Нервная и гуморальная регуляция скорости клубочковой ультрафильтрации

Клубочковая фильтрация - процесс фильтрации из плазмы крови, протекающей через капилляры клубочка в полость капсулы почечного клубочка воды и растворенных в плазме веществ (за исключением крупномолекулярных соединений). Фильтрация в клубочках осуществляется через поры эндотелия, базальную мембрану, щели между клетками эпителия внутренней стенки капсулы.

Через почечный фильтр проходят молекулы, молекулярная масса которых не превышает 60 тысяч дальтон, при молекулярной массе от этого уровня до 70 тысяч дальтон (гемоглобин, альбумин) через поры базальной мембран проходят 1-3% молекул, молекулярная масса порядка 80 тысяч дальтон является абсолютным пределом для прохождения молекул через поры мембраны. Клубочковая фильтрация зависит от:

- Гидростатического давления крови в капиллярах клубочка (70 мм рт. ст.).

- Онкотического давления белков плазмы крови (20 мм рт. ст.).

- Давления в капсуле Шумлянского, т.е. от внутрипочечного давления-(15 мм.рт.ст.).

Клубочковая фильтрация обусловлена разностью между гидростатическим давлением в капиллярах и величинами онкотического и внутрипочечного давления. ФД = ГД - (ОД + ВД), где ФД - фильтрационное давление, ГД - гидростатическое давление, ОД - онкотическое давление крови, ВД - внутрипочечное давление. Фильтрационное давление составляет 70мм рт. ст - (20мм рт. ст. + 15мм рт. ст.) = 35 мм рт. ст. В 1 минуту через почки проходит около 1200 мл крови. При этом образуется 120 мл фильтрата (первичная моча), это скорость клубочковой фильтрации, в норме она составляет 11-125 мл/мин. За сутки образуется 150-170 л. первичной мочи. Содержание неорганических и органических веществ (за исключением белков) в первичной моче такое же, как и в плазме крови.

У мужчин ШФ составляет около 125 мл / мин, а у женщин - 110 мл / мин в расчете на 1,73 м2 поверхности тела. В фильтрат поступает примерно Vs плазмы, которая проходит через почку. Вследствие этого за сутки образуется 150-180 л фильтрата (первичной мочи). То есть вся плазма крови очищается почками 60 раз в сутки.

Регуляция скорости клубочковой фильтрации осуществляется за счет механизмов местной, нервной и гуморальной регуляции. Эффекторами регуляторных влияний являются гладкомышечные клетки приносящей и выносящей артериол, а также мезангиальные клетки и подоциты почечного тельца.

Местная регуляция. Два внутрипочечных механизма ответственны за ауторегеуляцию:

- Миогенная ауторегуляция определяется свойством гладкомышечных элементов приносящих артериол при растяжении сокращаться. Этот феномен назван феноменом Бейлиса – Остроумова в честь ученых, которые его открыли (в эксперименте и клинике).

- Канальцево-клубочковая обратная связь. При повышении скорости тока жидкости по канальцам и увеличении порции реабсорбированных Na+, Cl- в ЮГА увеличивается выработка аденозина, который местно обладает вазоконстрикторным эффектом, повышая сопротивление приносящей артериолы и, тем самым, снижает скорость клубочковой фильтрации.

Гуморальная регуляция. Существует целый ряд гормонов, обеспечивающих гуморальную регуляцию скорости клубочковой фильтрации. Среди них, в основном, вазоактивные вещества

Нервная регуляция. Механизмом нервной регуляции является рефлекс. Эфферентное звено представлено симпатическими адренергическими волокнами. Преганглионарный нейрон расположен в нижних сегментах грудного отдела спинного мозга, далее переключение происходит в симпатическом ганглии, а постганглионарное волокно подходит к приносящей и выносящей артериолам.

В центральное звено ренальных рефлексов входят: сосудодвигательный центр продолговатого мозга, гипоталамус, лимбическая система, кора. Ретикулярная формация модулирует активность этих структур.

