eine enorme Fähigkeit, die relativen Anteile von gelösten Stoffen und Wasser im Urin zu variieren. Sie können Urin mit einer Osmolarität von nur 50 mOsm/l ausscheiden, wenn überschüssiges Wasser im Körper vorhanden ist und die ECF-Osmolarität niedrig ist. Sie können auch Urin mit einer Konzentration von 1200-1400 mOsm/L ausscheiden, wenn ein Wassermangel vorliegt und die Osmolarität der extrazellulären Flüssigkeit hoch ist.

Obligatorisches Urinvolumen (OUV):

Die maximale Konzentrationsfähigkeit der Niere hängt davon ab, wie viel Urin pro Tag ausgeschieden werden muss, um den Körper von Stoffwechselschlacken und aufgenommenen Ionen auszuscheiden. Ein normaler 70 kg schwerer Mensch muss täglich etwa 600 mOsm gelösten Stoffes ausscheiden.

Wenn die maximale Urinkonzentrationsfähigkeit 1200 mOsm/l beträgt, kann das minimale Urinvolumen OUV wie folgt berechnet werden:

(600 mOsm/Tag)/(1200 mOsm/L) = 0,5 L/Tag

Voraussetzungen für die Ausscheidung von konzentriertem Urin:

2. Hyperosmotisches Nierenmark.

Wenn die Osmolarität der Körperflüssigkeiten über den Normalwert ansteigt, sondert der Hypophysenhinterlappen mehr ADH ab.

Dies erhöht die Durchlässigkeit des distalen Tubulus und des Sammelkanals für Wasser. So wird mehr Wasser resorbiert und konzentrierter Urin gebildet.

Wenn überschüssiges Wasser vorhanden ist und die ECF-Osmolarität reduziert ist, nimmt die ADH aus dem Hypophysenhinterlappen ab, wodurch die Permeabilität des distalen Tubulus und des Sammelkanals für Wasser verringert wird, was zu verdünntem Urin führt.

Hyperosmotisches Nierenmark:

Das hyperosmotische Nierenmark wird durch Gegenstrommechanismus und Harnstoff produziert.

Das den Sammelrohr umgebende renale medulläre Interstitium ist stark hyperosmotisch. Bei hohen ADH-Werten wandert das Wasser also durch Osmose durch die Röhrenmembran in das Niereninterstitium, von dort in die Vasa recta zurück ins Blut.

Der Gegenstrommechanismus beruht auf der speziellen anatomischen Anordnung der langen Henleschen Schlingen der juxtamedullaren Nephrone und der Vasa recta, den spezialisierten peritubulären Kapillaren des Nierenmarks. Henle-Schleife wird als Gegenstromvervielfacher und vasa recta als Gegenstromaustauscher bezeichnet.

Die korrigierte osmolare Aktivität, die für die intermolekulare Anziehung und Abstoßung verantwortlich ist, beträgt etwa 282 mOsm/l. Die Osmolarität des renalen Interstitiums beträgt etwa 1200 bis 1400 mOsm/l in der Medullaspitze.

Die Hauptfaktoren, die zu einer hohen Konzentration gelöster Stoffe im Nierenmark beitragen, sind:

1. Aktiver Transport von Natriumionen und Cotransport von Kaliumchlorid aus dem dicken aufsteigenden Schenkel des LOH in das medulläre Interstitium.

2. Aktiver Transport von Ionen aus den Sammelrohren in das medulläre Interstitium.

3. Passive Diffusion großer Harnstoffmengen aus dem inneren medullären CD in das medulläre Interstitium.

4. Diffusion nur geringer Wassermengen aus den Tubuli in das Interstitium.

Gegenstrom-Multiplikatorsystem in der Henle-Schleife (Abb. 8.24):

Angenommen, die Henle-Schleife (LOH) ist mit Flüssigkeit mit einer Konzentration von 300 mOsm/L gefüllt, der gleichen Konzentration wie im proximalen Tubulus.

Der aktive Transport von Na + und anderen Ionen aus dem dicken aufsteigenden Teil des LOH reduziert die Konzentration des gelösten Stoffes im Tubulus, steigt aber im Interstitium.

Die tubuläre Flüssigkeit in der absteigenden Extremität von LOH und Interstitium erreicht aufgrund der Osmose von Wasser aus der absteigenden Extremität ein osmotisches Gleichgewicht. Die Osmolarität im Interstitium wurde bei 400 mOsm/l gehalten.

Es ist ein zusätzlicher Flüssigkeitsfluss in LOH aus dem proximalen Tubulus, der dazu führt, dass sich hyperosmotische Flüssigkeit in der absteigenden Extremität in die aufsteigende Extremität bewegt.

Wenn sich Flüssigkeit im aufsteigenden Glied befindet, werden zusätzliche Ionen in das Interstitium gepumpt, wobei Wasser zurückbleibt, bis ein osmotischer Gradient von 200 mOsm/L erreicht ist, wobei die Osmolarität der Interstitium-Flüssigkeit auf 500 mOsm/L ansteigt.

Wiederum erreicht die Flüssigkeit in der absteigenden Extremität das Gleichgewicht mit der hyperosmotischen interstitiellen Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit bewegt sich von absteigendem Glied zu aufsteigendem Glied, so dass mehr gelöster Stoff aus den Tubuli gepumpt und im Interstitium abgelagert wird. Diese Schritte werden immer wieder wiederholt, bis die Interstitiumosmolarität 1200-1400 mOsm/l erreicht.

Beitrag von Harnstoff zum hyperosmotischen renalen medullären Interstitium (Abb. 8.25):

Harnstoff trägt etwa 40% (500 mOsm/L) zur Osmolarität des renalen medullären Interstitiums bei. Bei Wassermangel und hohem ADH-Spiegel im Blut werden große Mengen Harnstoff aus dem inneren medullären Sammelrohr passiv in das für Harnstoff hochpermeable Interstitium freigesetzt.

Harnstoff kann auch aus dem Sammelrohr in das Interstitium rezirkuliert werden. Der dicke aufsteigende Schenkel des LOH, der distale Tubulus und der kortikale Sammelrohr sind für Harnstoff undurchlässig. Eine Person scheidet normalerweise 40-60% des gefilterten Harnstoffs aus.

Die Ausscheidung hängt von zwei Faktoren ab:

A. Konzentration von Harnstoff im Plasma.

Gegenstromaustausch im Vasa Recta erhält Hyperosmolarität (Abb. 8.26):

Die Vasa recta sind für im Blut gelöste Stoffe mit Ausnahme der Plasmaproteine ​​sehr durchlässig. Plasma, das den absteigenden Schenkel der Vasa recta hinunterfließt, wird aufgrund der Diffusion gelöster Stoffe aus der interstitiellen Flüssigkeit in das Blut hyperosmotischer. Im LOH der aufsteigenden Extremität diffundieren gelöste Stoffe zurück in die interstitielle Flüssigkeit und Wasser diffundiert zurück in die Vasa recta.

Osmolare Clearance (Cosm):

Es ist das Plasmavolumen, das jede Minute von gelösten Stoffen befreit wird. Sie wird in ml/min angegeben.

Uosm ist Urinosmalarität. V ist die Urinflussrate. Posm ist die Plasmaosmolarität.

Freie Wasserabfertigung (CH2O):

Die Geschwindigkeit, mit der gelöstes Wasser von den Nieren ausgeschieden wird. Sie wird in ml/min angegeben.

Sie wird als Differenz zwischen Urinflussrate und osmolarer Clearance berechnet. Wenn CH2O positiv ist, wird überschüssiges Wasser über die Niere ausgeschieden. Wenn CH2O ist negativ, überschüssige gelöste Stoffe werden durch die Nieren aus dem Blut entfernt.

Störungen der Konzentrationsfähigkeit des Urins:

1. Unangemessene Sekretion von ADH wie bei zentralem Diabetes insipidus, Ursache sind angeborene Infektionen oder Kopfverletzungen.

2. Beeinträchtigung von Gegenstrommechanismen.

3. Unfähigkeit von DT, CD, auf ADH zu reagieren. Bei Erkrankungen wie dem nephrogenen Diabetes insipidus und bei der Verwendung verschiedener Medikamente wie Lithium und Tetracyclinen, selbst wenn ADH in normalen Mengen produziert wird, führt eine Abnormalität der Nieren dazu, dass sie nicht auf ADH ansprechen.

