Початковий етап сечоутворення є фільтрацію плазми крові, що протікає по клубочкової капілярів в капсулу ниркового тільця. При цьому утворюється ультрафильтрат плазми або первинна сеча.
Якісний склад утворився при цьому фільтрату або первинної сечі визначається структурою гломерулярного фільтра (Код. 41.3.). Фільтр являє собою многомембранную систему ниркового тільця, що включає фенестрірованного ендотелій, базальну мембрану і епітеліальні клітини.
1. фенестрірованного ендотелій. Отвори діаметром до 100 нм покриті гликокаликсом заважають проникненню формених елементів крові і великих молекул.
2. Базальна мембрана клубочка - тришаровий матрикс товщиною 300 нм, що складається з речовин, що продукуються сусідніми клітинами. Що входять до складу базальної мембрани колагенові нитки, утворюють проміжки близько 3-4 нм. вистелені гликокаликсом, що забезпечує найменшу проникність базальної мембрани з трьох структур ниркової мембрани.
3. Епітеліальні клітини капсули - подоціти. Подоцит - спрутоподобная клітина, своїми ніжками покриває всю фільтраційну поверхню. Усередині ніжок знаходяться нитки актину і міозину, які, скорочуючись і розслабляючись, працюють як мікронасоси, відкачуючи рідина в порожнину капсули. Ніжки відростків сусідніх клітин переплітаються і створюють щілини розміром 30-50 нм. Ці щілини зайняті фібрилярні структурами і гликокаликсом, що зменшують розмір щілин до 10 нм.
Отже, основним бар'єром в многомембранной системі ниркового тільця є базальна мембрана.
Важливо, що гломерулярний фільтр має вибірковість не тільки по відношенню до розміру, але і заряду фільтровану частинок. Справа в тому, що поверхня всіх компонентів фільтраційного бар'єру: і ендотелійоціти, і базальнамембрана, і поверхневий шар на подоціти содержіат фіксовані негативні заряди (Поліаніонна), які відштовхують негативно заряджені макромолекули під час процесу фільтрації. Таким чином, многомембранная система ниркового тільця нагадує соковижималку, крізь яку легко проходить вода і низькомолекулярні речовини розміром 2,5 нм, коли ж розмір молекули перевищує 4 нм, фільтрація стає обмеженою або неможливою.
Первинна сеча відрізняється від крові відсутністю компонентів, розміри яких перевищують пори у базальній мембрані (Табл.41.7.). У первинної сечі практично відсутні білки плазми. Наприклад, середній розмір молекули сироваткового альбуміну становить близько 3,55 нм, проте в первинну сечу потрапляє лише 0,02% від його вмісту в плазмі. Оскільки проходження альбуміну утруднено головним чином через його негативного заряду.
Отже, якісний склад первинної сечі визначається
1. складом крові (так як первинна сеча є ультрафільтратом плазми)
2. характеристикою пір (перш за все розмір, а також їх негативний заряд)
(В первинної сечі відсутні форм.елементи крові і білки).
Кількісною характеристикою фільтрації є швидкість клубочкової фільтрації (СКФ). СКФ - обсяг первинної сечі, що утворюється в одиницю часу. У чоловіків СКФ становить 125 мл / хв, у жінок -110 мл / хв. В результаті фільтрації за добу утворюється близько 180 л ультрафільтрату. Згадайте, що у всіх інших капілярах на добу фільтрується тільки близько 20 л.
Ефективність фільтрації підтримується нирковим кровотоком. Нирковий кровообіг (ПК) в середньому дорівнює 1,1 л / хв, що складає 20-25% хвилинного об'єму крові в спокої (5 л / хв). Якщо нормальна величина гематокриту - 45%, то нирковий плазмоток (ПП) - 605 мл / хв. Таким чином, з 605 мл плазми, що надходить в клубочок по аферентні артеріолах, профільтровивается тільки
125 мл, тобто 20%. Ставлення СКФ / ПП (частка плазми, фільтрована в клубочках) називають фільтраційної фракцією.