Афферентное звено. Основные рефлексогенные зоны данных рефлексов:

- Барорецепторы – механорецепторы в областях высокого давления – дуге аорты и каротидном синусе (пример: ↑АД -↑СКФ).

- Волюморецепторы – периферические (устья полых вен, предсердия) и центральные (супраоптические и паравентрикулярные ядра гипоталамуса). (пример: ↑ОЦК - ↑СКФ).

- Хеморецепторы – периферические и центральны

Дата добавления: 2015-08-12 ; просмотров: 8511 . Нарушение авторских прав

• Физиология
  
• История физиологии
  
• Методы физиологии

Механизмы мочеобразовании. Фильтрация в клубочках

Мочеобразование происходит в нефронах, собирательных трубочках и протоках. Образование мочи состоит из трех последовательных процессов:

• фильтрации (в клубочках);
• реабсорбции;
• секреции (в канальцах, трубочках и протоках).

Формула мочеобразования выглядит следующим образом:

Скорость мочеобразования = Скорость фильтрации — Скорость реабсорбции + Скорость секреции.

Фильтрация в клубочках - первый этап мочеобразования, который заключается в переходе жидкости и растворенных в ней веществ из кровеносных капилляров клубочков в полость капсулы Шумлянского-Боумена.

Результатом фильтрации является поступление в полость капсулы жидкой части плазмы крови, практически не содержащей форменных элементов и почти лишенной белка. Эта жидкость, находящаяся в капсуле, называется клубочковым фильтратом или первичной мочой. Содержание минеральных ионов и низкомолекулярных органических веществ (например, глюкозы, аминокислот), которые в крови не связаны с белками, в клубочковом фильтрате близко к их концентрации в плазме крови. Исключение составляют некоторые низкомолекулярные вещества (кальций и жирные кислоты), которые частично связаны с белками и в таком виде не способны к свободной фильтрации.

Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) — количество первичной мочи, образующееся в почках в единицу времени.

Скорость клубочковой фильтрации определяется двумя основными факторами:

• коэффициентом фильтрации (К_ф) в клубочках, зависящим от проницаемости клубочкового фильтра и площади поверхности капилляров;
• фильтрационным давлением (ФД), действующим на компоненты крови.

Формула скорости клубочковой фильтрации

У взрослого здорового человека скорость клубочковой фильтрации составляет приблизительно 150-180 л/сут (или в среднем 110 мл/мин у женщин и 125 мл/мин у мужчин) и поддерживается на постоянном уровне:

СКФ = К_ф • ФД.

Важную роль в определении объема фильтрации играет проницаемость клубочкового фильтра — чем она выше, тем больше объем фильтрата. Проницаемость клубочкового фильтра определяется размером пор (фенестр, отверстий) в базальной мембране (в ней они наименьшие по сравнению с другими структурами и составляют около 8 им, или 80 А), наличием отрицательного заряда на его структурах, а также величиной и зарядом фильтруемых веществ. Клубочковый фильтр свободно проницаем для низкомолекулярных неорганических и органических веществ (с молекулярной массой менее 70 000 Дальтон) и размерами менее 4 нм. Вода, минеральные соли, водорастворимые витамины, мочевина, глюкоза, многие пептиды и низкомолекулярные белки плазмы крови в значительной степени фильтруются и определяют состав первичной мочи. Фильтрация органических молекул массой более 7000 Дальтон прогрессивно уменьшается по мере увеличения их размеров. Молекулы массой более 70 000 Дальтон и вещества, связанные с ними, практически не попадают в первичную мочу. Фильтрация высокомолекулярных веществ ограничивается также отрицательным зарядом структур клубочкового фильтра. Так, заряженный отрицательно белок плазмы крови альбумин, имеющий молекулярную массу 69 000 Дальтон и размеры 6 нм, фильтруется в очень малых количествах (0,02%) от его содержания в плазме крови. При повреждении структур клубочкового фильтра (увеличении размеров нор, снижении или утрате клубочковым фильтром своего отрицательного заряда) происходит увеличение фильтрации белков и выделение их с мочой (протеинурия).