Bildung von Urin – Glomeruläre Filtration:

Die Rate, mit der verschiedene Subs der Urin sind, stellt die Summe von drei Nierenprozessen dar:

2. Tubuläre Rückresorption von Substanzen aus den Nierentubuli in das Blut.

3. Tubuläre Sekretion von Substanzen aus dem Blut in die Nierentubuli.

Ausscheidung = Filtration – Resorption + Sekretion

Urinbildung Niereniger Umgang mit Stoffen:

Vier Stoffklassen:

A. Gefiltert, nicht resorbiert (Kreatinin, Inulin, Harnsäure).

B. Gefiltert, teilweise resorbiert (Na + , CI – , Bicarbonat).

C. Gefiltert, vollständig resorbiert (Aminosäuren, Glucose).

D. Gefiltert, vollständig sezerniert (organische Säuren und Basen).

Glomeruläre Filtration (Abb. 8.13):

Es ist der erste Schritt bei der Urinbildung.

Glomeruläres Filtrat wird aus Blutplasma hergestellt. Es muss die glomeruläre Membran passieren, die für Proteine ​​relativ undurchlässig ist. Das Filtrat ist also hinsichtlich der Konzentrationen von Salzen und organischen Molekülen (z. B. Glukose, Aminosäuren) dem Plasma ähnlich, außer dass es im Wesentlichen proteinfrei und frei von zellulären Elementen einschließlich roter Blutkörperchen ist.

Bildung von Urin – tubuläre Reabsorption und tubuläre Sekretion:

Die tubuläre Reabsorption und die tubuläre Sekretion sind selektiv und quantitativ groß. Es umfasst sowohl passive als auch aktive Transportmechanismen. Wasser und gelöste Stoffe können durch alle Membranen selbst (transzellulärer Weg) oder durch die Verbindungsräume zwischen den Zellen (parazellulärer Weg) transportiert werden. Von den Zellen in die interstitielle Flüssigkeit werden Wasser und gelöste Stoffe durch Ultrafiltration (Massenfluss) transportiert, die durch hydrostatische und kolloidosmotische Kräfte vermittelt wird.

Kalium-ATPase, Wasserstoff-ATPase, Wasserstoff-Kalium-ATPase und Calcium-ATPase sind Beispiele für den primären aktiven Transport. Es bewegt gelöste Stoffe gegen einen elektrochemischen Gradienten. Die Energie wird von der membrangebundenen ATPase bereitgestellt.

Beim sekundären aktiven Co-Transport von Glukose und Aminosäuren diffundiert Natrium entlang seines elektrochemischen Gradienten die freigesetzte Energie wird verwendet, um eine andere Substanz, nämlich Glukose/Aminosäure, anzutreiben.

2. Sekundärer aktiver Zählertransport:

Natriumhydrogencarbonat wirkt dem Transport entgegen. Die bei der Bergabfahrt freiwerdende Energie eines Stoffes (z.B. Natrium) ermöglicht den Bergaufgang eines zweiten Stoffes (Wasserstoff) in entgegengesetzter Richtung.

Durch diesen Prozess erfolgt die Resorption von Proteinen. Dabei lagert sich Protein am Bürstensaum der Lumenmembran an, das sich in das Zellinnere einstülpt, bis es vollständig abgeschnürt wird und sich ein Vesikel bildet.

Da sich Wasser durch Osmose über die Tight Junctions bewegt, kann es auch einige der gelösten Stoffe mit sich führen, einen Prozess, der als Lösungsmittelschleppen bezeichnet wird.

Transportmaximum (Tm) für Substanzen, die aktiv resorbiert oder sezerniert werden. Es gibt eine Grenze für die Geschwindigkeit, mit der der gelöste Stoff transportiert werden kann, die als Transportmaximum bezeichnet wird. Dies ist auf die Sättigung der beteiligten spezifischen Transportsysteme zurückzuführen, wenn die tubuläre Ladung gelöster Stoffe die Kapazität der am Transportprozess beteiligten Trägerproteine ​​übersteigt.

Es besteht eine Beziehung zwischen der tubulären Glukoselast, Tm für Glukose und der Rate des Glukoseverlusts im Urin, wenn die tubuläre Last 125 mg/min beträgt, gibt es keinen Glukoseverlust im Urin. Wenn die tubuläre Belastung über 180 mg/min ansteigt, erscheint eine kleine Menge im Urin, die als Nierenschwelle für Glukose bezeichnet wird. Dieses Auftreten von Glucose tritt auf, noch bevor Tm erreicht ist. Der Grund dafür ist, dass nicht alle Nephrone die gleiche Tm für Glukose haben.

Die in diesem Diagramm dargestellte Idealkurve (Abb. 8.18) ergibt sich, wenn Tmg in allen Tubuli war identisch. Beim Menschen ist dies nicht der Fall, die tatsächliche Kurve ist abgerundet und weicht von der idealen Kurve ab. Diese Abweichung wird Spreizung genannt. Die Größe der Spreizung ist umgekehrt proportional zur Avidität, mit der der Transportmechanismus die transportierte Substanz bindet. Tm für aktiv sezernierte Substanzen.

Gradientenzeittransport:

Es ist für passiv resorbierte Substanzen, die vom elektrochemischen Gradienten und der Verweildauer der Substanz im Tubulus abhängig sind, die wiederum von der Tubulusflussrate abhängt.

Regulierung der tubulären Resorption:

Die Stimulation des sympathischen Nervensystems nimmt ab.

A. Natrium- und Wasserausscheidung durch Verengung der Nierenarteriolen.

B. Erhöhen Sie die Na-Reabsorption im proximalen Tubulus und im dicken aufsteigenden Schenkel des LOH.

C. Erhöht die Freisetzung von Renin und Angiotensin II.

Hormone, die die tubuläre Rückresorption regulieren:

Wirkungsort ― Sammelkanal.

Effekte ― Erhöht NaCl, H2Die O-Reabsorption erhöht die K + -Sekretion.

Wirkort ― Proximales gewundenes Tubulus, dicker aufsteigender Schenkel der Henle-Schleife.

Effekte ― Erhöht Nacl, H2O-Resorption und H + -Sekretion

Wirkort ― Distaler Tubulus/Sammelgang

Effekte ― Erhöht H2O-Resorption

Wirkort ― Distaler Tubulus/Sammelgang

Effekte ― Erhöht die NaCl-Reabsorption

Wirkort ― proximaler Tubulus, dicker aufsteigender Schenkel, distaler Tubulus

Effekte ― PO verringern4 – Resorption im proximalen Tubulus

Erhöht die Ca ++ -Freisetzung in der Henle-Schleife

Erhöht die Resorption von Mg + in der Henle-Schleife

A. Glomerulotubuläres Gleichgewicht: Erhöhte GFR erhöht die tubuläre Belastung und erhöht dadurch die tubuläre Reabsorption.

B. Peritubuläre kapillare und renale interstitielle Kräfte. Rückresorption = KF × Nettoresorptionskraft (NRF).

Die NRF stellt die Summe der hydrostatischen und kolloidosmotischen Kräfte dar, die die Rückresorption durch die peritubulären Kapillaren begünstigen oder verhindern.

Diese Kräfte sind (Abb. 8.19):

A. Peritubuläre Hydrostatik (PC) Drücke gegen RA = 13 mm Hg.

B. Niereninterstitielle Hydrostatik (Pwenn) begünstigt RA = 6 mm Hg.

C. Kolloidosmotischer Druck in peritubulären Kapillaren begünstigt RA (C) = 32 mmHg.

D. Der kolloidale osmotische Druck im Niereninterstitium wirkt der RA entgegen (wenn) = 15 mmHg.

Proximale gefaltete Tubuli:

ich. Reabsorbiert 65 % des glomerulären Filtrats durch aktiven Transport.

ii. Reabsorbiert Na + , CP, HCO3, K + , Ca + , H2O, Glucose, Aminosäuren, Vitamine, Harnsäure und Phosphate. Pars recta sondert Substanzen wie Kreatinin, Phenolphthaleinfarbstoffe, PAK, Säuren, Basen, Medikamente wie Penicillin, Sulfonamide ab.

Das absteigende dünne Segment ist sehr wasserdurchlässig. Wasser entweicht aus dem Nephron, wodurch das Filtratvolumen reduziert und seine Osmolarität erhöht wird.

Das aufsteigende dicke Segment ist nicht wasserdurchlässig, aber durchlässig für gelöste Stoffe. 25 % der gefilterten gelösten Stoffe werden resorbiert.

Distaler Tubulus (Abb. 8.20):

Der allererste Teil des distalen Tubulus ist Teil des JG-Apparats. Der nächste frühe Teil ist stark gewunden und hat die gleichen Resorptionseigenschaften wie der aufsteigende Schenkel der Henle-Schleife. Na + , Cl – H2O, HCO3, Ca + und K + werden resorbiert, aber wasser- und harnstoffundurchlässig. Dies wird auch als Verdünnungssegment bezeichnet, da es die röhrenförmige Flüssigkeit verdünnt.

