1. Скорость клубочковой фильтрации
2. Клиренс вещества
3. Достижение насыщения при процессах транспорта
4. Определение почечного кровотока
5. Резюме
6. Список использованной литературы

а) Скорость клубочковой фильтрации. Наиболее важной характеристикой функционирования почек является скорость клубочковой фильтрации.

1. Определение скорости клубочковой фильтрации (GFR). Вещества, которые свободно фильтруются, представлены в фильтрате практически в той же средней концентрации, что и в плазме (Р). Поэтому их отфильтрованное количество будет равняться Р * GFR. Если они и не реабсорбируются, и не секретируются, их экскреция (M_e) также будет равна этому значению, т. е.

где U — концентрация данного вещества в конечной моче, а V_U — скорость образования мочи. Исходя из этого, после измерения U, V_U и Р значение GFR можно рассчитать следующим образом:

Фильтрацию полисахарида инулина можно считать свободной, и он не реабсорбируется и не секретируется. Поэтому его зачастую используют для определения GFR. Для этого, однако, требуется его инфузия. В более простом случае для определения GFR используется креатинин, ангидрит креатина. Креатинин непрерывно секретируется в мышцах, и, следовательно, нет нужды в его введении извне. Поскольку транспортные процессы в канальцах затрагивают его лишь в крайне небольшой степени, он также позволяет дать оценку значению GFR.

P.S. Пример. Концентрация креатинина в плазме (Р) у пациента была 0,1 ммоль/ л, концентрация в моче (U) — 5 ммоль/ л, скорость образования мочи 2 мл/мин. Тогда GFR = 5 (ммоль/л) * 2 (мл/мин)/0,1 (ммоль/л) = = 100 мл/мин.

2. Концентрация креатинина в плазме крови. В клинической практике значение концентрации в плазме креатинина часто используется в качестве первоочередного показателя функционирования почек. Поскольку креатинин выводится из организма почти исключительно почками, его образование должно соотносится с интенсивностью процессов выделения в почках в единицу времени. При снижении GFR экскреция креатинина в почках (M_e) поначалу уступает его продукции (М_р) в единицу времени.

Из-за этого концентрация креатина в плазме возрастает до тех пор, пока его фильтруемые в единицу времени количества не достигнут значений синтезируемых в единицу времени. В состоянии равновесия М_e = М_р. При постоянной продукции креатинина, таким образом, произведение GFR и плазменной концентрации — величина постоянная (GFR * P = М_e = М_р), а концентрация в плазме растет обратно пропорционально GFR (рис. 1).

Тем не менее продукция креатинина связана с мышечной работой и не является константой. Увеличение продукции креатинина требует его повышенной экскреции с мочой, т. е. повышение концентрации креатинина в плазме при той же GFR. Умеренное снижение GFR поэтому можно легко упустить из виду, если оно сопровождается снижением продукции креатинина.

Хроническая почечная недостаточность приводит к повышению уровня креатинина в плазме в связи с уменьшением GFR. При этом концентрация других выводимых почками веществ возрастает. Увеличение концентрации токсичных растворенных веществ приводит в конечном счете к гемодиализу или диализу.

P.S. Хроническая почечная недостаточность:

- Причины. Наиболее частыми причинами прогрессирующего разрушения почечной ткани служат сахарный диабет, постоянно повышенный уровень артериального давления (гипертония), воспаление (гломерулонефрит и пилонефрит), отравление и обратный отток мочи при перенесении мочеточником мочеполовой инфекции с осложнениями. Замена почечных клубочков и канальцев соединительной тканью приводит к так называемому сморщиванию почки (нефросклерозу).

В случае потери более чем 80% нефронов почки обычно не в состоянии адекватно выполнить свои функции по выработке гормонов и секреции (хроническая почечная недостаточность).

- Последствия. Результатом хронической почечной недостаточности является увеличение концентрации обычно выводимых из организма через почки («уремических») веществ в крови (уремия). Внешне нарушение функционирования почек первоначально проявляется уменьшением (олигурия) или полным исчезновением (анурия) выделяемой мочи.