Площадь клубочкового фильтра также имеет существенное значение для скорости клубочковой фильтрации — чем она больше, тем больше объем первичной мочи. Суммарная площадь клубочковых фильтров составляет 1,5-2,0 м 2 .

Основной силой, обеспечивающей перемещение из крови клубочковых капилляров в просвет капсулы нефрона фильтруемых веществ, является фильтрационное давление (ФД). Оно представляет собой разность между гидростатическим давлением крови (ГД_К) в капиллярах клубочков и суммой гидростатического давления первичной мочи (ГД ) в капсуле Шумлянского — Боумена и онкотического давления плазмы крови (ОД_к):

ФД = ГД_К — (ГД_ПМ + ОД_к) = 70 — (18 + 32) = 20 мм рт. ст.

Гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка определяется теми же факторами, что и артериальное давление крови, и является основной силой, которая способствует фильтрации. У здорового человека оно составляет около 60- 70 мм рт. ст. и практически не зависит от колебаний системного артериального давления благодаря механизмам саморегуляции почечного кровотока (см. выше). ГД_ПМ в капсуле Шумлянского — Боумена и ОД_к в капиллярах клубочка препятствуют фильтрации. ГД_ПМ в капсуле нефрона составляет приблизительно 18 мм рт. ст. В норме ОД_к составляет около 32 мм рт. ст. и зависит от концентрации белков в плазме крови. Содержание белков в капиллярах клубочков существенно повышается вследствие большого объема фильтрации: до 20% плазмы, проходящей через почки. Таким образом, ФД, необходимое для обеспечения должной скорости клубочковой фильтрации, составляет около 20 мм рт. ст.

При повышении ОД (из-за увеличения содержания белков в плазме крови и снижении кровотока в почке) или повышении ГД_ПМ (закупорка мочевыводящих путей) фильтрационное давление и клубочковая фильтрация снижаются, что приводит к уменьшению образования первичной мочи.

Несмотря на большую скорость клубочковой фильтрации, достигающую 180 л/сут, объем выводимой из организма конечной мочи обычно составляет у здорового взрослого человека 1,0-1,5 л (нормальные колебания суточного диуреза составляют от 0,5 до 2,0 л). Значительное количество образуемого фильтрата (178,5-179 л) подвергается обратному всасыванию (реабсорбции) в канальцах, собирательных трубочках и протоках почек (табл. 1).

Таблица 1. Фильтрация, реабсорбции и выделение почками различных веществ

Величина СКФ не является постоянной, так как под влиянием многих факторов могут меняться и grad P_ф и К_ф.

Самый мощный фактор регуляции фильтрации – включение определенного количества нефронов. Из всех имеющихся в почках нефронов, в норме функционально активна лишь 1/3, 2/3 являются резервом почек.

Регуляция СКФ осуществляется за счет механизмов местной, нервной и гуморальной регуляции. Эффекторами регуляторных влияний являются гладкомышечные клетки приносящей и выносящей артериол, а также мезангиальные клетки и подоциты почечного тельца.

Местная регуляция. Два внутрипочечных механизма ответственны за ауторегеуляцию:

1. Миогенная ауторегуляция определяется свойством гладкомышечных элементов приносящих артериол при растяжении сокращаться. Этот феномен назван феноменом Бейлиса – Остроумова в честь ученых, которые его открыли (в эксперименте и клинике).

2. Канальцево-клубочковая обратная связь. При повышении скорости тока жидкости по канальцам и увеличении порции реабсорбированных Na + , Cl - в ЮГА увеличивается выработка аденозина, который местно обладает вазоконстрикторным эффектом, повышая сопротивление приносящей артериолы и, тем самым, снижает скорость клубочковой фильтрации.

Данные механизмы – миогенная ауторегуляция и канальцево-клубочковая обратная связь – обеспечивают поддержание нормального уровня фильтрации при колебаниях системного давления крови от 80 до 200 мм рт.ст.