Der zweite Teil des distalen Tubulus ist der späte distale Tubulus, der sich als kortikaler Sammeltubulus mit Hauptzellen und interkalierten Zellen fortsetzt. Die röhrenförmigen Membranen sind undurchlässig für Harnstoff betrifft Na + , CI – Reabsorption, HCO3 Sekretion, HCO3 Reabsorption, Sekretion von K + und H + -Sekretion. Die Wasserdurchlässigkeit der Tubuli wird durch das antidiuretische Hormon (ADH) gesteuert (Abb. 8.21).

Medullärer Sammelkanal:

Sie sind der letzte Ort für die Verarbeitung von Urin. Die Wasserdurchlässigkeit hängt von der Anwesenheit von ADH ab. Sie sind für Harnstoff durchlässig und sezernieren H + gegen einen großen Konzentrationsgradienten. 15 % der gelösten Stoffe werden im distalen Tubulus und im Sammelrohr resorbiert.

Natrium- und Chlorid-Reabsorption:

Na + wird in PCT, dickem Segment von LOH und distalem Nephron außer im dünnen Segment resorbiert.

Unidirektionaler Na-Transport:

Bewegung von Na + gegen Konzentrationsgradienten-Glukose, Aminosäuren und Phosphat werden damit transportiert.

Na + — H + Austausch (Antiport)

In dicken aufsteigenden Gliedmaßen-25%:

1 Na + — 1 K + — 2 CI – Symporter.

Unidirektionaler Na + -Transport, jedoch unter dem Einfluss von Aldosteron.

Glukose- und Aminosäureresorption:

ii. Na + Cotransportmechanismus.

Natriumabhängiger Glucosetransporter (SGLT) auf der luminalen (apikalen) Membran und Glucosetransporter auf der basolateralen Membran (GLUT).

Passiver Transport durch Osmose (koppelt an Na-Re­absorption).

Lösungsmittelschleppen durch parazelluläre Route – Wasser nimmt Na + , CI – , K + , Ca + , Mg + mit. Da die Stoffe proportional aufgenommen werden, bleibt die Flüssigkeit am Ende der PCT isotonisch. Diese passive Rückresorption von Wasser wird als obligatorische Art der Rückresorption bezeichnet.

ADH führt Wasserkanäle ein, die als Aquaporine bezeichnet werden und die Wasseraufnahme ermöglichen. Nur in Gegenwart von ADH wird Wasser aus dem Sammelrohr aufgenommen. Dies wird als fakultative Resorptionsform bezeichnet.

Kalium und Resorptionssekretion (Abb. 8.21):

Bei PCT- führt das Ziehen von Lösungsmitteln durch den parazellulären Weg zu einer K + -Reabsorption.

Eine minimale Sekretion von K + erfolgt durch die Lumenmembran.

Im dicken aufsteigenden Glied:

1 Na + — 1 K + 2 Cl – Cotransporter bewirkt Rückresorption.

Im späten distalen Tubulus und Sammelrohr resorbieren P-Zellen Na + und sezernieren K + . I-Zellen resorbieren K + und HCO3, sezerniert H + -Ionen.


Antidiuretisches Hormon (ADH)

ADH, ein 9-Aminosäuren-Peptid, das vom Hypophysenhinterlappen – im Gehirn freigesetzt wird, bewirkt genau das Gegenteil. Es fördert die Wasserrückgewinnung, verringert das Urinvolumen und hält die Plasmaosmolarität und den Blutdruck aufrecht. Es tut dies, indem es die Bewegung von Aquaporinproteinen in die apikale Zellmembran der Hauptzellen der Sammelrohre stimuliert, um Wasserkanäle zu bilden.

Ein richtiger Wasserhaushalt im Körper ist wichtig, um Austrocknung oder Überhydration zu vermeiden. Die Wasserkonzentration des Körpers wird überwacht durch Osmorezeptoren im Hypothalamus, die die Konzentration von Elektrolyten in der extrazellulären Flüssigkeit erfassen. Die Elektrolytkonzentration im Blut steigt bei Wasserverlust durch übermäßiges Schwitzen, unzureichende Wasseraufnahme oder durch Blutverlust zu niedriges Blutvolumen. Ein Anstieg der Blutelektrolytspiegel führt dazu, dass ein neuronales Signal von den Osmorezeptoren im Hypothalamus gesendet wird.

Die Hypothalamus produziert ein Polypeptidhormon, bekannt als antidiuretisches Hormon (ADH), das zum Hypophysenhinterlappen transportiert und von dort freigesetzt wird. Die Hauptwirkung von ADH besteht darin, die von den Nieren ausgeschiedene Wassermenge zu regulieren. Als ADH (auch bekannt als vasopressin) verursacht eine direkte Wasserresorption aus den Nierentubuli, Salze und Abfallstoffe werden in dem konzentriert, was schließlich als Urin ausgeschieden wird. Der Hypothalamus steuert die Mechanismen der ADH-Sekretion, entweder durch Regulierung des Blutvolumens oder der Wasserkonzentration im Blut. Dehydration oder physiologischer Stress können zu einem Anstieg der Osmolarität über 300 mOsm/l führen, was wiederum die ADH-Sekretion erhöht und Wasser zurückgehalten wird, was zu einem Anstieg des Blutdrucks führt. ADH wandert über den Blutkreislauf zu den Nieren. An den Nieren angekommen, verändert ADH die Nieren, um durch vorübergehendes Einführen für Wasser durchlässiger zu werden Wasserkanäle, Aquaporine, in die Nierentubuli und Sammelrohre. . Wasser wandert durch die Aquaporine aus den Nierentubuli, wodurch das Urinvolumen reduziert wird. Das Wasser wird in die Kapillaren resorbiert, wodurch die Blutosmolarität wieder normal wird. Wenn die Blutosmolarität abnimmt, reduziert ein negativer Rückkopplungsmechanismus die Osmorezeptoraktivität im Hypothalamus und die ADH-Sekretion wird reduziert. Die ADH-Freisetzung kann durch bestimmte Substanzen, einschließlich Alkohol, verringert werden, was zu einer erhöhten Urinproduktion und Dehydration führen kann.

Diabetes insipidus (DI)

Diabetes insipidus (DI) ist eine seltene Krankheit, die häufiges Wasserlassen verursacht. Eine chronische Unterproduktion von ADH oder eine Mutation des ADH-Rezeptors führt zu Diabetes insipidus. Wenn der Hypophysenhinterlappen nicht genügend ADH freisetzt, kann Wasser von den Nieren nicht zurückgehalten werden und geht als Urin verloren. Um den Wasserverlust auszugleichen, kann eine Person mit Diabetes insipidus das Bedürfnis verspüren, große Mengen zu trinken, und wird wahrscheinlich auch nachts häufig urinieren, was den Schlaf stören und gelegentlich Bettnässen verursachen kann. Aufgrund der Ausscheidung ungewöhnlich großer Mengen verdünnten Urins können Menschen mit Diabetes insipidus schnell dehydrieren, wenn sie nicht genug Wasser trinken. Wenn der Zustand nicht schwerwiegend ist, tritt möglicherweise keine Dehydration auf, aber schwere Fälle können aufgrund von Dehydration zu einem Elektrolytungleichgewicht führen.

Diabetes insipidus ist nicht zu verwechseln mit Diabetes Mellitus (DM), die auf einen Insulinmangel oder eine Insulinresistenz zurückzuführen ist, die zu hohem Blutzucker, auch Blutzucker genannt, führt. Diabetes Mellitus hat zwei Hauptformen, Typ 1Diabetes und tippe 2 Diabetes. Diabetes insipidus ist eine ganz andere Form der Krankheit.


ADH, auch Arginin vasopressin genannt, wird im Hypothalamus gebildet und über einen Hypophysenstiel im Hypophysenhinterlappen gespeichert. Die Hauptfunktion von ADH ist die Osmoregulation. Eine starke Verringerung des effektiven Blutvolumens verschiebt jedoch die Funktion von ADH hin zur Volumenregulation, selbst auf Kosten einer effektiven Plasmaosmolalität oder Tonizität. "Plasma-Osmolalität" sollte von "effektiver Plasma-Osmolalität" oder "Plasma-Tonizität" unterschieden werden, da letztere durch effektive Osmole in der extrazellulären Flüssigkeit  (ECF)  wie Natrium (das nicht frei durch die Zelle durchlässig ist) bestimmt wird Membranen), dem Hauptbestandteil des ECF. Glukose und Harnstoff erhöhen ebenfalls die Plasmaosmolalität, aber dies sind ineffektive Osmole, da sie durch die Zellmembranen frei durchlässig sind und nicht an der Aufrechterhaltung der Plasmatonizität beteiligt sind.  

