Какие силы влияют на клубочковую фильтрацию?
Только небольшая часть, около 1/5 (20%) крови, которая попадает в почечные клубочки, проходит процесс фильтрации; оставшиеся 4/5 достигают перитубулярной капиллярной системы через эфферентную артериолу. Если вся кровь, поступающая в клубочек, отфильтрована, в эфферентной артериоле мы обнаружим обезвоженный кластер белков плазмы и клеток крови, которые больше не могут выходить из почки.
При необходимости почка может изменять процент объема плазмы, отфильтрованного через почечные клубочки; эта емкость выражается термином фильтрующей фракции и зависит от этой формулы:
Фракция фильтрации (FF) = скорость клубочковой фильтрации (VFG) / фракция почечного плазменного потока (FPR)
В процессах фильтрации, помимо анатомических структур, проанализированных в предыдущей главе, в игру вступают также очень важные силы: некоторые выступают против этого процесса, другие одобряют его, давайте рассмотрим их подробнее.
- Гидростатическое давление крови, текущей в клубочковых капиллярах, способствует фильтрации, таким образом, утечка жидкости из фенестрированного эндотелия к капсуле Боумена; это давление зависит от ускорения силы тяжести, налагаемого на кровь сердцем, и от проходимости сосудов, так что чем больше артериальное давление и тем больше сила крови на стенках капилляров, следовательно, при гидростатическом давлении. Капиллярное гидростатическое давление (Pc) составляет около 55 мм рт.
- Коллоидно-осмотическое давление (или просто онкотическое) связано с наличием белков плазмы в крови; эта сила противостоит предыдущей, напоминая жидкость внутрь капилляров, другими словами, она против фильтрации. По мере увеличения концентрации белка в крови повышается онкотическое давление и препятствие для фильтрации; наоборот, в крови с низким содержанием белка онкотическое давление низкое, а фильтрация выше. Коллоидно-осмотическое давление крови, текущей в клубочковых капиллярах (πp), составляет около 30 мм рт.
- Гидростатическое давление фильтрата, накопленного в капсуле Боумена, также противостоит фильтрации. Жидкость, которая фильтруется из капилляров, должна фактически противостоять давлению, уже присутствующему в капсуле, что имеет тенденцию отталкивать ее назад.
Гидростатическое давление (Pb), оказываемое жидкостью, накопленной в капсуле Боумена, составляет около 15 мм рт.
Сложение только что описанных сил показывает, что фильтрации способствует чистое давление ультрафильтрации (Pf), равное 10 мм рт.
Объем отфильтрованной жидкости в единицу времени называется скоростью клубочковой фильтрации (VFG). Как и предполагалось, среднее значение VFG составляет 120-125 мл / мин, что равно примерно 180 литрам в день.
Скорость фильтрации зависит от:
- Чистое давление ультрафильтрации (Pf): в результате баланса между гидростатическими и коллоидно-осмотическими силами, действующими через фильтрационные барьеры.
но также из второй переменной, называемой
- Коэффициент ультрафильтрации (Kf = проницаемость х фильтрующей поверхности) в почках в 400 раз больше, чем в других сосудистых районах; зависит от двух компонентов: поверхности фильтрации или площади поверхности капилляров, доступных для фильтрации, и проницаемости поверхности раздела, которая отделяет капилляры от капсулы Боумена
Чтобы исправить концепции, изложенные в этой главе, можно сказать, что снижение скорости клубочковой фильтрации может зависеть от:
- уменьшение количества функционирующих клубочковых капилляров
- снижение проницаемости функционирующих клубочковых капилляров, например, из-за инфекционных процессов, которые разрушают их структуру
- увеличение жидкости, содержащейся в капсуле Боумена, например, из-за наличия закупорки мочевыводящих путей
- повышение коллоидно-осмотического артериального давления
- снижение гидростатического давления крови, текущей в клубочковых капиллярах
Среди перечисленных в целях регулирования скорости клубочковой фильтрации наиболее подверженными изменениям факторам, которые подвергаются физиологическому контролю, являются коллоидно-осмотическое давление и, прежде всего, кровяное давление в гломерулярных капиллярах.
