Клубочковая фильтрация

Результатом клубочковой фильтрации является образование из крови первичной мочи. Образование первичной мочи происходит в капсуле нефрона. Жидкая часть крови поступает из капилляров клубочка в капсулу по многочисленным порам под действием гидростатического давления крови. Вместе с водой в капсулу профильтровываются низкомолекулярные вещества: соли, мочевина, мочевая кислота, глюкоза, аминокислоты, витамины, микроэлементы, инсулин, креатинин, индикан, уробилин и другие пигменты. Вещества, имеющие молекулярный вес более 70 тыс. углеродных единиц не могут пройти через поры между кровеносным капилляром и полостью капсулы. Поэтому белки плазмы крови не проходят в первичную мочу и притягивают к себе воду, уменьшают её фильтрацию. Кроме того, фильтрации препятствует гидростатическое давление первичной мочи в капсуле. Следовательно, эффективное фильтрационное давление равно гидростатическому давлению крови (70 мм рт. ст.) за вычетом онкотического давления крови (30 мм рт. ст.) и гидростатического давления первичной мочи: 70 – (30 + 20) = 20 мм рт. ст..

Таким образом, состав первичной мочи по содержанию неорганических и органических веществ (за исключением крупномолекулярных) полностью соответствует плазме крови.

Инсулин и креатинин не реабсорбируются обратно в кровь, и поэтому, по их концентрации в конечной мочи можно судить об интенсивности фильтрации, чем и пользуются в клинических и экспериментальных исследованиях.

Клубочковая фильтрация за счет саморегуляторных механизмов обеспечивает постоянное количество первичной мочи. Механизмы саморегуляции направлены на сохранение параметров, определяющих эффективное фильтрационное давление. Гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка сохраняется постоянным при изменении системного давления от 70 до 180 мм рт. ст. Сохранение постоянного кровяного давления в капиллярах обусловлено сокращением или расслаблением прекапиллярных сфинктеров при изменении системного давления крови. Происходит миогенная регуляция сохранения постоянства кровотока без участия нервной системы и гормонов. Миогенная регуляция хорошо выражена в корковых нефронах и отсутствует в юкстамедуллярных нефронах, располагающихся на границе коркового и мозгового вещества почки.

Онкотическое давление является жесткой константой организма. Поэтому в условиях нормы онкотическое давление не изменяет скорость и количество образующейся первичной мочи.

Постоянство гидростатического и онкотического давления крови определяет неизменность гидростатического давления первичной мочи и, следовательно, величины эффективного фильтрационного давления.

Если же силы, способствующие образованию мочи, возрастают (увеличение гидростатического или снижение онкотического давлений крови), то это приводит к увеличению гидростатического давления первичной мочи и, как следствие, к сохранению на постоянном уровне скорости клубочковой фильтрации.

Обязательная реабсорбция и секреция в проксимальных извитых канальцах

Результатом этого этапа является уменьшение на 70 % количества первичной мочи, полное обратное всасывание в кровь полезных для метаболизма веществ и выделение из крови в мочу продуктов метаболизма. Постоянство обязательной реабсорбции определяется в основном постоянством количества первичной мочи и неизменной активностью ферментов в этой части нефрона.

В проксимальных извитых канальцах реабсорбируется 70 % воды и солей. Реабсорбция катион солей (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) происходит против градиента концентрации, активно с использованием энергии АТФ. Отрицательно заряженные анионы притягиваются положительно заряженными катионами, и за счет электростатических сил поступают из мочи в кровь пассивно (Cl⁻ и HCO₃⁻ вслед за Na⁺ и K⁺; SO₄⁻, PO₄⁻ вслед за Ca²⁺ и Mg²⁺). Вода всасывается из первичной мочи в кровь пассивно вслед за солями по осмотическому градиенту.

