Клубочкова (гломерулярна) фільтрація – утворення первинної сечі.

У капілярах клубочка ниркового тільця відбувається фільтрація плазми крові. Фільтруюча мембрана являє собою 3 шари:

1) ендотелій капілярів, які мають пори;

2) базальна мембрана;

3) епітелій внутрішнього листа капсули, котрий складається з особливих клітин — подоцитів, між відростками яких є пори.

З 3-х шарів ниркової мембрани тільки базальна мембрана являє собою напівпроникний ультрафільтр, у той час як два інших шари не перешкоджають проходженню плазми й лише здатні затримувати форменні елементи крові та білки з молекулярною масою більше 68000. Поява в сечі крові й білка може бути викликана пошкодженням цих шарів, наприклад при запаленні (гломерулонефріт).

Фільтрація плазми з капілярів клубочка в порожнину капсули (утворення первинної сечі) обумовлена наявністю фільтраційного тиску. Цей тиск залежить від:

1) гідростатичного тиску крові в капілярах клубочка (сприяє фільтрації);

2) онкотичного тиску плазми крові (складає 30 мм рт.ст., протидіє фільтрації); за рахунок білків плазми

(70-80 г/л),

3) гідростатичного тиску рідини в порожнині капсули Шумлянського-Боумена (протидіє фільтрації).

Фільтраційний тиск(ФТ) обумовлений різницею між величиною гідростатичного тиску крові в капілярах клубочка (ГТКК) і сумою онкотичного тиску плазми (ОТП) та гідростатичного тиску фільтрата (ГТФ):

ФТ = ГТКК - (ОТП+ГТФ) = 70 - (30 + 20) = 20 мм рт.ст.

Механізм регуляції клубочкової фільтрації пов’язаний зі змінами фільтраційного тиску. Чим вищий рі- вень тиску крові в клубочку, тим інтенсивніша фільтрація. Великий тиск у капілярах клубочків створюється завдяки різниці в діаметрі приносних і виносних артеріол і становить біля 70 мм рт. ст. При зменшенні тиску в капілярах клубочка до 30-40 мм рт.ст. фільтрація (утворення первинної сечі) припиняється. Фільт- раційний тиск при цьому зменшується до нуля (ФТ = ГТКК - (ОТП+ГТФ) = 40 - (30 + 10) = 0 мм рт.ст.).

Онкотичний тиск плазми (30 мм рт. ст.), який утримує рідину в кровоносних судинах, перешкоджає фі- льтрації, як і гідростатичний тиск фільтрату всередині порожнини капсули (20 мм рт. ст.). При зменшенні онкотичного тиску (внаслідок зменшення кількості білка в плазмі крові при голодуванні, крововтраті, втра- ті білка при захворюванні нирок) зростає клубочкова фільтрація.

У результаті фільтрації крові утворюється 180 л ультрафільтрата тобто первинної сечі. Її склад подібний до складу плазми крові за загальною концентрацією осмотично активних речовин: Na+, Ca2+,Cl-, сечовини, глюкози. Відсутні лише практично всі високомолекулярні білки.

В утвореному ультрафільтраті містяться речовини, необхідні організму для підтримання гомеостазу.

Тому вони разом з водою піддаються реабсорбції, або зворотному всмоктуванню.

Швидкість клубочкової фільтрації (ШКФ) (утворення первинної сечі) визначають за об’ємом фільт- рату, що надходить у початковий відділ нефронів обох нирок за 1 хв. Метод ґрунтується на визначенні кліренсу. Кліренс – швидкість очищення плазми від даної речовини за 1 хв при проходженні її через нирки. Для визначення ШКФ використовують інертні нетоксичні речовини, не зв’язані з білками плазми крові, що вільно проходять через пори мембрани шляхом фільтрації і не підлягають ні реабсорбції, ні секреції. Та- кими речовинами є інулін, ендогенний креатинін та ін. ШКФ вимірюють у мілілітрах за 1 хв, і кількісно вона відповідає кліренсу речовини, від якої плазма очищається лише шляхом фільтрації. Отже, можна застосо- вувати таку формулу: Cin = Uin/Pin× V, де Cin – кліренс інуліну, або ШКФ; Pin – концентрація інуліну у плазмі кро-

ві; Uin - концентрація інуліну в сечі; V – кількість сечі (мл/хв).