Местную регуляцию обеспечивают, помимо аденозина, некоторые аутокоиды – местно действующие БАВ. В клетках почечного тельца обнаружены рецепторы более чем к 20 вазоактивным веществам. Например ПГЕ₂, брадикинин могут ↑ СКФ, вызывая вазодилятацию почечных артериол и релаксацию мезангиальных клеток.

Гуморальная регуляция. Существует целый ряд гормонов, обеспечивающих гуморальную регуляцию СКФ. Среди них, в основном, вазоактивные вещества (Код. 41.4.).

Нервная регуляция. Механизмом нервной регуляции является рефлекс.

Эфферентное звено представлено симпатическими адренергическими волокнами. Преганглионарный нейрон расположен в нижних сегментах грудного отдела спинного мозга, далее переключение происходит в симпатическом ганглии, а постганглионарное волокно подходит к приносящей и выносящей артериолам. В состоянии покоя симпатическая активность выражена слабо. При симпатической активации (например, при эмоциональном напряжении или интенсивной физической нагрузке) происходит снижение скорости клубочковой фильтрации вследствие сужения выносящей и более выраженное сужение приносящей артериол.

Симпатические адренергические волокна иннервируют и ЮГА почки, регулируя через β-адренорецепторы выработку фермента ренина. Ренин запускает работу ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), важный компонент которой – гормон ангиотензинII (АТ-II), обладает комбинированной афферентной и эфферентной вазоконстрикцией, что мало изменяет СКФ. Однако, под влиянием более высокой концентрации АТ-II – скорость клубочковой фильтрации снижается за счет сокращения мезангиальных клеток почечного тельца и, следовательно, снижения площади фильтрационной поверхности, а также за счет сужения афферентной артериолы.

В центральное звено ренальных рефлексов входят:

Сосудодвигательный центр продолговатого мозга, гипоталамус, лимбическая система, кора. Ретикулярная формация модулирует активность этих структур.

Основные рефлексогенные зоны данных рефлексов.

1. Барорецепторы – механорецепторы в областях высокого давления – дуге аорты и каротидном синусе. (Пример: ↑АД -↑СКФ).

2. Волюморецепторы – периферические (устья полых вен, предсердия) и центральные (супраоптические и паравентрикулярные ядра гипоталамуса). (Пример: ↑ОЦК - ↑СКФ).

3. Хеморецепторы – периферические и центральные. (Пример: Гипоксия - ↓СКФ).

Рассмотрим какие почечные механизмы регуляции включаются в комплексе при снижении артериального давления после кровопотери (Код. 41.5.).

Регуляция клубочковой фильтрации. Количество фильтрата (первичной мочи) меняется в зависимости от проницаемости клубочкового фильтра и эффективного фильтрационного давления. При этом нервные и гуморальные влиянии фильтрацию могут осуществляться через регуляцию гидростатического давления в клубочковых капиллярах.

Нервная регуляция. Величина гидростатического давления крови в капиллярах клубочка может меняться при изменении тонуса приносящей и выносящей артериол. Так, при повышении тонуса приносящей артериолы количество крови, поступающее в клубочковые капилляры, снижается, гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка падает, уменьшается величина фильтрационного давления и клубочковой фильтрации. При повышении тонуса выносящей артериолы отток крови из клубочковых капилляров замедляется, гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка повышается, а фильтрационное давление и скорость клубочковой фильтрации возрастают.

Такое избирательное влияние на тонус гладких мышц приносящей и выносящей артериол может оказывать симпатическая нервная система. При небольшом повышении тонуса симпатической нервной системы происходит сужение выносящей артериолы и усиление клубочковой фильтрации. При значительной активации симпати­ческой нервной системы происходит сужение приносящей артериолы и резкое уменьшение скорости клубочковой фильтра­ции. Этот механизм лежит в основе значительного снижения мочеобразования при сильных болевых воздействиях на организм (болевая анурия).