Die wichtigste und primäre Funktion von ADH ist die Aufrechterhaltung der Plasmatonizität, hauptsächlich durch eine Veränderung des Wasserhaushalts. Osmorezeptoren erkennen die Veränderung der effektiven Plasmaosmolalität im Hypothalamus. Eine Abnahme der Tonizität verhindert die Freisetzung von ADH und verhindert Wassereinlagerungen. Eine Erhöhung der Tonizität verursacht eine ADH-Freisetzung, die auf V2-Rezeptoren auf der luminalen Oberfläche von kortikalen und medullären sich sammelnden Tubuluszellen einwirkt. Unter dem Einfluss von ADH werden durch die Verschmelzung vorgeformter zytoplasmatischer Vesikel in den Tubuluszellen einzigartige Wasserkanäle des Aquaporin-2 gebildet, und Wasser wird entlang des Konzentrationsgradienten absorbiert. Sobald das Wasser absorbiert ist, werden diese Kanäle durch Endozytose entfernt und in das Zytoplasma zurückgeführt. Die Osmorezeptoren sind extrem empfindlich und reagieren auf Veränderungen des Plasmatonus von nur 1 %.[6] Die osmotische Schwelle für die ADH-Freisetzung beim Menschen liegt bei etwa 280 bis 290 mOsmol/kg. Unter diesem Wert zirkuliert wenig ADH, und der Urin sollte mit einer Osmolalität unter 100 mOsmol/kg maximal verdünnt werden. Oberhalb der osmotischen Schwelle steigt die ADH-Sekretion relativ linear an. Dieses System ist so effizient, dass die Plasmaosmolalität trotz starker Schwankungen der Wasseraufnahme typischerweise nicht um mehr als 1% bis 2% schwankt.[7]

Bei Patienten mit SIADH sind die ADH-Spiegel selbst bei Vorliegen einer verminderten Plasmaosmolalität und/oder Hyponatriämie hoch. Übermäßige Wasseraufnahme hält das Blutvolumen hoch oder normal. 

Ein akuter Blutdruckabfall, der eher von "Volumenrezeptoren" als von "Osmorezeptoren" wahrgenommen wird, verursacht eine ADH-Freisetzung (zusammen mit anderen Hormonen wie Rennin und Epinephrin), die eine freie Wasseraufnahme aus den Nieren erzeugt. Dies kann möglicherweise zu einer Hyponatriämie und einer Abnahme der effektiven ECF-Osmolalität führen. Das Hauptaugenmerk bei der schnellen und/oder erheblichen Abnahme des Blutvolumens liegt also auf der "Volumenregulierung", selbst auf Kosten der Osmolalität. Dieser Effekt ist bei Patienten mit Leber- oder Herzerkrankungen stärker ausgeprägt, und Hyponatriämie bei solchen Patienten ist der direkte Prädiktor für eine schlechtere Prognose.[8]


Ergebnisse

Demografie

Insgesamt 31 gesunde Frauen und Männer nahmen an der Studie teil. Fünf Probanden wurden ausgeschlossen aufgrund: anormaler Blutproben (1), 24-h-BP über 130/80 mmHg (1), Nichteinhaltung (1) und Widerruf der Einwilligungserklärung (2). Somit beendeten 26 Personen die Studie. Drei waren während der Clearance-Experimente nicht in der Lage, zufriedenstellend zu leeren und wurden von der Analyse ausgeschlossen. Einer konnte in zwei Postinterventionsperioden nach 3% NaCl nicht absaugen und wurde nur in der Kanalanalyse ausgeschlossen.

Die restlichen 23 Männer (n = 9) und Frauen (n = 14) hatten ein medianes Alter von 26 Jahren (Spanne 18–42) und einen mittleren BMI von 24,4 ± 2,3 kg/m 2 . Der mittlere ambulante Blutdruck betrug 119/70 ± 8/4 mmHg. Screening-Blutwerte waren b-Hämoglobin 8,5 ± 0,7 mmol/L, p-Natrium 139 ± 2, p-Kalium 3,9 ± 0,4 mmol/L, p-Kreatinin 74 ± 9 µmol/L, p-Albumin 42 ± 3 g/L , p-Glucose 5,1 ± 0,6 mmol/L, p-Alanin-Transaminase 25 ± 9 U/L und p-Cholesterin 4,5 ± 0,5 mmol/L.

24-Stunden-Urinsammlung

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der 24-h-Urinsammlung bei 23 gesunden Probanden nach 4 Tagen standardisierter Diät. Mittleres u-AQP2, u-ENaCγ, Natrium im Urin, Osmolarität des Urins, CH2O und Urinvolumen waren an allen drei Untersuchungstagen gleich, was darauf hindeutet, dass die Probanden ihre zugeführte Nahrung und Flüssigkeitsaufnahme beibehalten hatten.

Wasserausscheidung, u-AQP2, u-osm

Tabelle 2 zeigt die absoluten Werte von UO, CH2O, u-AQP2CR, u-AQP2-Ausscheidungsrate und u-osm während der Baseline-Periode, der Infusions-Periode und der Post-Infusions-Periode.

UO stieg signifikant nach 0,9% NaCl und Glucose an. Die Infusion von 3% NaCl induzierte eine signifikante und anhaltende Abnahme des UO. Die relativen Veränderungen der UO waren zwischen den drei Interventionen signifikant unterschiedlich.

CH2O stieg während der Infusion mit 0,9% NaCl an und nahm leicht ab, wenn auch signifikant in der Zeit nach der Infusion. Am Ende des Prüfungstages CH2O mit einer relativen Gesamtveränderung von -10 % in Richtung Ausgangsniveau gestiegen. Es gab einen deutlichen Anstieg von CH2O nach Glucose, während CH2O nahm nach 3% NaCl ab und änderte sich von positiven Werten zu Studienbeginn zu negativen Werten nach der Infusion. Dies deutet auf einen Wechsel von der Ausscheidung von freiem Wasser zur Wasserresorption hin (Tabelle 2).

U-AQP2CR stieg um 27 % (p < 0,001) als Reaktion auf 0,9 % und um 26 % (p < 0,0001) nach 3 % NaCl und erreichte das Maximum 240 min nach Baseline. Während der Glucoseinfusion (90–150 min) kam es zu einem primären Anstieg von u-AQP2CR danach u-AQP2CR sank und erreichte ein Minimum von -16 % (p < 0,0001) bei 210–240 min (Abbildung 1A). Die Ausscheidung von u-AQP2 geteilt nach Geschlecht zeigte, dass u-AQP2CR tendenziell bei Frauen höher als bei Männern, aber es gab keinen statistisch signifikanten Unterschied. Dies war auf eine niedrigere Kreatininkonzentration im Urin von Frauen zurückzuführen (Daten nicht gezeigt). Die Ausscheidungsrate von U-AQP2 folgte dem gleichen Muster (Tabelle 2). Die relativen Änderungen von u-AQP2 unterschieden sich nicht zwischen 3% NaCl und 0,9% NaCl, aber beide unterschieden sich signifikant von der relativen Änderung von u-AQP2 nach Glucoseinfusion.

Wirkungen von isotonischer 0,9%iger Kochsalzlösung (■), hypertonischer 3 %iger Kochsalzlösung () und isotonische Glukose () auf die Urinausscheidung von A) u-AQP2 und B) u-ENaCγ, angepasst an Kreatinin, C) Plasmakonzentration von Vasopressin (AVP) und D) Plasmaosmolalität bei 23 gesunden Probanden. Werte sind Mittelwerte ± SEM. Der gepaarte t-Test wurde zum Vergleich des Zeitraums nach der Infusion von 210–240 Minuten mit dem Ausgangswert verwendet. * p < 0,01 ** p < 0,001 *** p < 0,0001.

Der U-Osm nahm während der 0,9% NaCl-Infusion ab, mit einem Minimum nach Infusionsende nach 150 Minuten, danach stieg der U-Osm an, kohärent mit den Veränderungen von CH2O. Der U-osm stieg als Reaktion auf 3% NaCl signifikant an und hielt während des gesamten Experiments an. Während der Glucoseinfusion blieb der u-osm 60 Minuten konstant, bis die Glucoseinfusion abgeschlossen war, danach nahm der u-osm ab und erreichte bei 210–240 min ein Minimum (Tabelle 3).

Natriumausscheidung, u-ENaCγ, u-Na, FEN / A, u-K und FEK

Tabelle 3 zeigt die Absolutwerte von u-Na, FEN / A, u-K, FEK, u-ENaCγCR und u-ENaCγ-Ausscheidungsrate während der Grundlinienperiode, der Infusionsperiode und der Postinfusionsperiode.

