Jakie siły wpływają na filtrację kłębuszkową?
Tylko niewielka część, około 1/5 (20%) krwi, która dostaje się do kłębuszków nerkowych, przechodzi proces filtracji; pozostałe 4/5 docierają do naczyniowego naczynia włosowatego przez tętniczkę odprowadzającą. Jeśli cała krew, która dostanie się do kłębuszków, zostanie przefiltrowana, w tętniczce odprowadzającej znajdziemy odwodnione skupisko białek osocza i krwinek, które nie będą już mogły wydostać się z nerki.
W razie potrzeby nerka ma zdolność do zmiany procentowej objętości osocza przefiltrowanej przez kłębuszki nerkowe; ta pojemność jest wyrażona przez termin frakcja filtracyjna i zależy od tego wzoru:
Frakcja filtracyjna (FF) = szybkość filtracji kłębuszkowej (VFG) / frakcja przepływu osocza nerkowego (FPR)
W procesach filtracji, oprócz struktur anatomicznych analizowanych w poprzednim rozdziale, w grę wchodzą także bardzo ważne siły: niektóre sprzeciwiają się temu procesowi, inne sprzyjają, zobaczmy je szczegółowo.
- Ciśnienie hydrostatyczne krwi płynącej w naczyniach włosowatych kłębuszków sprzyja filtracji, a tym samym wyciekowi cieczy z fenestrowanego śródbłonka w kierunku kapsułki Bowmana; ciśnienie to zależy od przyspieszenia grawitacji nałożonego na krew przez serce i drożność naczyń, tak że im większe ciśnienie tętnicze, tym większy nacisk krwi na ściany kapilarne, a więc na ciśnienie hydrostatyczne. Kapilarne ciśnienie hydrostatyczne (Pc) wynosi około 55 mmHg.
- Ciśnienie koloidowo-osmotyczne (lub po prostu onkotyczne) jest związane z obecnością we krwi białek osocza; ta siła przeciwstawia się poprzedniej, przywołując ciecz w kierunku wnętrza kapilar, innymi słowy przeciwstawia się filtracji. Wraz ze wzrostem stężenia białka we krwi wzrasta ciśnienie onkotyczne i przeszkoda w filtracji; odwrotnie, w krwi ubogiej w białko ciśnienie onkotyczne jest niskie, a filtracja większa. Ciśnienie koloidowo-osmotyczne krwi płynącej w naczyniach włosowatych kłębuszków (πp) wynosi około 30 mmHg
- Ciśnienie hydrostatyczne filtratu zgromadzonego w kapsule Bowmana również przeciwdziała filtracji. Płyn, który filtruje z kapilar, musi w rzeczywistości przeciwstawiać się ciśnieniu już obecnemu w kapsułce, które ma tendencję do popychania go do tyłu.
Ciśnienie hydrostatyczne (Pb) wywierane przez ciecz nagromadzoną w kapsule Bowmana wynosi około 15 mmHg.
Dodanie sił opisanych powyżej pokazuje, że filtracji sprzyja ciśnienie ultrafiltracji netto (Pf) równe 10 mmHg.
Objętość przefiltrowanej cieczy w jednostce czasu nazywa się współczynnikiem filtracji kłębuszkowej (VFG). Zgodnie z przewidywaniami średnia wartość VFG wynosi 120-125 ml / min, co odpowiada około 180 litrom dziennie.
Szybkość filtracji zależy od:
- Ciśnienie ultrafiltracji netto (Pf): wynikające z równowagi między siłami hydrostatycznymi i koloidalno-osmotycznymi działającymi przez bariery filtracyjne.
ale także z drugiej zmiennej, zwanej
- Współczynnik ultrafiltracji (Kf = przepuszczalność x powierzchnia filtrująca), w nerkach 400 razy większy niż w innych okręgach naczyniowych; zależy od dwóch składników: powierzchni filtrującej lub powierzchni kapilar dostępnych do filtracji oraz przepuszczalności interfejsu, który oddziela kapilary od kapsułki Bowmana
Aby naprawić koncepcje wyrażone w tym rozdziale, możemy powiedzieć, że zmniejszenie współczynnika filtracji kłębuszkowej może zależeć od:
- zmniejszenie liczby funkcjonujących naczyń włosowatych kłębuszków
- zmniejszenie przepuszczalności funkcjonujących naczyń włosowatych kłębuszków, na przykład z powodu procesów zakaźnych, które osłabiają ich strukturę
- zwiększenie ilości cieczy zawartej w kapsule Bowmana, na przykład z powodu obecności niedrożności dróg moczowych
- wzrost koloidowo-osmotycznego ciśnienia krwi
- zmniejszenie ciśnienia hydrostatycznego krwi płynącej w naczyniach włosowatych kłębuszków
Wśród wymienionych, w celu regulacji szybkości przesączania kłębuszkowego, czynnikami najbardziej podatnymi na zmiany, a zatem poddanymi kontroli fizjologicznej, są ciśnienie koloidalne-osmotyczne, a przede wszystkim ciśnienie krwi w naczyniach włosowatych kłębuszków.