Гуморальная регуляция. Связана со способностью некоторых гормонов и биологически активных веществ изменять тонус артериол клубочка и величину гидростатического давле­ния крови в клубочковых капиллярах.

Вазоконстрикторы норадреналин, вазопрессин, ангиотензин-И, тромбоксан, эндоте­лии вызывают сужение приносящей артериолы и резкое уменьшение скорости клубочковой фильтрации.

Вазодилататоры: предсердный натрийуретический гормон, простагландины, простациклин, оксид азота вызывают расширение приносящей артериолы и увеличение клубочковой фильтрации

Большинство из вышеперечисленных вазоактивных веществ секретируется в самих клубочках, в клетках юкстагломерулярного аппарата, и в качестве паракринных факторов участвует в регуляции процесса клубочковой фильтрации, гормон мозгового вещества надпочечников адреналин может по-разному влиять на процесс фильтрации, что зависит от концентрации в плазме крови. В низких концентрациях адреналин увеличивает скорость клубочковой фильтрации и мочеобразование вследствие сужения преимущественно выносящей артериолы. В высоких концентрациях адреналин вызывает сужение приносящей артериолы и уменьшение клубочковой фильтрации.

Регуляция канальцевой реабсорбции и секреции. Регуляция канальцевой реабсорбции и секреции осуществляется, таким образом, в дистальных отделах нефрона с помощью гуморальных механизмов, т.е. находится под контролем различных гормонов.

Проксимальная реабсорбция в отличие процессов переноса веществ в дистальных канальцах и собирательных трубочках не подвергается такому тщательному контролю со стороны организма, поэтому ее часто называют облигатной реабсорбцией. В настоящее время установлено, что интенсивность облигатной реабсорбции может изменяться под влиянием некоторых нервных и гуморальных воздействий. Так, возбуждение симпатической нервной системы ведет к увеличению реабсорбции ионов Na + , фосфатов, глюкозы, воды клетками эпителия проксимальных канальцев нефрона. Ангиотензин также способен вызывать увеличение скорости проксимальной реабсорбции ионов Na + .

Интенсивность проксимальной реабсорбции зависит от величины клубочковой фильтрации и возрастает с увеличением скорости клубочковой фильтрации, что носит название клубочково-канальцевое равновесие. Механизмы сохранения этого равновесия до конца не изучены, однако известно, что они относятся к внутрипочечным регуляторным механизмам и их осуществление не требует дополнительных нервных и гумо­ральных влияний со стороны организма.

В дистальных канальцах и собирательных трубочках почки осуществляется, главным образом, реабсорбция воды и ионов, выраженность которой зависит от водно-электролитного баланса организма. Дистальная реабсорбция воды и ионов называется факультативной и контролируется антидиуретическим гормоном, альдостероном, предсердным натрийуретическим гормоном.

Влияние гормонов на мочеобразование и выделение

антидиуретический гормон (вазопрессин)

Вызывает увеличение реабсорбции воды, снижение диуреза и повышение концентрации образующейся мочи. Таким образом, способствует сохранению воды в организме. При снижении выработки образуется большое количество гипотоничной мочи (несахарный диабет); потеря жидкости с мочой может привести к обезвоживанию организма.

вызывает увеличение реабсорбции ионов Na + , воды и повышение секреции ионов К +

Предсердный натрийуретический гормон

увеличение клубочковой фильтрации и уменьшение реабсорбции ионов Na + и воды в дистальных отделах нефрона, вследствие чего происходит усиление процесса мочеобразования и выведение из организма избытка воды, снижает продукцию ренина и альдостерона, что дополнительно тормозит дистальную реабсорбцию ионов Na + и воды.

Объем выделяемой мочи (диурез) при обычном водном режиме составляет 1–1,5 л в сутки, однако этот показатель может колебаться в широких пределах в зависимости от ряда условий. Минимальный суточный объем мочи, достаточный для выведения азотсодержащих продуктов обмена веществ, составляет около 400 мл (олигурия). Выведение более 2 л мочи в сутки при обычном питьевом режиме называется полиурией.

