Клубочкова фільтрація
Ультрафільтрація води і низькомолекулярних компонентів із плазми крові відбувається через клубочковий фільтр. Цей фільтраційний бар'єр майже непроникний для високомолекулярних речовин. Процес ультрафільтрації обумовлений різницею між гідростатичним тиском крові, гідростатичним тиском у капсулі клубочка й онкотичним тиском плазми крові. Фільтруюча мембрана (фільтраційний бар'єр), через яку проходить рідина з просвіту капіляра в порожнину капсули клубочка, складається з трьох шарів: ендотеліальних клітин капілярів, базальної мембрани й епітеліальних клітин вісцерального (внутрішнього) листка капсули — подоцитів.
Клітини ендотелія стоншені, товщина цитоплазми бічних частин клітини менша 50 нм. У мембрані є круглі або овальні отвори (пори) розміром 50—100 нм, що займають до 30 % поверхні клітини. При нормальному кровотоці найбільш великі білкові молекули утворюють шар на поверхні пор і ускладнюють рух через них формених елементів крові і білків. Інші компоненти плазми крові і вода можуть вільно досягати базальної мембрани.
Базальна мембрана є однією з найважливіших складових частин фільтруючої мембрани клубочка. У людини товщина базальної мембрани 250—400 нм. Ця мембрана складається з трьох шарів: центрального і двох периферичних. Пори в базальній мембрані перешкоджають проходженню молекул діаметром більше 6 нм.
Важливу роль у визначенні розміру фільтрованих речовин відіграють щілинні мембрани між «ніжками» подоцитів. Ці епітеліальні клітини звернені в просвіт капсули ниркового клубочка і мають відростки— «ніжки», якими прикріплюються до базальної мембрани. Базальна мембрана і щілинні мембрани між цими «ніжками» обмежують фільтрацію речовин, діаметр молекул яких більше 6,4 нм. Тому в просвіт нефрона вільно проникає інулін (радіус молекули 1,48 нм, молекулярна маса близько 5200), фільтрується лише 22 % яєчного альбуміну (радіус молекули 2,85 нм, молекулярна маса 43 500), 3 % гемоглобіну (радіус молекули 3,25 нм, молекулярна маса 68 000) і менше 1 % сироваткового альбуміну (радіус молекули 3,55 нм, молекулярна маса 69 000).
Проходженню білків через клубочковий фільтр перешкоджають негативно заряджені молекули, що входять до складу базальної мембрани. Обмеження для фільтрації білків, що мають негативний заряд, обумовлено розмірами пор клубочкового фільтра і їх електронеГативністю. Таким чином, склад клубочкового фільтрату залежить від властивостей епітеліального бар'єра і базальної мембрани.
Рівень клубочкової фільтрації залежить від різниці між гідростатичним тиском крові (близько 44—47 мм рт. ст. у капілярах клубочка), онкотичним тиском білків плазми крові (близько 25 мм рт. ст.) і гідростатичним тиском у капсулі клубочка (близько 10 мм рт. ст.). Ефективний фільтраційний тиск, що визначає швидкість клубочкової фільтрації, складає 10—15 мм рт. ст. Фільтрація відбувається лише в тому випадку, якщо тиск крові в капілярах клубочків перевищує суму онкотичного тиску білків у плазмі і тиску рідини в капсулі клубочка.
Ультрафільтрат у порожнині клубочка практично не містить білків, але подібний плазмі за загальною концентрацією осмотично активних речовин: глюкози, сечовини, сечової кислоти, креатиніну й інших, отже, для розрахунку кількості фільтрованих речовин у клубочках необхідно враховувати, яка їхня частина може проходити з плазми в просвіт нефрона через гломерулярний фільтр. Вимірювання швидкості клубочкової фільтрації
Величина зміни швидкості фільтрації оцінюється по тому, як йде з плазми речови-на-маркер. Як міра цього переходу використовується коефіцієнт очищення — кліренс(від англ. «clear» — чистий, світлий).
Вимоги до речовини-маркера, кліренс якого дозволяє оцінити величину фільтрації:
— нетоксичність речовини;
— хороша його розчинність у воді;
— нездатність зв'язуватися з білками плазми або фільтраційної мембрани;
— здатність фільтруватися;
— нездатність реабсорбуватися і секретируватися.
Як такі речовини частіше використовують полімер фруктози — інулін. Отже, як показник фільтрації використовують кліренс, тобто оцінюють, скільки плазми очистилося від інуліну в одиницю часу, тобто профільтрувалося.
Розглянемо принцип очищення на прикладі виміру об'єму клубочкової фільтрації за допомогою інуліну. Визначення проводять на тлі постійної концентрації інуліну в крові. Для цього або постійно вводять цей полімер під час дослідження крові, або вводять його в надлишку.
Кількість інуліну, що профільтрувався в клубочках, (In) фільтрату добутку об'єму фільтрату (CIn) на концентрацію в ньому інуліну (вона дорівнює його концентрації в плазмі крові, РІп). Кількість інуліну, що виділилася за той же час із сечею дорівнює добутку об'єму екскретированної сечі (V) на концентрацію в ній інуліну (Ub).
Тому що інулін не реабсорбується і не секретирується, то кількість інуліну, що профільтрувався, (Сы- РІп) дорівнює кількості, що виділилась (V-UIn), звідки:
СІп= UIn'V/ PIn.
Ця формула є основою для розрахунку швидкості клубочкової фільтрації. Швидкість фільтрації рідини обчислюють у мл/хв; для зіставлення величини клубочкової фільтрації в людей різних маси тіла і росту її відносять до стандартної поверхні тіла людини (1,73 м2). У нормі в чоловіків в обох нирках швидкість клубочкової фільтрації на 1,73 м2 складає близько 125 мл/хв, у жінок — приблизно 110 мл/хв.
У здорової людини вода попадає в просвіт нефрона в результаті фільтрації в клубочках, реабсорбується в канальцях, і внаслідок цього концентрація інуліну зростає. Концентраційний показник інуліну UIn/PIn вказує, у скільки разів зменшується об'єму фільтрату при його проходженні по канальцях. Ця величина має важливе значення для судження про особливості обробки будь-якої речовини в канальцях, для відповіді на питання про те, чи піддається речовина реабсорбції чи секретирується клітинами ка-нальців. Якщо концентраційний показник даної речовини Х U /Рх менший, ніж одночасно обмірювана величина UIn /PIn, то це вказує на реабсорбцію речовини Хв канальцях. Якщо U /Рх більше, ніж UIn/PIn, то це вказує на його секрецію. Відношення концентраційних показників речовини Хта інуліну U /Рх : UIn /PIn називається екскреторною фракцією (EF).
Фактори, що впливають на величину фільтрації. Тому що Рфільтр залежить від Ргідр, Ронк, Ргідр фільтр, то будь-яка їхня зміна позначається на фільтрації і, у підсумку, на величині діурезу.
Розглянемо випадок припинення діурезу. Це може мати місце при: зниженні Ргідр при великій крововтраті, різкому зниженні загального тиску крові (колапс), звуженні судин у судинному клубочку через біль; ріст Ронк при підвищенні вмісту білків у плазмі, зневоднюванні організму при спразі, сильному потінні, блювоті, проносі; ріст Ргідр фільтр (неможливість відтоку з нирки при ниркових каменях, звуженнях сечовивідних шляхів при запаленнях, при пухлинах, що здавлює сечоводи, при їхньому перегині при зміщенні нирки).