Основной ион, определяющий осмотическое давление, и, следовательно, реабсорбцию воды, Na⁺ входит в эпителиальные клетки пассивно, по градиенту концентрации, а затем выбрасывается активно с другой стороны клетки Na⁺,K⁺-АТФ-азой. Суммарно, на весь переход Na⁺ из мочи в кровь затрачивается небольшое количество энергии, так как разность потенциалов между мочой и кровью равна только 1 мВ. Это связано с особенностью заряда мембран эпителиальной клетки. Обращенная в сторону канальца нефрона апикальная мембрана имеет заряд 69 мВ, а обращенная в сторону кровеносного капилляра базальная мембрана имеет заряд 70 мВ.

Ионы K⁺ реабсорбируются активно на апикальной мембране и затем выходят в кровь за счет диффузии. Механизмы реабсорбции Са²⁺, Mg²⁺, SO₄⁻, PO₄⁻ сходны с механизмами реабсорбции Na⁺, K⁺ и Cl⁻.

В проксимальных извитых канальцах полностью обратно всасываются в кровь глюкоза, аминокислоты, низкомолекулярные белки, витамины, микроэлементы. Всасывания этих веществ в кровь происходит в большинстве случаев с помощью облегченной диффузии или активно с затратой энергии макроэргических фосфатов. Облегченная диффузия заключается в переносе через апикальную мембрану в цитоплазму почечной эпителиальной клетки веществ совместно с ионами Na⁺. Из эпителиальной клетки в кровь вещества поступают через базальную мембрану с помощью диффузии по градиенту концентрации. Реабсорбция этих веществ может осуществляться пассивно через апикальную и базальную мембраны эпителиальных клеток при увеличении концентрации этих веществ в моче после реабсорбции воды из канальцев нефрона.

При определенной концентрации вещества в крови, которая называется порогом выведения, вещества эти, названные пороговыми не могут полностью реабсорбироваться и часть профильтровавшихся веществ оказывается в конечной моче. К пороговым веществам относится глюкоза, которая в норме (3,8 – 7,1 ммоль/л в крови) фильтруется, а затем полностью реабсорбируется. При увеличении её концентрации в крови выше значения 7,1 ммоль/л часть глюкозы не успевает реабсорбироваться. Нереабсорбировавшаяся глюкоза выделяется с мочой из организма. Выделение глюкозы с мочой называется глюкозурией.

Реабсорбция в проксимальных извитых канальцах сочетается с секрецией некоторых веществ из крови в мочу. Секреция необходима для удаления из организма с мочой высокомолекулярных продуктов обмена веществ, которые не смогли профильтроваться из крови в первичную мочу. Эпителиальные клетки активно секретируют из крови холин, парааминогиппуровую кислоту, видоизмененные молекулы лекарственных веществ.

Кроме того, эпителиальные клетки поглощают из первичной мочи глютамин и с помощью фермента глютаминазы расщепляют его на глютаминовую кислоту и аммиак. Затем аммиак выделяется в мочу и выносится из организма в виде аммонийных солей. Таким образом, азот распавшегося в организме белка выделяется с мочевиной и мочевой кислотой за счет фильтрации и в виде аммиака за счет секреции.

В эпителиальных клетках ферментом карбоангидразой расщепляется угольная кислота Н₂СО₃. Ионы НСО₃⁻ всасываются в кровь за счет электростатического притяжения их Na⁺ и K⁺ , что способствует щелочной реакции крови. Ионы Н⁺ секретируются в мочу и, соединяясь с профильтровавшимися молекулами Na₂HPO_4, удаляются с мочой в виде NaH₂PO₄. Удаление ионов Н⁺ из крови с мочой предотвращает организм от закисления. Этим же объясняется кислая реакция конечной мочи (pH = 4,5-6,5).

Если на входе в проксимальный извитой каналец первичная моча практически не отличается от состава жидкой части крови, то на выходе из этой части нефрона состав мочи становится специфическим. Пороговые вещества (глюкоза, аминокислоты) перешли обратно в кровь. К моче добавились высокомолекулярные продукты обмена, аммиак и ионы Н⁺, которые сделали её реакцию кислой, в отличие от слабощелочной реакции крови. Кроме того, общее количество мочи значительно уменьшилось.

Постоянство результата обязательной реабсорбции и секреции в этой части нефрона определяется постоянством количества первичной мочи, постоянством почечного кровотока и неизменностью активности ферментов почечного эпителия.