fyziológie

Glomerulárna filtrácia

Aké sily ovplyvňujú glomerulárnu filtráciu?

Iba malá časť, asi 1/5 (20%) krvi, ktorá vstupuje do renálnych glomerulov, podlieha procesu filtrácie; zvyšné 4/5 dosahujú peritubulárny kapilárny systém cez eferentnú arteriolu. Ak je všetka krv, ktorá vstupuje do glomerulu, filtrovaná, v eferentnej arteriole nájdeme dehydratovaný zhluk plazmatických proteínov a krvných buniek, ktorý už nemôže unikať z obličiek.

V prípade potreby má oblička schopnosť meniť percento plazmatického objemu filtrovaného cez glomeruly obličiek; táto kapacita je vyjadrená termínom filtračná frakcia a závisí od tohto vzorca:

Frakcia filtrácie (FF) = rýchlosť glomerulárnej filtrácie (VFG) / frakcia renálneho plazmatického toku (FPR)

Vo filtračných procesoch, okrem anatomických štruktúr analyzovaných v predchádzajúcej kapitole, vstupujú do hry aj veľmi dôležité sily: niektorí sú proti tomuto procesu, iní ho uprednostňujú, pozrime sa na ne podrobne.

  • Hydrostatický tlak krvi prúdiacej v glomerulárnych kapilárach podporuje filtráciu, teda únik kvapaliny z fenestrovaného endotelu smerom k Bowmanovej kapsule; tento tlak závisí od zrýchlenia gravitácie uloženého na krv srdcom a cievnou priechodnosťou, takže čím väčší je arteriálny tlak a tým väčší je tlak krvi na stenách kapilár, teda pri hydrostatickom tlaku. Kapilárny hydrostatický tlak (Pc) je približne 55 mmHg.
  • Koloidno-osmotický tlak (alebo jednoducho onkotický) je spojený s prítomnosťou plazmatických proteínov v krvi; táto sila je v protiklade s predchádzajúcou, odvolávajúc sa na kvapalinu smerom dovnútra kapilár, inými slovami je proti filtrácii. Ako sa zvyšuje koncentrácia proteínov v krvi, onkotický tlak a obštrukcia zvyšovania filtrácie; naopak, v krvi chudobnej na proteíny je onkotický tlak nízky a filtrácia je vyššia. Koloidno-osmotický tlak krvi prúdiacej v glomerulárnych kapilárach (πp) je približne 30 mmHg
  • Hydrostatický tlak filtrátu nahromadeného v Bowmanovej kapsule je tiež proti filtrácii. Kvapalina, ktorá filtruje z kapilár, musí byť v skutočnosti proti tlaku, ktorý je už prítomný v kapsule, ktorý má tendenciu tlačiť ho dozadu.

    Hydrostatický tlak (Pb) vyvíjaný kvapalinou akumulovanou v Bowmanovej kapsule je asi 15 mmHg.

Pridanie práve opísaných síl ukazuje, že filtrácia je podporovaná čistým ultrafiltračným tlakom (Pf) rovným 10 mmHg.

Objem filtrovanej kvapaliny v jednotke času sa nazýva rýchlosť glomerulárnej filtrácie (VFG). Ako sa predpokladalo, priemerná hodnota VFG je 120-125 ml / min, čo je približne 180 litrov denne.

Rýchlosť filtrácie závisí od:

  • Čistý ultrafiltračný tlak (Pf): vyplývajúci z rovnováhy medzi hydrostatickými a koloidno-osmotickými silami pôsobiacimi cez filtračné bariéry.

ale aj z druhej premennej, nazvanej

  • Ultrafiltračný koeficient (Kf = priepustnosť x filtračný povrch), v obličkách 400-krát väčší ako v ostatných cievnych oblastiach; závisí od dvoch zložiek: od filtračného povrchu alebo od povrchu kapilár dostupných na filtráciu a od priepustnosti rozhrania, ktoré oddeľuje kapiláry od kapsuly Bowman

Na vyriešenie konceptov vyjadrených v tejto kapitole môžeme povedať, že zníženie glomerulárnej filtrácie môže závisieť na:

  • zníženie počtu fungujúcich glomerulárnych kapilár
  • zníženie priepustnosti fungujúcich glomerulárnych kapilár, napríklad v dôsledku infekčných procesov, ktoré podvracajú ich štruktúru
  • zvýšenie tekutiny obsiahnutej v Bowmanovej kapsule, napríklad kvôli prítomnosti močových obštrukcií
  • zvýšenie koloidno-osmotického krvného tlaku
  • zníženie hydrostatického tlaku krvi prúdiacej v glomerulárnych kapilárach

Medzi tými, ktorí sú uvedení na zozname na účely regulácie glomerulárnej filtračnej rýchlosti, sú faktory, ktoré sú najviac vystavené zmenám, a preto podliehajú fyziologickej kontrole, koloidno-osmotický tlak a predovšetkým krvný tlak v glomerulárnych kapilárach.

Koloidno-osmotický tlak a glomerulárna filtrácia

Predtým sme zdôrazňovali, že koloidno-osmotický tlak vo vnútri glomerulárnych kapilár je približne 30 mmHg. V skutočnosti táto hodnota nie je konštantná vo všetkých úsekoch glomerulu, ale zvyšuje sa, keď sa pohybujeme od susediacich segmentov k aferentnej arteriole (začiatok kapilár, 28 mmHg) k tým, ktoré sa zbierajú v efferentnej arteriole (koniec kapilár, 32 mmHg). Tento fenomén je možné ľahko vysvetliť na základe progresívnej koncentrácie plazmatických proteínov v glomerulárnej krvi, čo je dôsledkom jeho odobratia tekutín a rozpustených látok filtrovaných v predchádzajúcich úsekoch glomerulu. Z tohto dôvodu, ako sa zvyšuje rýchlosť filtrácie (VFG), onkotický tlak glomerulárnej krvi sa progresívne zvyšuje (zbavený väčších množstiev kvapalín a rozpustených látok).