Від чого залежить СКФ, чому утворюється такий великий обсяг первинної сечі?
Від фільтраційного градіентаgrad Pф = Pф / l. який є рушійною силою клубочковоїфільтрації.
Pф - фільтраційний тиск є результуючої взаємодії сил, що сприяють і протидіють фільтрації (Табл.41.8.).
(65 - 15) - (30 - 0) = 20 мм рт ст.
Pгідр.крові в приносить артеріол 65-70 мм рт ст. Підтримці такого високого тиску сприяють (Код. 41.1.): Менший діаметр виносить артеріоли, що створює підвищену гемодинамическое опір току крові через клубочок; близькість до черевного відділу аорти, від якого ниркові артерії відходять під прямим кутом у вигляді короткого стовбура.
Pгідр.первічн.мочі в капсулі ниркового тільця становить 15 мм рт ст.
Pонк.крові в гломерулярном капілярі в середньому 30 мм рт ст.
Pонк.первічн.мочі можна не враховувати, тому що його величина не перевищує 1 - 3 мм рт ст.
Клубочкова фільтрація має місце лише в тому випадку, якщо тиск крові в клубочкової капілярах вище ніж сумарний тиск протилежно спрямованих сил онкотического ігідростатичного первинної сечі (Табл.41.8.).
Таким чином, можна говорити про ефективне фільтраційному тиску - тиск при якому фільтрація можлива - якщо алгебраїчна сума сил, що сприяють фільтрації (Pгідр.крові + Pонк.перв.мочі) буде перевищувати таку перешкоджають сил (Pгідр.перв.мочі + Pонк.крові) . Воно становить в середньому 20 мм рт ст.
Зниження градієнта фільтрації призводить до важких порушень гомеостазису внаслідок ослаблення мочеобразования.
Фільтрація через мембрану капілярів залежить також від проникності мембрани і від розміру поверхні, через яку відбувається фільтрація. Загальна поверхня клубочкової капілярів в нирках людини становить 1,6 м 2. з яких 2-3% займає сумарна поверхню пір, в той час як в капілярах м'язів фільтруюча поверхня становить 0,1%.
Твір проникності і площі поверхні доступною для фільтрації називають коефіцієнтом фільтрації (Кф).
Швидкість клубочкової фільтрації тому може бути виражена таким рівнянням:
Як ми вже говорили, процеси сечоутворення тісно пов'язані з кровотоком. І інтенсивність його, і склад крові позначаються на складі сечі. При зіставленні складу крові і складу кінцевої сечі, можна судити про активність конкретного процесу, що протікає в нирках, тобто про фільтрації, реабсорбції або секреції.
Для визначення СКФ користуються кліренсовим методом. Кліренс речовини - це обсяг плазми, який повністю очищається від цієї речовини нирками за одиницю часу.
Кожна речовина плазми має свою власну величину кліренсу.
Для оцінки СКФ використовують нетоксичні речовини, які вільно фільтрується в клубочке, що не реабсорбується, що не секретується в канальцях і не зв'язується з білками плазми крові. Таким вимогам відповідає полісахарид інулін. Отже, маса інуліну, екскретіруемого в одиницю часу нирками, дорівнює масі речовини, профільтрована за той же період, тобто кліренс інуліну дорівнює швидкості його фільтрації.
Інулін є найкращим речовиною для вимірювання СКФ, але його потрібно постійно вводити внутрішньовенно. Тому в клінічній практиці для вимірювання СКФ використовується кліренс ендогенного креатиніну, концентрація якого в крові досить стабільна. Визначення кліренсу ендогенного креатиніну отримав назву проба Реберга.
Кліренс будь-якої речовини можна порівняти з кліренсом інуліну. При цьому, - якщо Св-ва = Сin. речовина тільки фільтрується;
- якщо Св-ва <Сin. вещество фильтруется и реабсорбируется;
- якщо Св-ва> Сin. речовина фільтрується і секретується.