ШКФ в середньому становить у чоловіків 125 мл/хв; у жінок - 110 мл/хв на 1,73 м2 поверхні тіла.

У жаб коркова речовина нирок кровопостачається нирковою артерією, а мозкова – ворітною веною. Тому піс- ля перев.’язування ниркової артерії сечі мало, вона концентрована, оскільки виключається механізм фільтрації і діє лише секреторний механізм сечоутворення.

Канальцева реабсорбція — це процес всмоктування клітинами канальців і транспорт в міжклітину рідину й капіляри нирок необхідних для організму речовин із первинної сечі.

У проксимальному звивистому канальці реабсорбується 80% речовин (уся глюкоза, усі вітаміни, гор- мони, мікроелементи, біля 85% NaCl і Н2О, а також біля 50% сечовини), котрі поступають у капіляри канальців і повертаються в загальну систему кровообігу.

Для процесу реабсорбції суттєве значення має поняття про поріг виведення. Поріг виведення— це концентрація речовини в крові, при якій вона не може бути реабсорбована повністю. Практично всі біологічно важливі для організму речовини мають поріг виведення. Наприклад, виділення з сечею глюко- зи (глюкозурія) наступає тоді, коли її концентрація в крові перевищує 10 ммоль/л. При глюкозурії зростає осмотичний тиск сечі, що призводить до збільшення кількості сечі (поліурії). Існують також непорогові речовини, які виділяються при будь-якій концентрації їх у плазмі та ультрафільтраті.

Механізм реабсорбції включає шляхи: спочатку речовини потрапляють з фільтрату в клітини канальця, далі переносяться транспортними системами мембрани в міжклітинний простір; з міжклітинних просторів дифундують у високопроникні біляканальцеві капіляри.

Транспортування може бути активними та пасивними. Активна реабсорбціявідбувається за участі спеціальних ферментативних систем із затратою енергії проти електрохімічного градієнта. Активно реаб-

сорбуються фофати, Na+. За рахунок активної реабсорбції можливе повторне всмоктування з сечі в кров речовин, навіть у тому випадку, коли їх концентрація в крові дорівнює концентрації в рідині канальців чи

вища.

Спряжене транспортуванняглюкози та амінокислот. З порожнини канальців у клітини речовини тра- нспортуються за допомогою переносника, який обов’язково додатково приєднує Na+. Всередині клітини комплекс дисоціює. Концентрація глюкози зростає і за концентраційним градієнтом вона покидає клітину.

Пасивна реабсорбціявідбувається без затрат енергії за рахунок дифузії та осмосу. Велика роль у цьому процесі належить різниці гідростатичного тиску в капілярах канальців. За рахунок пасивної реабсорбції здійснюється повторне всмоктування Н2О, хлоридів, сечовини.

Ще один механізм реабсорбції — піноцитоз. Таким чином відбувається всмоктування білків.

У результаті активного транспортування Na+ і супроводжуючих його аніонів, осмотичний тиск

фільтрату знижується і в капіляри шляхом осмосу переходить еквівалентна кількість води. У результаті в канальці утворюється фільтрат ізотонічний крові капіляра. Цей фільтрат потрапляє в петлю Генле. Тут проходить подальша реабсорбція і концентрування сечі за рахунок поворотно-протипотоковоїсистеми. Концентрування сечі відбувається наступним чином. У висхідній частині петлі нефрона, яка проходить у

мозковій речовині, активно реабсорбуються Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl- сечовина. Потрапляючи в міжклітину рідину, вони підвищують там осмотичний тиск. Низхідна частина петлі Генлє проходить у ділянці високого

осмотичного тиску, тому з цієї частини петлі виходить вода в міжклітинний простір за законами осмосу. Вихід Н2О з низхідної частини петлі призводить до того, що сеча стає більш концентрованою відносно плазми крові. Це сприяє реабсорбції Na+ у висхідній частині петлі, що, у свою чергу, викликає вихід Н2О в

низхідній частині. Ці два процеси спряжені, у результаті сеча втрачає в петлі Генле велику кількість Н2О і

Na+, і на виході з петлі сеча знову стає ізотонічною.