В состав мочи входят различные минеральные и низкомо­лекулярные органические вещества: электролиты (ионы Na + , К + , Са , С1 - и др.), конечные продукты белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин, аммиак), продукты гниения белков в кишечнике (фенол, индол, скатол), пигменты (уробилин и урохром) и ряд продуктов обмена.

В физиологических условиях глюкоза в моче обычно отсутствует, а белок может содержаться в незначительном количестве (не более 100 мг в суточном объеме мочи). При различных патологических состояниях в моче появляются глюкоза (глюкозурия), белок (протеинурия), ацетон, билирубин, желчные кислоты.

В моче здорового человека при микроскопии осадка можно обнаружить не более 3—4 лейкоцитов в поле зрения у мужчин и не более 4—6 — у женщин. Эритроциты в осадке мочи в норме не обнаруживаются (допускается наличие единичных эритроцитов в препарате). При различных заболеваниях почек и мочевыводящих путей в моче увеличивается содержание лейкоцитов (пиурия) и эритроцитов (гематурия).

Часто в осадке мочи выявляются эпителиальные клетки из различных отделов мочевыводящего тракта. Обнаружение бактерий в моче (бактериурия) может быть связано с ее внешним загрязнением либо с инфекционными заболеваниями почек и мочевыводящих путей. Наличие в осадке мочи различных солей может иметь место при мочекаменной болезни. При этом фосфаты придают осадку мочи беловатый цвет, ураты -розовый, мочевая кислота выпадает в виде кристаллического осадка кирпично-красного цвета.

Мочевыделение и мочеиспускание.

По выводным моча протокам поступает в почечную лоханку. Мышечная стенка лоханки способна периодически сокращаться, в результате чего порция мочи продвигается в мочеточник. Движение мочи в мочеточниках по направлению к мочевому пузырю происходит вследствие перистальтических сокращений гладких мышц их стенок.

При медленном поступлении мочи в мочевой пузырь его стенки растягиваются. Однако это не вызывает повышения тонуса гладкомышечных клеток и давление мочи в мочевом пузыре практически не изменяется. Когда объем мочи достигает 150—200 мл, напряжение гладких мышц стенки пузыря воз­растает, давление мочи в нем повышается, возбуждаются механорецепторы стенки пузыря, возникает позыв к мочеиспусканию. При более быстром заполнении мочевого пузыря порывы к мочеиспусканию возникают чаще, так как быстрое растяжение гладких мышц вызывает более эффективное раздражение механорецепторов стенки пузыря.

При раздражении механорецепторов стенки мочевого пузыря афферентные нервные импульсы поступают в крестцовые отделы спинного мозга (Эц—Sjv), где находится непроизвольный спинальный центр мочеиспускания, а также в ствол мозга, гипоталамус и кору больших полушарий, что обеспечивает ощущение позыва к мочеиспусканию и позволя­ет произвольно контролировать этот акт. В процессе мочеиспускания под влиянием парасимпатического тазового нерва происходит сокращение гладких мышц стенки мочевого пузыря. Непроизвольный гладкомышечный сфинктер мочевого пу­зыря и произвольный сфинктер мочеиспускательного канала, образованный поперечно-полосатыми мышцами, расслабляются. Давление мочи в мочевом пузыре повышается и происходит его опорожнение.

Клубочковая фильтрация

Процесс клубочковой ультрафильтрации (далее просто фильт­рация) осуществляется под влиянием физико-химических и биоло­гических факторов через структуры гломерулярного фильтра, нахо­дящегося на пути выхода жидкости из просвета капилляров клубоч­ка в полость капсулы.

Гломерулярный фильтр

Гломерулярный фильтр состоит из 3-х слоев: эндотелия капилляров, базальной мембраны и эпителия висцераль­ного листка капсулы или подоцитов.