Infusionen mit 0,9% NaCl und 3% NaCl wurden von einem signifikanten und ähnlichen Anstieg von u-Na und FE . begleitetN / A das hielt während des gesamten Experiments an. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen 0,9 % NaCl- und 3 % NaCl-Infusionen. Im Gegensatz dazu U-Na und FEN / A nach Glukoseinfusion verringert. Die relativen Änderungen von u-Na und FEN / A waren nach Glukose im Vergleich zu beiden Kochsalzinfusionen signifikant niedriger.

Großbritannien und FEK nahm nach allen drei Infusionen signifikant ab, am stärksten jedoch nach Glukoseinfusion. In der Zeit nach der Infusion (150–240 min) stieg die Kaliumausscheidung im Urin nach 3,0% NaCl etwas stärker an als 0,9% NaCl, erreichte jedoch nicht die Ausgangswerte.

U-ENaCγCR leicht, aber nicht signifikant, während 0,9%iger NaCl- und Glukose-Infusionen ab. Ein signifikanter Anstieg wurde bei u-ENaCγ beobachtetCR als Reaktion auf 3% NaCl (p < 0,01) (Abbildung 1B) und den relativen Anstieg von u-ENaCγCR waren signifikant höher als Reaktion auf 3% NaCl im Vergleich zu 0,9% NaCl und Glucose. Nach Geschlecht unterteilt die Unterschiede in u-ENaCγCR zeigte keinen statistisch signifikanten Unterschied, obwohl u-ENaCγCR war bei Frauen aufgrund des niedrigeren Kreatinins im Urin tendenziell höher (Daten nicht gezeigt). Die Ausscheidungsrate von U-ENaCγ folgte dem gleichen Muster in Bezug auf Infusionen mit Kochsalzlösung, während eine signifikant niedrigere Ausscheidungsrate von u-ENaCγ nach Glucoseinfusion auftrat (Tabelle 3).

Vasoaktive Hormone

PRC, Ang II und Aldo wurden in allen drei Parametern als Reaktion auf 0,9% NaCl und 3% NaCl in gleichem Maße unterdrückt, ohne signifikanten Unterschied zwischen den Interventionen. Während der Glukoseinfusion (90–150 min) kam es zu einer primären Abnahme, aber nach Beendigung der Infusion kehrten die Werte ohne insgesamt signifikante Veränderung auf die Ausgangswerte zurück (Abbildung 2).

Wirkungen von isotonischer 0,9 %iger Kochsalzlösung (■), hypertonischer 3 %iger Kochsalzlösung () und isotonische Glukose () auf Plasma-Renin (A), Plasma-Angiontensin II (B) und Plasma-Aldosteron (C)-Konzentrationen. Die Werte werden als Mittelwert ± SEM ausgedrückt. Das allgemeine lineare Modell (GLM) mit wiederholten Messungen innerhalb der Probanden war für alle drei Variablen signifikant. Der gepaarte t-Test wurde zum Vergleich innerhalb der Behandlungsgruppen bei 240 min nach der Infusion vs. basal verwendet. * p < 0,0001.

AVP änderte sich nicht als Reaktion auf 0,9% NaCl und Glukose, stieg jedoch nach 3% NaCl signifikant an, mit einem Maximum bei 150 Minuten und einem stetigen Abfall während der Nachinfusionsperiode (Abbildung 1C).

Blutdruck, Pulsfrequenz, GFR, p-Na, p-alb und p-osm

Tabelle 4 zeigt die absoluten Werte des systolischen und diastolischen Blutdrucks, der Pulsfrequenz, der GFR, des Plasmanatriums und des Plasmaalbumins während der Grundlinienperiode, der Infusionsperiode und der Postinfusionsperiode.

Der systolische Blutdruck war nach allen drei Infusionen gleich. There was a small difference in diastolic BP pattern during the examination day, but the changes were very small and might be by chance. During the examination day pulse rate increased slightly in response to 0.9% NaCl and 3% NaCl, while the heart rate increased to a higher extent in response to the glucose infusion (Table 4). The increase in pulse rate did not differ between 0.9% saline and 3% saline, but there was a difference in the relative increase in pulse rate between saline and glucose infusion (p < 0.01).

GFR increased slightly, although significantly, on the examination day. However the changes were very small (Table 4).

P-Na increased in response to both 0.9% NaCl and 3% NaCl with maximum after 150 minutes. In response to glucose p-Na decreased markedly after 150 minutes to a mean of 128.7 mmol/l (Table 4). The increase was higher after 3% NaCl compared to 0.9% NaCl and accordingly the changes after glucose were lower compared to saline.

P-alb decreased significantly in response to 0.9%, 3% NaCl and glucose infusions. The decline was significantly lower and sustained after both saline infusions compared to glucose, which is related to an expected increase in extracellular fluid.

P-osm increased slightly during 0.9% NaCl infusion, but remained unchanged at the end of the examination day. P-osm increased significantly in response to 3% NaCl, with a maximum of 293 mosm/kg and decreased significantly after glucose to 280 mosm/kg at 150 min. The changes in p-osm indicated that isotonic, hypertonic and hypotonic conditions were established (Figure 1D).

Fluid, sodium balance and body weight during the examination days

The average fluid administered intravenous was 1749 ml of 0.9% NaCl (SD 270), 555 ml of 3% NaCl (SD 90) and 1736 ml of glucose (SD 282). The cumulative water input was 3674 ml (SD 270), 2480 ml (SD 90) and 3661 ml (SD 282) respectively, as participants drank an additional 1925 ml of tap water each examination day. During the examination days the average total urine output was 1858 ml (SD 246) in subjects who received 0.9% NaCl, 984 ml (SD 202) in subjects who received 3% NaCl and 2682 ml (SD 351) in subjects who received glucose. The fraction of water excreted after 240 min was 51% when 0.9% NaCl was infused, 40% when 3% NaCl was infused and 73% when glucose was infused. The total amount of sodium infused was 269 mmol (SD 42) of 0.9% NaCl and 285 mmol (SD 46) of 3.0% NaCl. The cumulative sodium output at 240 min was 50 mmol (SD 16) after 0.9% NaCl, 54 mmol (SD 21) after 3% NaCl and 21 mmol (SD 9) after glucose. The fraction of sodium excreted after 240 min was 19% after both 0.9% and 3% NaCl infusions. This was accompanied by a significant increased bodyweight in response to 0.9% NaCl from 73.2 kg (SD 11.3) at baseline to 74.3 kg (SD 11.4) at the end of the study day [+1.1 kg (SD 0.39) p < 0.0001], in response to 3% NaCl from 73.3 kg (SD 11.6) at baseline to 74.1 kg (SD 11.7) at the end of the study day [+0.8 kg (SD 0.39) p < 0.0001] and to a smaller extent in response to glucose from 72.8 kg (SD 11.8) at baseline to 73.1 kg (SD12.0) at the end of the study day [+0.3 kg (SD 0.5) p <0.05].


How Long Does Weed Stay in Your System

Unfortunately, it is impossible to say EXACTLY how long weed stays in your system. We can only calculate the approximate length of time. What we do know is that the half life of THC metabolites in the human body ranges between 1 and 10 days.

Every case is different, though, and too many factors influence THC half life, so we can only approximate how long marijuana stays in the human body.

The length of time depends on such factors as the age and weight of the individual, personal metabolism, physical activity, and amount and potency of the weed. Infrequent users eliminate THC faster, while it will usually stay in the system of frequent users for a longer period of time.

Frequency of use The time THC stays in urine
Single use 2–3 days
Occasional use 4–7 days
Regular use 7–30 days

If you smoke marijuana occasionally, you have a good chance to pass a urine drug test in less than a week.

A person’s weight is also very important. THC accumulates in fat cells, so thin people have less space to store it. They also usually have faster metabolism. These two factors make it easier for them to beat a drug test.

Home Urine Test for Marijuana


Stop smoking weed, and test your urine in the morning every day until you see negative results. This is your personal detection time, but even this time can vary, if you change your smoking habits and lifestyle. Don’t trust a friend’s experience! Monitor your own THC levels, because everybody is different.


Hormonal disorders

It is of interest that the serum sodium concentration may be low (by as much as 130 mmol/L) in pregnant women owing to human chorionic gonadotropin-induced release of a hormone (relaxin) that is associated with a downward resetting of serum osmolality. 31

Hyponatremia can occur in the setting of adrenal (primary or secondary) insufficiency and hypothyroidism. 32 , 33 Therefore, serum levels of thyroid-stimulating hormone and random cortisol should be determined in confusing cases of hyponatremia and before a diagnosis of SIADH is made. Glucocorticoid deficiency increases water permeability in the collecting tubules. Elevated ADH levels have also been found in patients with glucocorticoid deficiency. 32 In patients with hypothyroidism, both ADH-mediated and intrarenal mechanisms have been implicated in the pathogenesis of hyponatremia. 33


Methoden

This study was approved by the Mayo Clinic Institutional Review Board.

