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 przez tętniczkę odprowadzającą do układu włośniczkowego okołokanalikowego.Jeśli cała krew wchodząca do kłębuszków zostanie przefiltrowana, w tętniczkach odprowadzających znajdziemy odwodnioną masę białek osocza i krwinek, które nie mogą już wydostać się z nerki .
W razie potrzeby nerki mają zdolność do zmiany procentu objętości osocza przefiltrowanego przez kłębuszki nerkowe; pojemność ta jest wyrażona terminem frakcja filtracyjna i zależy od tego wzoru:
Frakcja filtracyjna (FF) = Szybkość filtracji kłębuszkowej (GFR) / Frakcja nerkowego przepływu osocza (FPR)
W procesach filtracji, oprócz analizowanych w poprzednim rozdziale struktur anatomicznych, w grę wchodzą również bardzo ważne siły: jedni przeciwstawiają się temu procesowi, inni mu sprzyjają, zobaczmy je szczegółowo.
- Ciśnienie hydrostatyczne krwi płynącej w naczyniach włosowatych kłębuszków sprzyja filtracji, a więc ucieczce cieczy z fenestrowanego śródbłonka w kierunku torebki Bowmana; ciśnienie to zależy od przyspieszenia grawitacji wywieranego na krew przez serce i drożności naczyń, o tyle im wyższe ciśnienie tętnicze, tym większy napór krwi na ściany naczyń włosowatych, a więc przy ciśnieniu hydrostatycznym. Kapilarne ciśnienie hydrostatyczne (Pc) wynosi około 55 mmHg.
- Ciśnienie koloidalno-osmotyczne (lub po prostu onkotyczne) jest związane z obecnością białek osocza we krwi; siła ta przeciwstawia się poprzedniej, ciągnąc płyn do wnętrza naczyń włosowatych, czyli przeciwstawia się filtracji.Wraz ze wzrostem stężenia białka we krwi wzrasta ciśnienie onkotyczne i przeszkoda w filtracji i odwrotnie, we krwi ubogiej w białkach ciśnienie onkotyczne jest niskie, a filtracja wyższa, ciśnienie koloidowo-osmotyczne krwi płynącej w naczyniach włosowatych kłębuszków (πp) wynosi około 30 mmHg
- Filtracji przeciwstawia się również ciśnienie hydrostatyczne filtratu zgromadzonego w kapsule Bowmana. Ciecz, która filtruje z kapilar musi w rzeczywistości przeciwstawiać się ciśnieniu już obecnemu w kapsułce, które ma tendencję do wypychania go z powrotem.
Ciśnienie hydrostatyczne (Pb) wywierane przez ciecz zgromadzoną w kapsule Bowmana wynosi około 15 mmHg.
Po dodaniu sił opisanych powyżej okazuje się, że filtracji sprzyja ciśnienie ultrafiltracji netto (Pf) równe 10 mmHg.
Objętość przefiltrowanej cieczy w jednostce czasu nazywana jest współczynnikiem filtracji kłębuszkowej (GFG).Zgodnie z przewidywaniami średnia wartość GF wynosi 120-125 ml/min, co odpowiada około 180 l dziennie.
Szybkość filtracji zależy od:
- Ciśnienie ultrafiltracji netto (Pf): wynikające z równowagi sił hydrostatycznych i koloidowo-osmotycznych działających przez bariery filtracyjne.
ale także z drugiej zmiennej, zwanej
- Współczynnik ultrafiltracji (Kf = przepuszczalność x powierzchnia filtrująca), w nerkach 400 razy wyższy niż w innych okręgach naczyniowych; zależy od dwóch elementów: powierzchni filtrującej, czyli pola powierzchni kapilar dostępnych do filtracji oraz przepuszczalności interfejsu oddzielającego kapilary od kapsuły Bowmana
Aby naprawić pojęcia wyrażone w tym rozdziale, możemy stwierdzić, że zmniejszenie szybkości filtracji kłębuszkowej może zależeć od:
- zmniejszenie liczby funkcjonujących naczyń włosowatych kłębuszków nerkowych
- zmniejszenie przepuszczalności funkcjonujących naczyń włosowatych kłębuszków, np. w wyniku procesów zakaźnych, które naruszają ich strukturę
- wzrost płynu zawartego w kapsule Bowmana, na przykład z powodu obecności niedrożności dróg moczowych
- wzrost koloidalno-osmotycznego ciśnienia krwi
- obniżenie ciśnienia hydrostatycznego krwi napływającej do naczyń włosowatych kłębuszków nerkowych
Wśród wymienionych, w celu regulacji szybkości filtracji kłębuszkowej, czynnikami najbardziej podlegającymi zmienności, a więc podlegającymi kontroli fizjologicznej, są ciśnienie koloidowo-osmotyczne, a przede wszystkim ciśnienie krwi w naczyniach włosowatych kłębuszków.
