Клубочковая фильтрация в почках. Состав первичной мочи. Факторы, определяющие интенсивность клубочковой фильтрации.
Клубочковая фильтрация (КФ) представляет собой ультрафильтрацию воды и низкомолекулярных компонентов плазмы через клубочковый фильтр. В клинической практике оценивается скорость процесса, т. е. клубочковая фильтрация в единицу времени. В норме скорость клубочковой фильтрации составляет 100-120 мл/мин, т. е. приблизительно 20% от величины почечного плазмотока ежеминутно подвергается процессу ультрафильтрации в почечных клубочках.
Фильтрация в клубочках - процесс пассивный. Он происходит под влиянием гидростатического давления, создаваемого работой сердца. Во время ультрафильтрации из капилляра в капсулу клубочка переходит жидкая часть плазмы крови с растворенными в ней низкомолекулярными веществами, а в просвете капилляра остаются белки и крупномолекулярные компоненты.
Скорость клубочковой фильтрации определяется следующими факторами:
коэффициентом ультрафильтрации, который зависит от проницаемости капилляров и общей фильтрующей поверхности капилляров;
гидростатическим давлением в почечных капиллярах, которое в значительной степени определяется величиной системного АД;
величиной коллоидно-осмотического (онкотического) давления, которое создается белками плазмы, не проникающими через почечный фильтр, и которое противодействует процессу фильтрации.
Процессу КФ, так же как и почечному кровотоку, свойствен феномен ауторегуляции, т. е. способность сохранять постоянство фильтрации при колебаниях системного АД в пределах от 90 до 190 мм рт. ст. Способность к ауторегуляции клубочковой фильтрации обеспечивает постоянство процесса мочеобразования.
Снижение мочеотделения выявляется при уменьшении системного АД ниже 90 мм рт. ст. Анурия вследствие снижения фильтрации развивается лишь при падении систолического АД низке 50 мм рт. ст.
Образование мочи начинается с фильтрации капиллярами клубочков большого количества жидкости в капсулу Боумена. Как и другие капилляры, сосуды клубочка относительно непроницаемы для белков, поэтому профильтрованная жидкость, называемая первичной мочой, практически не содержит белка, она также свободна от всех клеточных элементов, включая эритроциты.
Концентрации других составляющих первичной мочи, включая большинство солей и органических молекул, схожи с содержанием этих веществ в плазме. Исключениями из правил являются несколько низкомолекулярных веществ, таких как кальций и жирные кислоты, не способные к свободной фильтрации вследствие частичной связи с белками плазмы. Почти половина кальция в плазме и большая часть жирных кислот связаны с белками, поэтому эти вещества не проходят через почечный фильтр.
Капилляры клубочка отличает значительно больший, по сравнению с другими, объем фильтрации вследствие высокого уровня гидростатического давления и значительного Кф В среднем СКФ у взрослого человека составляет 125 мл/мин или 180 л/сут. Часть плазмы, которая подвергается фильтрации в почках (фракция фильтрации), составляет величину 0,2. Это означает, что 20% плазмы, проходящей через почки, фильтруется в клубочках.
Фракцию фильтрации рассчитывают по формуле: Фракция фильтрации = СКФ/Объем плазмотока через почку. Мембрана капилляров клубочков — трехслойная (у других капилляров — двуслойная) и состоит из: (1) эндотелия капилляра; (2) базальной мембраны; (3) слоя эпителиальных клеток (подоцитов), окружающих наружную поверхность базальной мембраны капилляров. Эти слои, соединенные вместе, создают фильтрационный барьер, который, несмотря на трехслойность, способен пропускать в сотни раз больше воды и растворенных веществ, чем в обычном капилляре. Даже при высоких темпах фильтрации мембрана клубочков непроницаема для белков.
Высокие параметры фильтрации в мембране клубочка отчасти обусловлены ее особенностями. Эндотелий капилляров содержит тысячи небольших отверстий, называемых фенестрами, схожих по строению с фенестрированными капиллярами, обнаруженными в печени. Несмотря на значительный размер фенестр, эти отверстия непроницаемы для белков, т.к. эндотелиоцитам присущ отрицательный заряд, препятствующий проникновению белков.
Окруженная эндотелием базальная мембрана содержит сеть фибрилл коллагена и протеогликанов, между волокнами сети имеются большие промежутки, через которые могут проникать вода и небольшие молекулы растворенных веществ. Базальная мембрана успешно препятствует фильтрации белков плазмы — отчасти за счет высокого отрицательного заряда, связанного с протеогликанами.
Завершающая часть мембраны клубочка представлена слоем эпителиальных клеток, образующих прерывистую наружную выстилку клубочка. Эти клетки образуют отростки в виде ножек, оплетающих наружную поверхность капилляров. Между ножками расположены промежутки, называемые продольными порами, через которые перемещается первичная моча. Эпителиальные клетки, которые также заряжены отрицательно, дополнительно ограничивают фильтрацию белков. Таким образом, проникновение белков в первичную мочу предотвращается с помощью всех слоев мембраны клубочка.
Состав первичной мочи
Первичная моча по своему составу представляет собой плазму, практически лишённую белков. А именно, количество креатинина, аминокислот, глюкозы, мочевины, низкомолекулярных комплексов и свободных ионов в ультрафильтрате совпадает с их количеством в плазме крови. Из-за того, что клубочковый фильтр не пропускает белки-анионы, для поддержания мембранного равновесия Доннана (произведение концентраций ионов с одной стороны мембраны равно произведению их концентраций с другой стороны) в первичной моче концентрация анионов хлора и бикарбоната становится примерно на 5 % больше и, соответственно, пропорционально меньше концентрация катионов натрия и калия, чем в плазме крови. В ультрафильтрат попадает небольшое количество одних из самых мелких молекул белка — почти 3 % гемоглобина и около 0,01 % альбуминов.
Факторы, определяющие интенсивность клубочковой фильтрации
В физиологических условиях величина клубочковой фильтрации изменяется в зависимости от психического и физического состояния обследуемого, состава пищи, степени гидратации, времени суток и т. д. Однако колебания показателя происходят в нормальных или близких к норме пределах. С увеличением возраста величина клубочковой фильтрации постепенно снижается (примерно на 1% в год после 40 лет).
В патологических условиях скорость клубочковой фильтрации, как правило, снижается. Снижение клубочковой фильтрации свидетельствует об уменьшении фильтрационной функции почек, развивающейся вследствие уменьшения массы действующих нефронов. При уменьшении клубочковой фильтрации до 50- 30 мл/мин и ниже развивается азотемия и уремия. Снижение скорости клубочковой фильтрации может быть обусловлено и гемодинамическими факторами - гипотонией, шоком, гиповолемией, дегидратацией, выраженной сердечной недостаточностью. Повышение внутрипочечного давления в результате затруднений в оттоке мочи и при возрастании венозного давления в почке также сопровождается падением скорости клубочковой фильтрации.
Повышение величины фильтрации наблюдается на ранних этапах развития сахарного диабета, гипертонической болезни, системной красной волчанки, нефротического синдрома.
Для определения скорости клубочковой фильтрации в клинической практике применяется метод клиренса. В качестве маркеров используют инулин, эндогенный и экзогенный креатинин, ЭДТА - вещества, которые фильтруются в почечных клубочках и не реабсорбируются и не секретируются почечными канальцами.