GENOA cohort

The multi-phase Genetic Epidemiology Network of Arteriopathy (GENOA), a member of the Family Blood Pressure Program (FBPP), recruited non-Hispanic white hypertensive sibships from Rochester, Minnesota (MN), for linkage and association studies to investigate the genetic underpinnings of hypertension in phase I (1996–2001) [8]. The Genetic Determinants of Urinary Lithogenicity (GDUL) study (2006–2012) is an ancillary study conducted in Rochester, MN, GENOA cohort members [9]. Participants were invited to collect 24-h urine samples and complete a food frequency questionaire (FFQ, Viocare Technologies, Princeton, NJ, USA) [10]. Participants were excluded from this study if they were in endstage renal failure (stage 5 CKD). All other GENOA subjects were eligible. Of note, recruitment for the original GENOA study and the current GDUL ancillary study was not based on CKD status or on the presence (or absence) of urinary stones.

Study visit

After informed consent, participants completed at least one 24-h urine collection [11, 12] and the FFQ at a CKD and/or GDUL study visit. A total of 299 (42.7 %), 227 (32.0 %), and 183 (25.8 %) participants had a total of one, two, or three urine collections, respectively. For individuals with two or three urine collections, values were averaged for analysis. The mean time between the earliest and latest urine collections was 1.73 years (range = 0.9 to 3.6 years). The average time between the two GDUL collections was 22 days. Intraclass correlation coefficients (ICCs) for urine factors across collections revealed that the majority of urine measures were relatively stable across time. Urine osmolality ICC was 0.59 and urine volume ICC was 0.67. Participants also completed a detailed Kidney Stone Questionnaire (to assess stone forming status). Subjects completed the questionnaires at the time of a study visit, which was in general within 1 to 2 days of the urine collection.

Urine collection

Toluene (30 ml) was added as a preservative [13] to the collection bottle at the start of all 24-h collections.

Twenty-four-hour urine osmolality, volume, sodium, and potassium were measured in the Mayo Clinic Renal Testing Laboratory. Serum creatinine was assessed using a standardized enzymatic assay on a Roche Cobas chemistry analyzer (c311) (Roche Diagnostics Indianapolis, IN, USA) while cystatin C was measured using an immunoturbidimetric assay (Gentian Moss, Norway) that was traceable to an international reference material. Glomerular filtration rate (GFR) was independently estimated using cystatin C (eGFRCys) [14].

Descriptive statistics

Data management and statistical analyses were conducted in SAS version 9.3 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) [15]. Urine measures appeared to have relatively normal distributions thus, no variable transformations were applied. Values that were ≥4 standard deviations from the mean of any urine or diet measure were removed. The contribution of electrolytes to urine osmole load was estimated as 2 × (urine sodium + urine potassium), while urea contribution was calculated as the difference between the total osmole excretion and electrolyte contribution. Linear mixed effects models (LMM) that included sibship as a random intercept (to properly account for family structure) were used to test whether there were significant differences by sex for the urinary and diet measures.

Association testing

To account for the sibships, a randomly selected, independent subset of the GENOA cohort (one individual per sibship n = 414) was used for stepwise linear regression to determine the variables that were associated with each urinary measure. Variables available for selection included the following: weight, body mass index (BMI), smoking status (current or never smoker), diabetes status (yes/no), fasting blood glucose level, systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP), eGFRCys, diuretic loop use (yes/no), diuretic thiazide use (yes/no), and dietary variables from the FFQ including animal protein, sodium, water (including food-derived water), calcium, fructose, oxalate, total protein, and sucrose intakes. The entry criterion was P < 0.05, and the exit criterion was P > 0.10. Age, sex, and serum creatinine were forced into each model.

After model selection, LMM was performed on the full GENOA sample to assess significant predictors of the urinary measures, accounting for the sibship structure in GENOA. Interaction models were also conducted to assess interactions of age, sex, and weight (if weight was included in the model selection as a predictor) with the variables included in the models. Interactions were considered significant at an alpha level of 0.05.

Figures 1, 2, and 3 were created using a scatter plot of the variable of interest (age or urine volume) and an outcome variable (urine osmolality or total mOsm/day) to visualize the relationship between the two variables. Scatter plots were colored by gender, and linear mixed model regression lines were superimposed on the scatter plots controlling for sex and accounting for sibship structure. Lines were plotted by taking the intercept for males and the intercept for females, with the slope from the variable of interest. The beta estimate for sex is reported as the difference in outcome variable for males versus females with corresponding significance.

Effect of age on urine osmolality in males and females (age β = −5.00, P < 0.0001 sex β = 142.6, P < 0.0001)

Relationship between total urine osmole excretion and age in females and males (age β = −12.296, P < 0.0001 sex β = 272.633, P < 0.0001)

Relationship between urine osmolality and volume in females and males (volume β = −0.1597, P < 0.0001 sex β = 135.63, P < 0.0001)


Journal of Sports Medicine and Therapy

Javier Calderón Montero*

Physical and Sports Education, Research Group of the Physiology of Effort Laboratory, Spain

*Address for Correspondence: Javier Calderón Montero, Physical and Sports Education, Research Group of the Physiology of Effort Laboratory, Spain Tel: 512-400-0398 (or) 91-336-40-20 Email: [email protected]

Dates: Submitted: 14 December 2018 Approved: 31 January 2019 Veröffentlicht: 01 February 2019

So zitieren Sie diesen Artikel: Montero JC. Renal function during exercise and recovery. J Sports Med Ther. 2019 4: 008-015. DOI: 10.29328/journal.jsmt.1001037

Urheberrechte ©: © 2019 Montero JC. Dies ist ein Open-Access-Artikel, der unter der Creative Commons Attribution License vertrieben wird und die uneingeschränkte Verwendung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium erlaubt, vorausgesetzt, das Originalwerk wird ordnungsgemäß zitiert.

Abstrakt

This review paper analyzes the response of renal function during two types of exercise: 1) exercise of increasing intensity and 2) exercise of submaximal intensity and prolonged duration. During an effort of increasing intensity there is a decrease in renal blood flow that, theoretically, could compromise renal function. However, several studies seem to show that the kidney has self-regulatory mechanisms that allow maintaining the filtration fraction. On the other hand, ultra resistance exercises, such as ironman, are becoming more frequent. Knowing the renal response to this type of exercise is essential to apply knowledge to emergency situations such as dehydration or hyponatremia.

Einführung

The function of the kidneys in vertebrates is not limited to the plasma filtration process. Since the final result of renal function, urine, is practically water, electrolytes and waste substances, implies that the kidney plays a major role in the regulation of body fluids. The kidney intervenes with great precision on the extracellular fluid both quantitatively and qualitatively. For this you have two possibilities. First, the kidney is able to concentrate or dilute urine through complex mechanisms. Secondly, the kidney is the “target organ” of hormonal systems that play a decisive role in the formation of a concentrated or diluted urine.

Apart from this transcendental function in the control of hydroelectrolytic homeostasis, this double organ intervenes in the following general functions:

1. control of acid-base balance

2. the control of erythropoiesis, since it is the main organ in secreting erythropoietin, a hormone that stimulates the bone marrow

3. the control of calcium homeostasis, since it transforms 25 hydroxycholecalciferol, that is, into physiologically active vitamin D.

Thus, the magnitude of renal function transcends that corresponding to the formation of urine. However, in this revision work the indicated functions will not be addressed. Despite the importance of the renal function reviewed, it is paradoxical that the treatment given in the exercise physiology books. For example, in two books widely used in the field of exercise physiology [1,2] there are no specific sections related to renal function during exercise. What may be the reasons why this part of physiology has not been addressed, even in an elementary way, in the physiology texts of the exercise of frequent use? The reasons may be the following:

1. The kidney is a “silent” organ during physical exercise that does not intervene in the supply of oxygen and obtaining energy. This may determine that it is not necessary to study kidney function during exercise.

2. The complexity of the study of renal function during exercise, which is limited to the analysis of urine and inferring renal function.

However, these reasons are somewhat weak, since this body is primarily responsible for the quantitative and qualitative control of the extracellular fluid. The study of renal function during physical exercise and prolonged duration is essential to understand the participation of the kidney in the regulation of body fluids and the recovery process after training. Despite the aforementioned, some researchers have shown interest in the kidney-exercise relationship. Mainly, the interest in renal function during exercise can be grouped into two types of questions that, as often happens, allude to physiology and pathology and that are listed in the form of the following questions:

1ª) Does the reduction of FSR affect renal function during exercise? [3-6].