Ciśnienie koloidalno-osmotyczne i filtracja kłębuszkowa
Wcześniej podkreślaliśmy, że ciśnienie koloidowo-osmotyczne wewnątrz naczyń włosowatych kłębuszków wynosi około 30 mm Hg. W rzeczywistości wartość ta nie jest stała we wszystkich częściach kłębuszka, ale wzrasta w miarę przemieszczania się od sąsiadujących segmentów do tętniczki doprowadzającej ( początek naczyń włosowatych, 28 mmHg) do tych, które gromadzą się w tętniczkach odprowadzających (koniec naczyń włosowatych, 32 mmHg).Zjawisko to można łatwo wyjaśnić na podstawie postępującego stężenia białek osocza we krwi kłębuszkowej, będącej wynikiem jego pozbawienie płynów i substancji rozpuszczonych przefiltrowanych w poprzednich przewodach kłębuszków.Z tego powodu wraz ze wzrostem wskaźnika filtracji (GFG) stopniowo wzrasta ciśnienie onkotyczne krwi kłębuszkowej (pozbawiona większej ilości płynów i substancji rozpuszczonych).
Oprócz GFR wzrost ciśnienia onkotycznego zależy również od tego, ile krwi dociera do naczyń włosowatych kłębuszków nerkowych (ułamek przepływu osocza nerkowego): jeśli osiągnie niewielką wartość, ciśnienie koloidowo-osmotyczne wzrasta w większym stopniu i odwrotnie.
Na ciśnienie koloidowo-osmotyczne ma zatem wpływ frakcja filtracyjna:
- Frakcja filtracyjna (FF) = Szybkość filtracji kłębuszkowej (GFR) / Frakcja nerkowego przepływu osocza (FPR)
W normalnych warunkach nerkowy przepływ krwi (FER) wynosi około 1200 ml/min (około 21% pojemności minutowej serca).
Na ciśnienie koloidowo-osmotyczne ma również wpływ
- Stężenie białek osocza (które wzrasta w przypadku odwodnienia i zmniejsza się w przypadku niedożywienia lub problemów z wątrobą)
Im więcej białek osocza znajduje się we krwi docierającej do kłębuszków nerkowych, tym większe ciśnienie koloidowo-osmotyczne we wszystkich segmentach naczyń włosowatych kłębuszków.
Ciśnienie krwi 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.
Jak pokazuje wykres, jeśli średnie ciśnienie tętnicze utrzymuje się w granicach od 80 do 180 mmHg, szybkość filtracji kłębuszkowej nie zmienia się. Ten ważny wynik osiąga się najpierw poprzez regulację frakcji przepływu osocza nerkowego (FPR), a następnie poprzez korygowanie ilości krwi przepływającej przez tętniczki nerkowe.
- Jeśli opór tętniczek nerkowych wzrasta (tętnice kurczą się, pozwalając na przepływ mniejszej ilości krwi), przepływ kłębuszkowy krwi zmniejsza się
- Jeśli opór tętniczek nerkowych zmniejsza się (tętniczki rozszerzają się, umożliwiając przepływ większej ilości krwi), zwiększa się przepływ krwi w kłębuszkach nerkowych
Wpływ oporu tętniczego na szybkość filtracji kłębuszkowej zależy od tego, gdzie ten opór się rozwija, w szczególności od tego, czy rozszerzenie lub zwężenie światła naczynia wpływa na tętniczki doprowadzające czy odprowadzające.
- Jeśli opór tętniczek nerkowych doprowadzających kłębuszki wzrasta, mniej krwi przepływa w dół od niedrożności, a zatem ciśnienie hydrostatyczne kłębuszków ulega zmniejszeniu i zmniejsza się szybkość filtracji.
- Jeśli opór tętniczek odprowadzających nerkowych do kłębuszka spada, to przed niedrożnością wzrasta ciśnienie hydrostatyczne, a wraz z nim zwiększa się również szybkość filtracji kłębuszkowej (przypomina to częściowe zatkanie gumowej rurki palcem, obserwuje się, że przed niedrożnością " niedrożność ścianek rurki pęcznieje z powodu wzrostu ciśnienia hydrostatycznego wody, która popycha ciecz do ścianek rurki).
Podsumowanie koncepcji formułami
R = opór tętniczek - Pc = kapilarne ciśnienie hydrostatyczne -
GFR = współczynnik filtracji kłębuszkowej - FER = nerkowy przepływ krwi
Podsumowując, podkreślamy, że wzrost GFR spowodowany wzrostem oporu tętniczek odprowadzających jest ważny tylko wtedy, gdy ten wzrost oporu jest niewielki.Jeżeli porównamy opór tętniczek odprowadzających z uderzeniem, zauważymy to, gdy zamykamy zawór - zwiększenie oporów przepływu - zwiększa się szybkość filtracji kłębuszkowej, w pewnym momencie przy dalszym zakręcaniu kranu GFR osiąga maksimum i powoli zaczyna spadać, co jest konsekwencją wzrostu ciśnienia koloidowo-osmotycznego krew kłębuszkowa .
Inne artykuły na temat „Filtracja kłębuszkowa — szybkość filtracji”
- Kłębuszki nerkowe
- Nerki nerkowe
- Reabsorpcja nerek i glukozy
- Bilans nerkowy i solno-wodny
- Nefron
- Regulacja oporu tętniczego kłębuszków