Okrem VFG, zvýšenie onkotického tlaku závisí aj od toho, koľko krvi dosiahne glomerulárne kapiláry (zlomok renálneho plazmatického prietoku): ak sa málo dosiahne, koloidno-osmotický tlak sa zväčšuje vo väčšom rozsahu a naopak.

Koloidno-osmotický tlak je preto ovplyvnený filtračnou frakciou:

  • Frakcia filtrácie (FF) = rýchlosť glomerulárnej filtrácie (VFG) / frakcia renálneho plazmatického toku (FPR)

Zvýšenie filtračnej frakcie zvyšuje rýchlosť zvyšovania koloidno-osmotického tlaku pozdĺž glomerulárnych kapilár, zatiaľ čo pokles má opačný účinok. Ako sa očakávalo a ako je potvrdené vzorcom, aby sa zvýšila filtračná frakcia, je potrebné zvýšenie rýchlosti filtrácie a / alebo zníženie frakcie toku plazmy v obličkách.

Za normálnych podmienok je prietok krvi obličkami (FER) približne 1200 ml / min (približne 21% srdcového výdaja).

Koloidno-osmotický tlak je tiež ovplyvnený

  • Koncentrácia plazmatických proteínov (ktorá sa zvyšuje v prípade dehydratácie a klesá v prípade podvýživy alebo problémov s pečeňou)

V krvi, ktorá prichádza ku glomerulom, je oveľa viac plazmatických proteínov a väčší koloidno-osmotický tlak je vo všetkých segmentoch glomerulárnych kapilár.

Arteriálny tlak a glomerulárna filtrácia

Videli sme, ako sa zvyšuje hydrostatický tlak, to je sila, ktorou sa krv tlačí proti stenám glomerulárnych kapilár, čím sa zvyšuje arteriálny tlak. To naznačuje, že keď sa zvýšia hodnoty arteriálneho tlaku, zvýši sa tiež rýchlosť filtrácie.

V skutočnosti je oblička vybavená účinnými kompenzačnými mechanizmami, schopnými udržať konštantnú rýchlosť filtrácie v širokom rozsahu hodnôt krvného tlaku. Pri absencii tejto samoregulácie by relatívne malé zvýšenie arteriálneho tlaku (zo 100 na 125 mmHg) viedlo k zvýšeniu VFG o približne 25% (zo 180 na 225 l / d); s nezmenenou resorpciou (178, 5 l / d) by sa vylučovanie moču pohybovalo z 1, 5 l / deň na 46, 5 l / d, s úplným vyčerpaním objemu krvi. Našťastie sa to nestane.

Ako je znázornené v grafe, ak stredný arteriálny tlak zostáva v rozmedzí hodnôt 80 až 180 mmHg, rýchlosť glomerulárnej filtrácie sa nemení. Tento dôležitý výsledok sa získa najprv úpravou frakcie renálneho plazmového toku (FPR), čím sa koriguje množstvo krvi prechádzajúcej renálnymi arteriolami.

  • Ak sa zvýši rezistencia renálnych arteriol (zúži arterioly a zníži sa krv), glomerulárny prietok krvi sa zníži.
  • Ak rezistencia renálnych arteriol klesá (arterioly sa rozširujú, čo umožňuje viac krvi), glomerulárny prietok krvi sa zvyšuje

Účinok arteriolárnej rezistencie na rýchlosť glomerulárnej filtrácie závisí od toho, kde sa táto rezistencia vyvíja, najmä ak dilatácia alebo zúženie lúmenu cievy ovplyvňuje aferentné alebo eferentné arterioly.

  • Ak sa zvýši odolnosť arteriálnych renálnych arteriol ku glomerulu, zníži sa prietok krvi za obštrukciou, čím sa zníži glomerulárny hydrostatický tlak a rýchlosť filtrácie sa zníži.
  • Ak rezistencia eferentných renálnych arteriol ku glomerulu klesá, upstream od obštrukcie sa zvyšuje hydrostatický tlak as tým sa zvyšuje aj rýchlosť glomerulárnej filtrácie (je to ako čiastočné uzavretie gumovej trubice prstom, pozoruje sa, že upstream od upchatie stien trubice napučaním v dôsledku zvýšenia hydrostatického tlaku vody, ktorá tlačí kvapalinu proti stenám trubice).

Zhrnutie konceptu so vzorcami

Aferentná rezistencia na arteriolyEferentná rezistencia arteriol
↓ R → ↑ Pc a ↑ VFG (↑ FER)↑ R → ↑ Pc a ↑ VFG (↓ FER)
↑ R → ↓ Pc a ↓ VFG (↓ FER)↓ R → ↓ Pc a ↓ VFG (ER FER)

R = rezistencia na arterioli - Pc = kapilárny hydrostatický tlak -

VFG = rýchlosť glomerulárnej filtrácie - FER = prietok krvi obličkami

Na záver zdôrazňujeme, že zvýšenie VFG v dôsledku zvýšenej rezistencie eferentných arteriol je platné len vtedy, keď je toto zvýšenie rezistencie skromné. Ak porovnáme eferentnú arteriálnu rezistenciu s vodovodným kohútikom, zistíme, že pri vypínaní vodovodného kohútika - zvýšenie odporu prúdenia - sa zvyšuje rýchlosť glomerulárnej filtrácie. V určitom bode, pokračovaním vypínania kohútika, VFG dosiahne maximálny vrchol a pomaly začína klesať; Toto je dôsledok zvýšenia koloidno-osmotického tlaku glomerulárnej krvi.