Таким чином, роль петлі Генле як протипоточногоконцентруючого механізму визначають наступні фактори:

1) близьке розташування висхідного та низхідного коліна;

2) поникність низхідного коліна для Н2О;

3) непроникність низхідного коліна для розчинених речовин;

4) поникність висхідного сегмента для Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-;

5) наявність механізмів активного транспорту у висхідному коліні.

У дистальній частині канальцявідбувається подальша реабсорбція Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Н2О, яка за- лежить від концентрації цих речовин в крові — факультативна реабсорбція. Якщо їх багато, то вони не

реабсорбуються, якщо мало, то вони повертаються в кров. Дистальний відділ регулює та підтримує постійність концентрації йонів Na+ і K+ в організмі. Проникність стінок дистальної частини канальця для Н2О регулюється антидіуретичним гормоном(АДГ) гіпофіза (секреція якого залежить від осмотичного тиску крові). При підвищені осмотичного тиску (тобто зменшені кількості Н2О), збуджуються осморецепто- ри гіпоталамусу, секркція АДГ збільшується, збільшується проникність стінок канальця для Н2О і вона реабсорбується в кров, тобто затримується в організмі й осмотичний тиск зменшується.

Аналогічно регулюється реабсорбція води в збиральній трубочці, яка також приймає участь в утворені гіпертонічної чи гіпотонічної сечі в залежності від потреби організму у воді.

Величину канальцевої реабсорбції речовин визначають за різницею між кількістю їх у первинній і кі- нцевій сечі. Величину канальцевої реабсорбції води (RH2O) визначають за різницею між швидкістю клу- бочкової фільтрації (Cin) і кількістю кінцевої сечі й виражають у відсотках по відношенню до ШКФ: RH2O = Cin – V/ Cin х 100%

У звичайних умовах величина реабсорбції становить 98-99%. Для оцінки функції проксимальних канальців визначають величину максимальної реабсорбції глюкози (Tmg), збільшуючи її концентрацію в плазмі крові до межі, що значно перевищує порогову. Tmg = Cin х Рg – Ug х V,де Cin – ШКФ; Рg – концент- рація глюкози в крові; Ug– концентрація глюкози в сечі; V – кількість виділеної за 1 хв сечі. Середня величина Tmg у чоловіків становить 34,7 ммоль/л. У віці після 40 років Tmg зменшується на 7% на кожні 10 років життя.

Канальцева секреція— це:

1) процес переносу речовин через клітини канальців із крові в просвіт канальця в незміному вигляді, що збільшує швидкість екскркції речовини ниркою;

2) виділення з клітини в кров або просвіт канальця синтезованих у нирці фізіологічно активних речовин

(простагландини, брадикінін) або екскретуючих речовин (гіпурова кислота, аміак).

У проксимальній та дистальній частинах канальця активно секретуються йони Н+, а йони К+ — у дистальній частині.

Для оцінки очисної екскреторної функції нирок використовується поняття “кліренс” — очищення. Вели- чина кліренса визначається відношенням кількості речовини, віділеної з сечею за 1 хв., до її вмісту в 1 мл плазми крові.

Утворення NH3 (аміаку) відбувається в клітинах канальця за рахунок дезамінування АТФ і деяких амінокислот.

Секреція йонів аміаку і Н+ сприяє підтриманю рН крові.

Шляхом секреції із крові видаляються продукти білкового обміну, які не фільтруються в клубочку: креатинін, сечова кислота, сечовина.

Особливе місце займає секреція великої частини лікарських засобів (пеніцилін, фуросемід), парааміногіпурової кислоти, барвників, чужорідних речовин.