2) How does it participate in the kidney during efforts in which the loss of fluid is considerable? [7-11].

3ª) What is the origin of some of the renal alterations that athletes suffer? Are these alterations transitory or can they harm the athlete’s health in the long term, once he has left the competition? [3-6].

This review paper analyzes in a simple way the renal function in exercise and post-exercise situation based on the research carried out, fundamentally in two types of efforts:

Exercise of increasing intensity and short duration

The release of this acid can compromise the acid-base state. The importance of renal function lies in reversing the state of metabolic acidosis. This is not a simple process and requires time after the end of the exercise. Unfortunately, there are few articles that address the role of the kidney during recovery. An elementary search in medline (renal function AND post-exercise AND recovery in title / abstract) shows 3 articles, two of which [12,13] study renal function in resistance efforts.

In a simple way, table 1 shows the situation of imbalance that has occurred as a result of a high intensity exercise during a limited period of time. The analysis of the table allows us to ask the following questions:

Table 1: Some parameters of the acid-base state after intense exercise.
Reposo 25 % 50 % 75 % 100 %
PH 7,42 7,40 7,35 7,30 7,00
Exceso de bases (mEq/L) 0 193,3
Bicarbonato (mEq/L) 24 24 24 22 18

1ª) given the need to restore the acid base state to the resting situation, to what extent does renal function intervene? The situation of metabolic acidosis triggered by the release of acids into the bloodstream during intense exercise must be compensated in an elementary manner with the replacement of the “spent base” as a result of the plasma buffer.

2nd) inevitably, the restitution of spent bicarbonate determines the elimination of acids by urine. This elimination is done in a controlled manner by the kidney, mainly through the elimination of an acid, the ammonium ion (NH4 +)

2) Renal function during an exercise of submaximal intensity and prolonged duration.

Unlike the efforts of high intensity and short duration, in the efforts of resistance or ultra-resistance, the renal function aims to maintain the hydro-electrolytic balance, since there is loss of water and electrolytes by the main mechanism of heat removal, sweating. Table 2 shows the fluid losses during the exercise of high intensity and prolonged duration. The analysis of the data in this table suggests two relevant considerations:

Tabelle 2: Approximate loss of fluid at rest and exercise.
REPOSO EJERCICIO
Riñón 1400 ml 500 ml
Piel (transpiración) 350 ml 350 ml
Pulmón 350 ml 650 ml
Heces 200 ml 200 ml
Piel (sudoración) 100 ml 4000 ml

1ª) Reduction of urine volume (oliguria). Logically, it is an “intelligent” adaptation of the organism, because it preserves it from a loss of fluid that would lead to dehydration in a short time, due to loss of water and electrolytes due to sweating. Now, how is oliguria related to renal function?

2nd) the loss of fluid requires the immediate restitution of the quantitative and qualitative levels of the two corporal compartments, in order to return to homeostasis: what type of water and electrolyte replacement should be done?

Next, renal function is approached in these two forms of exercise in a simple way based on the understanding of the functional unit of the kidney: the nephron. Of the general, in the different studies that have approached the renal function during the exercise there are two ways: 1st) according to the different parts of the nephron, you can study the glomerular and tubular functions in relation to the exercise and 2nd) depending on the functions of renal function (filtration, reabsorption, excretion and elimination).

The renal function during the rising intensity exercise

In regulated efforts such as those carried out during conventional stress tests or in those performed at intervals and intensities above the value corresponding to the maximum oxygen consumption, the anaerobic energy yield increases, with the consequent production of a strong acid (pK = 3.86, [14]). The acid-base state during the exercise has been deeply studied from an elementary level to relatively deep physical-chemical explanations, so this section will be limited to explain the variations of the acid-base state from the renal perspective.

Lactic acid concentration / intensity ratio: It is amply demonstrated that the concentration of lactic acid in plasma increases as the intensity increases, experiencing an exponential increase from a certain load. Up to this value, known as the lactic threshold, the muscle is an excellent “buffer” of the acid load following the dissolution of the acid in water (LH + H2O = L- + H3O +), since it has a high difference of strong ions (SID). ) and a high concentration of anions (A-) [15]. However, when the production of lactic acid could exceed the capacity “cushioning” of the muscle, through a complex mechanism linked to transporters of monocarboxylic acids (MCT) [16], the “elimination” of the acid to the blood. Again, the cushioning capacity of this “liquid” fabric is remarkable. On the one hand, the erythrocytes have a high buffer capacity (high SID) and the fundamental function of hemoglobin. In addition, the high concentration of bases, mainly of sodium bicarbonate (LH + NaHCO3 = LNa + H2CO3), make the plasma an extraordinary buffer solution: 1) it transforms a strong acid into its corresponding salt and 2º) a weak acid is formed, which can be “managed” through an open system, the respiratory system.

However, from the lactic threshold the buffer capacity of the plasma is overcome by the production and elimination of lactic acid by the muscle. The consequence is the accumulation of lactic acid and consequently of H + (in fact of H3O +). Although the abandonment of an exercise of the aforementioned characteristics is multifactorial, when the activity of glycolysis is very high, the organism enters in a situation of acute metabolic acidosis, partially compensated with respiratory alkalosis. That is, it has ended with a situation of acid-base imbalance as indicated in table 1.

Role of the kidney during exercise and recovery: Renal function during exercise of increasing intensity and limited duration is double. On the one hand, the renal circulation is one of the circulatory zones where there is a restriction of the blood flow, allowing a derivation of the renal flow towards the active territories. On the other hand, it intervenes in the recovery of the triggered metabolic acidosis state (see above). Next, the current knowledge of these two functions is reviewed, with more information on the role of the kidney during exercise than in recovery.

Repercussion of renal flow bypass. Several authors [6,7], argue that during exercise there is a decrease in renal blood flow (RBF), renal plasma flow (RPF), glomerular filtration rate (GFR) and filtration fraction (FF). This reduction is an “intelligent” response to the mechanisms of cardiac output regulation. Indeed, not only with the increase in cardiac output is sufficient to supply the muscles during the exercise of increasing intensity. Redistribution of the largest volume of blood expelled in one minute is necessary. Considering that resting FSR is 20% of cardiac output (6 L / min) = 1200 ml / min), different authors have found decreases in FSR that vary considerably (15 to 60%). This is due to the study techniques, characteristics of the exercise and animal species studied. However, a reduction of 3% in cardiac output in maximal exercise (25 L / min) = 750 ml / min), would imply a reduction of 40% in relation to resting values. The reduction of FSR during intense physical exercise suggests that nephrons may be “damaged”.

The reduction of the FSR naturally implies a decrease in the RPF. However, the important thing and what has awakened the curiosity of the researchers is to know whether, despite this reduction, the glomerular filtration (FG) value is maintained. If this were to happen, it would necessarily imply an increase in the filtration fraction (FG / FPR). Again, the results are controversial, as some researchers have not observed variation in the FG, while others have recorded declines even of 50%. Therefore, the FF can be increased or maintained at the same value as at rest. In any case, how does the kidney regulate FG during exercise?

Mechanisms that could explain the variations of the FPR, FG and FF. Two mechanisms have been proposed to explain the response of the FG during the exercise Fallo F (1993), Johansson BL et al. 1987, McKelvie RS et al. 1989, Poortmans JR 1977: [6,10,17,18] Self-regulation and nervous regulation. The net effect of the mechanism of self-regulation would be a vasoconstriction of the efferent arteriole, which would make it possible to keep the GFR relatively constant despite the vasoconstriction of the afferent arteriole. Since the blood is “stagnant” in the glomerulus, glomerular patency would increase, favoring glomerular filtration. However, this may also be the reason for the appearance of pathological renal manifestations, such as the appearance of proteins, blood cells or both in urine, which is relatively frequent in background athletes. On the other hand, the action of the sympathetic vegetative nervous system, which causes a generalized vasoconstriction, would allow the derivation of the blood flow to the active territories and the modulation of the mechanism of self-regulation. Based on these two mechanisms, it is postulated that the combined effect of both is the maintenance of the filtration pressure and consequently of the glomerular filtration.

Intervention of renal function in restoring the acid-base balance. From a performance point of view, the post-exercise recovery process is essential to be able to “assimilate” training loads. However, documentation is scarce [9,19]. Therefore, the role of the kidney after intense exercise with a high production of lactic acid is here subjected to a more theoretical analysis than the result of contracted research.

After an exercise of the aforementioned characteristics, a state of metabolic acidosis has occurred (Table 1 and Figure 1). This imbalance of the acid-base state has an important renal compensation. The tubular function will increase to the purpose of: 1) reabsorb filtered bicarbonate (18 mM / L in table 2) formation of spent bicarbonate (go from 18 mM / L to 24 mM / L) and eliminate the acid produced by the urine. In a simple way these two functions are exposed and the reader is referred to the texts of human physiology for more information.