Коллоидно-осмотическое давление и клубочковая фильтрация
Ранее мы подчеркивали, что коллоидно-осмотическое давление внутри клубочковых капилляров составляет примерно 30 мм рт. В действительности это значение не является постоянным на всех участках клубочков, но увеличивается при переходе от смежных сегментов к афферентным артериолам (начало капилляров, 28 мм рт. Ст.) К тем, которые собираются в эфферентных артериолах (конец капилляры, 32 мм рт. ст.) Это явление легко объяснимо на основании прогрессирующей концентрации белков плазмы в клубочковой крови, в результате лишения ее жидкостей и растворенных веществ, отфильтрованных в предыдущих трактах клубочков. По этой причине, когда скорость фильтрации (VFG) увеличивается, онкотическое давление клубочковой крови постепенно увеличивается (будучи лишенным большего количества жидкостей и растворенных веществ).
Помимо VFG, повышение онкотического давления также зависит от того, сколько крови достигает клубочковых капилляров (фракция почечного плазменного потока): если мало достигается, коллоидно-осмотическое давление увеличивается в большей степени, и наоборот.
Поэтому на коллоидно-осмотическое давление влияет фракция фильтрации:
- Фракция фильтрации (FF) = скорость клубочковой фильтрации (VFG) / фракция почечного плазменного потока (FPR)
При нормальных условиях почечный кровоток (ЧОК) составляет около 1200 мл / мин (около 21% сердечного выброса).
Коллоидно-осмотическое давление также зависит от
- Концентрация белка в плазме (которая увеличивается в случае дегидратации и уменьшается в случае недоедания или проблем с печенью)
В кровь поступает гораздо больше белков плазмы, поступающих в клубочки, и тем выше коллоидно-осмотическое давление во всех сегментах клубочковых капилляров.
Артериальное давление и клубочковая фильтрация
Мы видели, как гидростатическое давление, то есть сила, с которой кровь проталкивается к стенкам клубочковых капилляров, увеличивается с увеличением артериального давления. Это говорит о том, что при увеличении значений артериального давления скорость фильтрации также повышается.
Как показано на графике, если среднее артериальное давление остается в пределах значений от 80 до 180 мм рт.ст., скорость клубочковой фильтрации не изменяется. Этот важный результат достигается, прежде всего, путем корректировки доли почечного плазменного потока (FPR), таким образом корректируя количество крови, проходящей через почечные артериолы.
- Если сопротивление почечных артериол увеличивается (артериолы сужаются и меньше крови проходит), клубочковый кровоток уменьшается
- Если резистентность почечных артериол уменьшается (артериолы расширяются, позволяя проходить большему количеству крови), то клубочковый кровоток увеличивается
Влияние артериолярного сопротивления на скорость клубочковой фильтрации зависит от того, где развивается это сопротивление, особенно если расширение или сужение просвета сосуда влияет на афферентные или эфферентные артериолы.
- Если сопротивление почечных артериол, чувствительных к клубочкам, увеличивается, меньше крови течет ниже обструкции, поэтому гидростатическое давление в клубочках снижается, а скорость фильтрации уменьшается
- Если сопротивление эфферентных почечных артериол на клубочках уменьшается, перед обструкцией повышается гидростатическое давление, и вместе с этим увеличивается скорость клубочковой фильтрации (это похоже на частичную закупорку резиновой трубки пальцем, наблюдается, что выше по течению от обструкция стенок трубки набухает из-за повышения гидростатического давления воды, которая толкает жидкость к стенкам трубки).
Подводя итог концепции с формулами
| Устойчивость к афферентным артериолам | Устойчивость к эфферентным артериолам |
| ↓ R → ↑ Pc и ↑ VFG (↑ FER) | ↑ R → ↑ Pc и ↑ VFG (↓ FER) |
| ↑ R → ↓ Pc и ↓ VFG (↓ FER) | ↓ R → ↓ Pc и ↓ VFG (ER FER) |
R = сопротивление артериолы - Pc = капиллярное гидростатическое давление - VFG = скорость клубочковой фильтрации - FER = почечный кровоток | |
В заключение мы подчеркиваем, что увеличение VFG из-за повышенной резистентности эфферентных артериол действительно только тогда, когда это увеличение резистентности является скромным. Если мы сравним эфферентное артериальное сопротивление с отводом, отметим, что при отключении отводчика - повышении сопротивления потока - скорость клубочковой фильтрации увеличивается. В определенный момент, продолжая закрывать кран, VFG достигает максимального пика и медленно начинает уменьшаться; это является следствием повышения коллоидно-осмотического давления клубочковой крови.