Клітинами канальців коркових та юкстамедулярних нефронів синтезується ряд біологічно активних ре- човин, які надходять в кров (ендокринна функція нирок). До них відносяться:

1) ренін — його виділення збільшується при зниженні тиску крові в ниркових клубочках; ренін перево- дить ангіотензіноген в ангіотензин I, який під впливом дипептидкарбоксипептидази перетворюється в

ангіотензин IІ, який звужує кровоносні судини, що призводить до підвищення артеріального тиску; крім того, ангіотензин IІ стимулює виділення корою наднирників альдостерону, який підвищує реабсорбцію Na+ в нирках, за натрієм всмоктується вода, об’єм крові збільшується, що також підвищує артеріальний тиск;

2) кініноген — стимулює утворення кінінів;

3) урокіназа — активатор плазміногена й перетворення його в плазмін, який здійснює фібриноліз;

4) серотонін — судинозвужувальна дія.

Величину максимальної канальцевої секреції визначають за різницею між кількістю речовини у пе- рвинній та вторинній сечі:

Tm = V х U – C х P х α,

де α – 0,8, Tm – показник максимальної канальцевої секреції речовини; V – кількість сечі; C – швидкість клубочкової фільтрації; U - концентрація речовини в сечі; P – концентрація речовини у плазмі; α – частина не зв’язаної з білка- ми речовини, що міститься в плазмі.

Для оцінки функціональної здатності проксимальних канальців виділяти речовини шляхом секреції ви- значають секрецію парааміногіпурової кислоти (ПАГК), або діодрасту, або препаратів групи пеніциліну та ін. Максимальну секрецію ПАГК (Tm ПАГК) визначають за умов збільшення її концентрації в плазмі крові, при якій відбувається максимальна секреція в проксимальних канальцях.

Tm ПАГК = UПАГК х V – Cin х PПАГК х α,де α – 0,8.

Середня величина максимальної канальцевої секреції ПАГК становить 6,78±1,37 ммоль/с, або

79,9±16,7 мл/хв на 1,73 м2 поверхні тіла.

Шляхом визначення кліренсу ПАГК можна визначити ефективний кровообіг і плазмообіг. Грунту- ється метод на тому, що при низькій концентрації ПАГК в крові плазма практично повністю звільняється від ПАГК за один етап проходження через нирки: СПАГК= UПАГК× V/ PПАГК,

де V – кількість сечі; P – концентрація речовини у плазмі; U - концентрація речовини в сечі.

Середня швидкість ефективного ниркового плазмообігу для чоловіків -720 мл/хв., для жінок – 660

мл/хв на 1,73 м2 поверхні тіла.

Після визначення плазмотоку за величиною гематокриту можна розрахувати кровотік через нирки

(1700-1800 л/добу).

У збиральних трубочках,останьому відділі нефрона, відбувається подальша реабсорбція води. Це пов’язано з тим, що збиральні трубочки проходять через мозковий шар нирки, в якому тканинна рідина має високий осмотичний тиск і тому притягує до себе воду.

У результаті фільтрації, реабсорбції та секреції утворюється вторинна сечакількістю 1,5-2 л на добу. Однак ця кількість непостійна. Залежить від вживання води, білків, добових біоритмів, фізичного наван- таження.

Сеча— прозара рідина світло-жовтого кольору. Реакція слабокисла. рН її коливається від 4,5 до 8,6.

Відносна щільність 1,016-1,022.

У нормі в сечі білок відсутній або визначають його сліди. Серед органічних речовин небілкового по- ходження в сечі зустрічаються оксалати, молочна кислота, кетонові тіла. У сечі містяться пігменти (уробелін, який визначає її колір), що утворюються з білірубіну жовчі в кишківнику, нирках і виділяються ними.

З сечею виводиться велика кількість неорганічних солей — 15-25 г за добу. Екскретуються хлорид Na,

хлорид K, сульфати й фосфати, від них залежить кисла реакція сечі.