6.2.3. Фильтрация

Фильтрация плазмы крови происходит в клубочке 20-40 капилляров, представляющих собой разветвление приносящего сосуда (vasa afferens), собирающихся в выносящий сосуд (vasa efferens). К капиллярам примыкает внутренняя стенка двухслойной капсулы Боумена-Шумлянского. Пространство, находящееся между двумя слоями капсулы (мочевое прстранство), образует как бы воронку, сообщающуюся с просветом канальца.

Кроме эндотелия капилляров и подоцитов, в гломерулах есть третий тип клеток - мезангиальные, находящиеся в центральной части внутри капилляных петель. Это соединительная ткань клубочка - мезангий как брыжейка подвешивает капилляры клубочка к гломерулярному полюсу. Из трех типов мезангиоцитов наибольший интерес представляют клетки гладкомышечного типа. Они осуществляют синтез всех компонентов мезангиального матрикса. Эту их функцию контролируют мезангиоциты костномозгового происхождения. Основными компонентами мезангиального матрикса являются коллагеновые волокна и фибронектин.

Почечная мембрана. Кровь, протекающая по капиллярам клубочка, от фильтрата, находящегося в полости между двумя листками капсулы, отделяет почечная мембрана. Фильтрующая мембрана состоит из 3-х слоев: эндотелия кровеносных капилляров, базальной мембраны (БМ) и эпителиальных клеток капсулы. Все они имеют “окна”, через которые может легко проходить вода и большинство растворенных в плазме веществ (рис. 662-Б).

Эндотелиальные клетки капилляров имеют поры 100-150 нм, закрытые лишь тонкой диафрагмой. Круглые или овальные отверстия эндотелиоцитов, занимающие до 30% площади клетки, за счет имеющегося на их мембране гликокаликса, мешают проникновению форменных элементов крови и крупных молекул.

Капсула клубочка представлена базальной мембраной (БМ) и эпителиальными клетками - подоцитами. Последние фиксированы на БМ с помощью филаментов, содержащих актомиозин. Сокращение их обеспечивает один из механизмов регуляции фильтрационной функции почки.

П одоциты, отходящими из перинуклеарной зоны большими отростками, напоминают “подушки”, охватывающие значительную поверхность капилляра (рис. 75-А). Малые их отростки отходят от больших и, переплетаясь, закрывают все свободное от больших отростков пространство капилляра. Межпедикулярное пространство составляет 25-30 нм. Оно занято фибриллярными структурами, образующими щелевую диафрагму, своеобразную решетку - систему пор величиной 5-12 нм. Снаружи щелевая диафрагма покрыта гликокаликсом. Внутри указанная диафрагма граничит с базальной мембраной (БМ).

Рис. 75. Структурные элементы, входящие в почечную мембрану (А) и детализация расположения пор (Б).

Базальная мембрана имеет толщину 250-400 нм. Она состоит из трех слоев. Ее основной средний слой толщиной 1,2-2,5 нм представлен сетчатыми структурами белков. Состав белков не постоянен и, к примеру, с возрастом количество коллагена в БМ значительно увеличивается, а гликопротеинов - снижается. Вещества базальной мембраны продуцируются подоцитами, эндотелием капилляров и мезангиальными клетками. Из них особая роль принадлежит подоксилину - основному сиалопротеину клубочка. Сиалопротеины подоцитов и эндотелия совместно с протеин-гликанами БМ обеспечивают отрицательный заряд ее, что является одним из основных барьеров для анионных и нейтральных макромолекул.

Из всех трех структур почечной мембраны наименее проницаемой является базальная мембрана. Средний радиус пор БМ определяется расстоянием между филаментами коллагеноподобных белков. Промежутки между коллагеновыми нитями примерно 3-7,5 нм.

Проницаемость почечной мембраны. Кроме отрицательного заряда структур базальной мембраны, большое значение при фильтрации плазмы крови имеют указанные выше размеры пор. Суммарное “сито” мембраны капсулы легко проходимо для веществ, имеющих молекулярную массу менее 5500. В норме молекулярная масса 80000 является абсолютным пределом прохождения частиц через поры. В указанном промежутке (5500 - 80000) фильтруемость молекул тем меньше, чем больше размер молекулы. Так, фильтруемость гемоглобина (мол. масса 64500) составляет лишь около 3%, а альбумина плазмы (мол. масса 69000) - менее 1%.