Ciśnienie koloidowo-osmotyczne i filtracja kłębuszkowa
Wcześniej podkreślaliśmy, że ciśnienie koloidalne osmotyczne wewnątrz naczyń włosowatych kłębuszków wynosi około 30 mmHg. W rzeczywistości wartość ta nie jest stała na wszystkich odcinkach kłębuszków, ale wzrasta wraz z przemieszczaniem się z przyległych segmentów do doprowadzającej tętniczki (początek naczyń włosowatych, 28 mmHg) do tych, które są zbierane w tętniczce odprowadzającej (koniec kapilary, 32 mmHg). Zjawisko to można łatwo wyjaśnić na podstawie postępującej koncentracji białek osocza we krwi kłębuszkowej, wynikającej z jego pozbawienia cieczy i substancji rozpuszczonych przefiltrowanych w poprzednich obszarach kłębuszków. Z tego powodu, wraz ze wzrostem współczynnika filtracji (VFG), ciśnienie onkotyczne krwi kłębuszkowej wzrasta stopniowo (pozbawione większych ilości płynów i substancji rozpuszczonych).
Oprócz VFG, wzrost ciśnienia onkotycznego zależy również od tego, ile krwi dociera do naczyń włosowatych kłębuszków (frakcja przepływu osocza nerkowego): jeśli osiągnie się niewiele, ciśnienie osmotyczne koloidu wzrasta w większym stopniu i odwrotnie.
Na ciśnienie koloidalne osmotyczne wpływa zatem frakcja filtracyjna:
- Frakcja filtracyjna (FF) = szybkość filtracji kłębuszkowej (VFG) / frakcja przepływu osocza nerkowego (FPR)
W normalnych warunkach przepływ krwi przez nerki (FER) wynosi około 1200 ml / min (około 21% pojemności minutowej serca).
Na ciśnienie koloidowo-osmotyczne ma również wpływ
- Stężenie białka w osoczu (które wzrasta w przypadku odwodnienia i zmniejsza się w przypadku niedożywienia lub problemów z wątrobą)
W krwi przybywającej do kłębuszków znajduje się znacznie więcej białek osocza, a im większe ciśnienie koloidalne osmotyczne we wszystkich segmentach naczyń włosowatych kłębuszków.
Ciśnienie tętnicze i filtracja kłębuszkowa
Widzieliśmy, jak ciśnienie hydrostatyczne, czyli siła, z jaką krew jest dociskana do ścian naczyń włosowatych kłębuszków, wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia tętniczego. Sugeruje to, że gdy wartości ciśnienia tętniczego zwiększają się, zwiększa się również szybkość filtracji.
Jak pokazano na wykresie, jeśli średnie ciśnienie tętnicze pozostaje w zakresie od 80 do 180 mmHg, współczynnik filtracji kłębuszkowej nie zmienia się. Ten ważny wynik uzyskuje się najpierw przez dostosowanie frakcji przepływu osocza nerkowego (FPR), korygując w ten sposób ilość krwi przechodzącej przez tętniczki nerkowe.
- Jeśli wzrasta oporność tętniczek nerkowych (tętniczki stają się węższe i mniej przechodzi przez krew), zmniejsza się przepływ krwi w kłębuszkach
- Jeśli opór tętniczek nerkowych maleje (tętniczki rozszerzają się, umożliwiając przejście większej ilości krwi), zwiększa się przepływ krwi w kłębuszkach
Wpływ odporności tętnic na szybkość przesączania kłębuszkowego zależy od tego, gdzie rozwija się ta oporność, zwłaszcza jeśli rozszerzenie lub zwężenie światła naczynia wpływa na tętniczki doprowadzające lub odprowadzające.
- Jeśli oporność tętniczek nerkowych doprowadzających do kłębuszków wzrasta, mniejsza ilość krwi przepływa poniżej niedrożności, dlatego ciśnienie hydrostatyczne kłębuszków jest zmniejszone, a szybkość filtracji maleje
- Jeśli opór tętniczek odprowadzających nerki do kłębuszków maleje, przed przeszkodą wzrasta ciśnienie hydrostatyczne, a wraz z nim zwiększa się również szybkość filtracji kłębuszkowej (przypomina to częściowo zamknięcie gumowej rurki palcem; obserwuje się, że przed blokowanie ścian rury pęcznieje ze względu na wzrost ciśnienia hydrostatycznego wody, która wypycha ciecz na ściany rury).
Podsumowanie koncepcji za pomocą formuł
| Oporność tętniczek doprowadzających | Odporność na tętnice tętnicze |
| ↓ R → ↑ Pc i ↑ VFG (↑ FER) | ↑ R → ↑ PC i ↑ VFG (↓ FER) |
| ↑ R → ↓ PC i ↓ VFG (↓ FER) | ↓ R → ↓ PC i ↓ VFG (ER FER) |
R = opór tętniczki - Pc = kapilarne ciśnienie hydrostatyczne - VFG = współczynnik filtracji kłębuszkowej - FER = nerkowy przepływ krwi | |
Podsumowując, podkreślamy, że wzrost VFG z powodu zwiększonej odporności tętniczek odprowadzających jest ważny tylko wtedy, gdy wzrost oporności jest niewielki. Jeśli porównamy opór odprowadzający tętnicę z kranem, zauważymy, że po wyłączeniu kranu - zwiększeniu oporu przepływu - zwiększa się szybkość filtracji kłębuszkowej. W pewnym momencie, kontynuując wyłączanie kranu, VFG osiąga maksymalny szczyt i powoli zaczyna się zmniejszać; jest to konsekwencją wzrostu ciśnienia koloidowo-osmotycznego krwi kłębuszkowej.