Эндотелий капилляров прони­зан отверстиями диаметром до 100 нм, что позволяет свободно про­ходить через них воде с растворенными в ней веществами, но не форменным элементам крови. На поверхности эндотелия находится особая выстилка — гликокаликс, мешающая доступу форменных элементов и крупных молекул к лежащей под эндотелием базальной мембране.

Эпителий висцераль­ного листка капсулы или подоцитов. Третий слой фильтра образован отростками подоцитов, между кото­рыми остаются щелевые диафрагмы с диаметром пор около 10 нм, поры покрыты гликокаликсом, оставляющим отверстия радиусом около 3 нм. Эта часть фильтра также несет отрицательный заряд. Поскольку подоциты содержат внутри отростков — педикул актомиозиновые миофибриллы, они могут сокращаться и расслабляться, действуя как микронасосы, откачивающие фильтрат в полость кап­сулы. Эта активность подоцитов составляет один из биологических факторов обеспечения процесса фильтрации, к числу которых от­носится также сокращение и расслабление мезангиалъных клеток, изменяющих тем самым площадь поверхности клубочкового фильтра.

Физико-химические факторы обеспечения фильтрации представ­лены отрицательным зарядом структур фильтра и фильтрационным давлением, являющимся основной причиной фильтрационного про­цесса.

Фильтрационное давление

Фильтрационное давление — это сила, обеспечивающая движение жидкости с растворенными в ней веществами из плазмы крови капилляров клубочка в просвет капсулы. Эта сила создается гидро­статическим давлением крови в капилляре клубочка. Препятству­ющими фильтрации силами являются онкотическое давление белков плазмы крови (т.к. белки почти не проходят через фильтр) и дав­ление жидкости (первичной мочи) в полости капсулы клубочка. Таким образом, фильтрационное давление (ФД) представляет собой разность между гидростатическим давлением крови в капиллярах (Рг) и суммой онкотического давления плазмы крови (Ро) и давления первичной мочи (Рм) в капсуле: ФД = Рг -(Ро + Рм). Гидроста­тическое давление крови в капиллярах клубочка высокое, примерно 65-70 мм рт.ст., т.е. почти в 2 раза выше, чем в капиллярах других тканей. Это связано,
во-первых, с тем, что капилляры клубочка находятся близко к аорте (короткие почечные и внутрипочечные артерии), и,
во-вторых, — диаметр приносящих артериол клубочка больше, чем у выносящих.
Гидростатическое давление изменяется при сдвигах соотношения диаметров приносящей и выносящей ар­териол, что является ведущим механизмом регуляции процесса фильтрации. Онкотическое давление белков плазмы крови составляет около 25-30 мм рт.ст., а давление первичной мочи в капсуле — примерно 15-20 мм рт.ст. Таким образом, ФД составляет в среднем: 70 — (30+20) = 20 мм рт.ст.

Скорость Клубочковой фильтрации

Основной количественной характеристикой процесса фильтрации является Скорость Клубочковой фильтрации (СКФ).

СКФ — это объем ультрафильтрата или первичной мочи, образующийся в почках за единицу времени.

Величина СКФ зависит от нескольких факторов:

1) от объема крови, точнее плазмы, проходящей через кору почек в единицу времени, т.е. почечного плазмотока, составляющего в среднем у здорового человека массой 70 кг около 600 мл в мин;

2) фильтрационного давления, обеспечивающего сам процесс фильтра­ции;

3) фильтрационной поверхности, которая равна примерно 2-3% от общей поверхности капилляров клубочка (1,6 м) и может меняться при сокращении подоцитов и мезангиальных клеток;

4) массы действующих нефронов, т.е. числа клубочков, осуществля­ющих процесс фильтрации в определенное время.

СКФ поддерживается в физиологических условиях на довольно постоянном уровне (несмотря на изменения системного артериаль­ного давления) за счет механизмов ауторегуляции.