Естественно, что при поражениях гломерулярных отделов почки, проницаемость их фильтра изменяется, и в мочу могут попадать в большом количестве не только крупные белки, но даже и форменные элементы крови.

Скорость клубочковой фильтрации (СКФ). Основой фильтрата (первичной мочи) является вода, в которой можно обнаружить почти все вещества, содержащиеся в плазме крови, за исключением крупных белков.

Эффективное фильтрационное давление (ЭФД) является результирующей взаимодействия сил, часть которых выталкивает содержимое крови из капилляров, а другая этому препятствует. Выталкивающей силой является тpансмуpальное давление (Рt), обусловленное pазницей между гидpодинамическим давлением крови клубочка (Рк) и гидpостатическим давлением жидкости, находящейся в пpосвете капсулы (Ргк), а препятствующей - онкотическое давление крови (Ро):

ЭФД = Рt - Рo (мм рт.ст.) (6.1)

В обычных условиях ЭФД в начальной части капилляра около:

(65 - 15) - 25 = 25 мм рт.ст. (33 кПа).

Коэффициент фильтрации (Кф) зависит от проницаемости мембраны. В норме, при ненарушенной почечной мембране, фильтрация мало зависит от указанного коэффициента. Существенную поправку в скорость клубочковой фильтрации (СКФ) этот коэффициент вносит при патологии, когда увеличиваются поры почечного “сита”:

СКФ = ЭФД·Кф (мл/мин) (6.2)

У мужчин СКФ около 125 мл/мин, а у женщин - 110 мл/мин из расчета равной площади поверхности тела в 1,73 м³. В фильтрат поступает примерно 1/5 часть проходящей через почки плазмы. В результате, за сутки образуется 150-180 л фильтpата (первичной мочи). Легко подсчитать, что вся плазма крови очищается почками не менее 60 раз в сутки.

Определенный интерес представляет и то, что по мере прохождения крови по капилляру клубочка, в связи с потерей 20% воды происходит существенное возрастание в ней онкотического давления: с 24-28 мм рт.ст. в приносящем конце капилляра до 33-35 мм рт.ст. в выносящем. В результата и данного процесса во второй половине капилляра ЭФД существенно снижается. Это приведет к уменьшению клубочковой фильтрации. Такая ситуация возникает тогда, когда почечный плазмоток невелик (частицы крови продвигается медленнее). В противоположность этому высокая скорость кровотока приведет к увеличению образования первичного фильтрата.

Снижение концентрации белка в плазме крови, как это бывает при патологии печени, понижая онкотическое давление, приведет к увеличению скорости клубочковой фильтрации. В то же время увеличение онкотического давления плазмы артериальной крови приведет к снижению скорости клубочковой фильтрации.

В физиологических условиях изменение величины давления в капсуле имеет очень небольшое значение. Но в патологии, когда, к примеру, происходит закупорка мочеточника камнем и затрудняется отток по всему мочеатводящему каналу, фильтрация снижается и из-за роста этого показателя.

В отличие от плазмы крови ультрафильтрат содержит очень мало белков. Кроме того, в нем в несколько меньшей концентрации находятся многие неорганические катионы, так как часть их в плазме находится не в свободном, а в связанном с белками состоянии. Соотношение свободных и связанных ионов находится в равновесном состоянии и именуется равновесием Доннана. Различие между первичной мочой и плазмой крови по содержанию одновалентных ионов невелико, в то время как по двухвалентным - более существенно. Так, в плазме 40% Са²⁺ связано с белками. Поэтому содержание кальция в плазме 2,5 ммоль/л, а в фильтрате - 1,3 ммоль/л в виде свободных ионов и 0,2 ммоль/л низкомолекулярных комплексов его.

Сиалопротеины подоцитов и эндотелия совместно с протеингликанами БМ обеспечивают отрицательный заряд ее, что является основным барьером для анионных и нейтральных макромолекул. Поэтому содержание такого типа веществ в ультафильтрате также меньше, чем в плазме крови. При некоторых видах патологических процессов, когда исчезает отрицательный заряд пор, почечное тельце становится более проницаемо к белкам. Заряд пор не играет никакой роли для неорганических веществ или низкомелекулярных органических соединений.