Abbildung 1:Resorption of fi ltered bicarbonate.

Resorption of filtered bicarbonate. At rest, this is a complex phenomenon in which most of the bicarbonate of the filtered bicarbonate is reabsorbed in the first part of the nephron (80%) and the rest in the last part of the nephron (20%). It seems coherent to think that after exercise the activity of the nephron is equivalent to the rest situation, so that the 18 mM / L that have remained as a consequence of the buffering of the lactic acid are completely reabsorbed. Naturally, it is unknown whether the proportions of reabsorption of the bicarbonate in the different parts of the nephron are maintained.

Formation of spent bicarbonate. With the reabsorption of the filtered bicarbonate becoming important, the formation of “new bicarbonate” (6 mM / L) is of paramount importance. Although the kidney is capable of forming new bicarbonate by means of two buffer systems, dibasic phosphate / monobasic phosphate (HPO42- / H2PO4-) and ammonia / ammonium ion (NH3 / NH4 +), the latter is the most important, since it is responsible for forming the 60% “new bicarbonate”. In an elementary way, the tubular cells have a high metabolic activity with glutamic acid, so that they release ammonium ion and keto-glutarate. The ammonium ion is released into the tubular fluid and consequently into the urine. Thus, 60% of the acid load, which would be released in the form of H + through the urine (pH urine), is released in the form of ammonium ion, avoiding a very high acid load in urine. The amount of acid that is not buffered by one of the two systems (HPO42- / H2PO4- or NH3 / NH4 +) are released as free protons and are measured through the pH of the urine.

Therefore, taking as an example the data shown in table 1, the tubular function:

1º) reabsorbs the 18 mM / L that have remained after the buffering of the lactic acid produced during the exercise.

2nd) formation of 6 mM / L in order to restore the normal concentration of bicarbonate (24 mM / l). As a result, a greater amount of titratable acidity (NH4 + and H2PO4-) and free protons in urine is eliminated by urine, that is, the pH of the urine decreases. The pH of the urine can decrease from 1 to 2 units with respect to the resting values ​​(around 6.0).

The renal function during the exercise of constant intensity and prolonged duration

Unlike exercise of increasing intensity and limited duration, during an exercise of relatively constant intensity and prolonged duration, the kidney participates in hydroelectrolytic conservation. Using logical reasoning it is feasible to think that kidney function has the purpose of counteracting the losses that are produced by other ways of eliminating the heat generated during this type of exercise. The most important form of heat removal in homothermal animals is sweating or equivalent forms of water loss by evaporation. As shown in table 2, the loss of water through sweating can reach 70% of the losses. Thus, during an exercise such as the ultra-marathon can produce oliguria (15 to 50%), although there may even be an increase in diuresis, due to multiple causes such as intensity, previous hydration, temperature, etc. Next, the role of renal function in this type of exercise is briefly discussed.

Unlike the role of the kidney during recovery, information regarding hydration and prolonged exercise is very abundant and, indirectly, renal function is deduced during this type of exercise. Thus, for example, doing an elementary search with the following terms “hydration AND exercise” in PubMed shows 1106 records and adding to the indicated search the term “renal function” the search is reduced to 53 records, when the search terms are found anywhere in the text. Therefore, then, I will rely not so much on the existing literature, but on common sense on the basis of physiology.

Functional sense of the tubular function for hydroelectrolytic control: The urine, in addition to decreasing its volume, would increase its osmolarity, when the mechanism of ADH-thirst is set in motion. However, the osmolarity of the urine during a physical effort can vary due to, among other reasons, to the state of previous hydration, to the rehydration during the same and to the environmental conditions (humidity and temperature). It has been found that the concentration of ADH in plasma increases at a certain intensity of effort, facilitating the reabsorption of water and salt. This seems an obvious effect, since, although the sweat is hypotonic with respect to the plasma, the “sodium loss” through the skin should not increase through the kidney. The stimulus for ADH secretion may be the result of a variation in osmolarity, total blood volume, or both. The increase in salt reabsorption contributes to the increase in aldosterone secretion and has a response similar to that of ADH. The mechanism by which aldosterone secretion is stimulated during physical exercise is not sufficiently clarified and could intervene: concentrations of other hormones, renin levels and potassium concentration in plasma.

However, a simple calculation determines that the oliguria does not have a purpose of water replacement. If we consider a reduction in urine volume of 1.5 ml / min by half (0.75 ml / min), it seems to be an important water saving. Now, if we value the clearance of free water, the question is not so clear. Under normal conditions this value is frequently negative. In this way, oliguria does not represent a great saving of water. For this reason, several authors [10,11,17,20-24], have proposed that more than in a quantitative sense, oliguria represents a qualitative “saving”, to be able to intervene in the cooling of the skin, evaporation and maintaining the flow to the muscles.

Figure 2 shows the results of a study [25] concerning osmolar clearance and free water in two circumstances: with or without water intake. The values ​​of osmolar clearance and free water before and after exercise have a very similar behavior, which suggests that voluntary ingestion does not seem to be effective in reducing the decrease in the ability to concentrate urine under the indicated experimental conditions.

Figur 2: Moment of determination.

Mechanism of regulation: Stress oliguria necessarily suggests an increase in the reabsorption of water and osmotically active electrolytes [6,17,23,24,26-28]. An increase in sodium reabsorption has been indicated. The increase in sympathetic activity, the increase in FF, the increase in the concentration of hormones whose target organ is the kidney (natriuretic factor, angiotensin, aldosterone and ADH) could intervene in the increase of salt reabsorption and, therefore, in the decrease in its elimination by urine. Studies in animals seem to indicate that, during exercise, sympathetic activity is the main determinant of the increase in salt reabsorption. The renin-angiotensin-aldosterone system increases its activity during exercise with direct effects of some of the components of the system on tubular salt reabsorption.

Practical applications: Given the information that the athletes have, alterations in the hydroelectrolytic state have also been recorded [11], such as: 1) positive free water clearance. This implies that a greater amount of water is eliminated than solutes, 2) hyponatremia. This alarming state is due to an exaggerated loss of sodium by sweating, accompanied or not by a difficulty in eliminating hypotonic urine and 3) difficulty in rehydration. These alterations are caused by renal impairment (decreased tubular sensitivity to hormones) or extra renal causes difficult to elucidate.

Another interesting aspect, related to the homeostasis of body fluids, is to know what type of drink is the most appropriate to ingest. A priori, to know the composition of the liquid necessary to balance the losses, it would be enough to know precisely the content of the sweat losses. In an unpublished study, commercial beverages with different mineral waters were compared, in relation to: mineral concentration, carbohydrate content and price. An important conclusion of the mentioned work, was that according to the indicated characteristics, the replacement was more economical and equally effective, by ingesting mineral water with a slight preparation. It follows, then, that any mineral water offers the same advantages as all the products that are currently marketed. Moreover, certain mineral waters offer other advantages from the point of view of health, which do not have those marketed.


Disorders of Mineral and Bone Metabolism in Chronic Kidney Disease

Keith A. Hruska , . Kameswaran Surendran , in Chronic Renal Disease , 2015

FGF23

FGF23 is the original phosphatonin ( phosphate excretion regulating hormone) discovered in studies of autosomal dominant hypophosphatemic rickets and oncogenic osteomalacia. 61,62 The principal hormonal functions identified for FGF23 are regulation of proximal tubular phosphate reabsorption, inhibition of CYP27B1, the 1α-hydroxylase synthesizing calcitriol in the proximal tubule, and stimulating the 25-hydroxyvitamin D3 24R-hydroxylase, 24-(OH) hydroxylase, CYP24A1. FGF23 levels are stimulated by mild renal injury 23,63 and progressively rise during the course of CKD due to increased secretion by osteocytes and decreased catabolism by the diseased kidney. FGF23 contributes to maintainance of phosphate homeostasis during early CKD and causes vitamin D deficiency through increased catabolism. Hormonal FGF23 is produced by osteocytes and osteoblasts, although it is expressed elsewhere in disease. 12

FGF23 levels strongly associate with clinical outcomes of CKD, 64 especially with the intermediate surrogate, left ventricular hypertrophy. 65 Extremely high FGF23 levels in CKD cause cardiac myocyte hypertrophy independent of klotho co-receptor function. 66 FGF23 represents direct bone–kidney, bone–parathyroid and bone–heart connections in the systems biology involved in the CKD-MBD.


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Bemerkungen:

  1. Ceaster

    der Kompetente Standpunkt, kognitiv.

  2. Tedman

    Natürlich cool, aber die Bedeutung dieses Wunders

  3. Bartalan

    Leichter gesagt als getan.



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