К числу механизмов ауторегуляции от­носятся:

1) миогенная ауторегуляция тонуса приносящих артериол по принципу феномена Бейлиса-Остроумова (см.главу 7);

2) изме­нение соотношения тонуса приносящих и выносящих артериол клу­бочка;

3) активация внутрипочечных гуморальных факторов регуля­ции почечного кровообращения (ренин-ангиотензинной системы, кининов, простагландинов);

4) изменения числа функционирующих нефронов.

Первые два механизма поддерживают постоянство крово­тока в клубочках и фильтрационное давление;

третий — кроме этого, меняет площадь фильтрационной поверхности и функции подоцитов,

четвертый — определяет конечный суммарный эффект ауторегуляции СКФ в органе.

Определение скорости клубочковой фильтрации

клиренс инулина, коэффициент очищения

Поскольку инулин в организме отсутствует, для определения СКФ его необходимо капельно вводить в кровоток, создавая постоянную концентрацию. Это затрудняет исследование, поэтому в клинике обычно используют эндогенное вещество креатинин, концентрация которого в крови довольно стабильна. Клиренс эндогенного креатинина получил название пробы Реберга. Сравнивая клиренс инулина с клиренсом других веществ, определяют процессы, участвующие в выделении этих веществ с мочой. Если клиренс определенного ве­щества равен клиренсу инулина, значит вещество выделяется почка­ми только путем фильтрации в клубочках. Если клиренс вещества больше клиренса инулина, следовательно, вещество выделяется не только за счет фильтрации, но и секрецией эпителием канальцев. Если клиренс вещества меньше, чем у инулина, — вещество после фильтрации реабсорбируется в канальцах.

— В норме СКФ составляет у мужчин около 125 мл/мин, а у жен­щин — 11О мл/мин.

— В сутки образуется около 180 л первичной мочи, а за 25 мин фильтруется примерно 3 л плазмы крови, т.е. весь циркулирующий ее объем.

— За сутки этот объем плазмы крови фильтруется, т.е. очищается, примерно 60 раз.

— Так как объем ко­нечной мочи около 1,5 л в сутки, очевидно, что из объема первич­ной мочи за это время всасывается в канальцах обратно в кровь примерно 178,5 л жидкости.

Поскольку первичная моча (клубочковый ультрафильтрат) образу­ется из плазмы крови, по своему составу она близка плазме, почти полностью лишенной белков. Так, в ультрафильтрате такое же как в плазме крови количество аминокислот, глюкозы, мочевины, креатинина, свободных ионов и низкомолекулярных комплексов. В связи с тем, что белки-анионы не проникают через клубочковый фильтр, для сохранения мембранного равновесия Доннана (равен­ства произведений концентрации противоположно заряженных ионов электролитов, находящихся по обе стороны мембраны) в первичной моче оказывается на 5% больше концентрация анионов хлора и бикарбоната и, пропорционально меньше концентрация катионов натрия и калия. В первичную мочу проходит небольшое количество наиболее мелких молекул белка —менее 3% гемоглобина и 0,01% альбуминов.

Регуляция СКФ осуществляется за счет нервных и гуморальных влияний

Независимо от природы, регулирующие факторы влияют на СКФ за счет изменения:

1) Tонуса артериол клубочков и, соот­ветственно, объемного кровотока (плазмотока) через них и величины фильтрационного давления;

2) Tонуса мезангиальных клеток и фильтрационной поверхности;

Нервные влияния реализуются вазомоторными ветвями почечных нервов, преимущественно симпатической приро­ды, обеспечивающими изменение соотношения тонуса приносящих и выносящих артериол клубочков. Кроме того, симпатические влияния на юкстагломерулярные клетки через бета-адренорецепторы стиму­лируют секрецию ренина и тем самым реализуют ангиотензинный механизм регуляции фильтрации (спазм выносящих и(или) принося­щих артериол). Гуморальные факторы (табл. 12.4) могут как увеличи­вать, так и уменьшать клубочковую фильтрацию через три описан­ных выше механизма, причем эффекты вазопрессина реализуются через V-1-рецепторы (глава 5). Важнейшую роль играет ауторегуляция коркового кровотока в почке.