Однако, как правило, объем мочи не отражает реальных масштабов проблемы, так как параллельно с GFR уменьшается и реабсорбция в канальцах, и уменьшение объема испускаемой мочи носит первоначально только умеренный характер. Моча не такая концентрированная, и экскреция основных ее компонентов снижается. Одним из основных последствий ограниченной способности почек к выведению является сохранение фосфата, который образует комплексы с кальцием в крови и вследствие этого происходит нарушение баланса неорганических триггеров.

Уменьшение выведения почками H⁺ приводит к ацидозу, удержание воды и соли — к гипергидратации, а сохранение K⁺ — к гиперкалиемии. Удержание в почках малорастворимых солей мочевой кислоты может (в редких случаях) приводить к гиперурикемии и патологическому их отложению в организме, особенно в суставах (подагра). Наконец, снижение секреции эритропоэтина закономерно влечет за собой анемию, вследствие чего пациенты имеют бледный вид.

б) Клиренс вещества. Клиренс и выделяемая фракция вещества являются характеристиками фильтрации, реабсорбции и секрекции.

1. Клиренс и выделяемая фракция. Отфильтрованные количества инулина и креатинина будут в конечном счете выведены. Объем плазмы, очищенной от инулина или креатинина (англ. clearance — очистка), зависит от GFR. Для тех веществ, которые частично реабсорбируются, клиренс рассчитывается как

и его значение будет меньше GFR. Для веществ, дополнительно секретируемых, он будет больше GFR (рис. 2). Отношение клиренса вещества к GFR называют выделяемой фракцией. Выделяемая фракция инулина и креатинина равна 1.

P.S. Пример. У некоего пациента концентрация мочевины в плазме равна 5 ммоль/ л, а концентрация мочевины в моче — 80 ммоль/л. Скорость образования мочи — 3 мл/мин. Клиренс мочевины, таким образом, равен: С = 80 (ммоль/л) * 3 (мл/мин)/5 (ммоль/л) = 48 мл/мин. Если GFR пациента — 100 мл/мин, то его выделяемая фракция мочевины — 0,48. Это означает, что пациент испускает около половины отфильтрованной мочевины.

2. Осмотический клиренс, клиренс свободной воды. Клиренс всей совокупности осмотически активных веществ называется осмотическим:

Отняв объем мочи, соответствующей осмотическому клиренсу, можно получить значение клиренса свободной воды:

В гипоосмотической моче выводится много воды из организма по сравнению с изотоничной плазме (P_osm) экскреции; активная экскреция осмотически активных веществ не требуется. Клиренс свободной воды в этом случае имеет положительное значение. Если осмолярность мочи выше, чем в плазме, клиренс свободной воды имеет отрицательное значение.

P.S. Пример. Некий пациент выделяет 6 мл мочи/мин с осмотичностью 145 мосмоль/кг воды. Для изотоничного плазме (P_osm = 290 мосмоль/кг Н₂О) раствора секреция осмотически активных веществ будет 6 (мл/мин) * 145 (мосмоль/кг воды)/290 (мосмоль/кг воды) = 3 мл/мин. Таким образом, клиренс свободной воды будет иметь значение 6 мл/мин -- 3 мл/мин = 3 мл/мин.

Если моча будет иметь осмолярность 580 мосмоль/кг Н₂О, то (при скорости образования мочи 6 мл/мин) это соответствует 12 мл/мин для изотоничного плазме раствора компонентов мочи, что приводит к отрицательному клиренсу свободной воды 6 - 12 = -6 мл/мин.

P.S. Заместительная почечная терапия:

- Диализ. Больной с тяжелой стадией почечной недостаточности может жить только благодаря устранению мочевых метаболитов. Накопленные в теле электролиты и органические вещества могут быть устранены из организма путем диализа. В его ходе кровь пропускается через полупроницаемую трубочку, которая допускает диффузию веществ во внешний раствор диализной жидкости (гемодиализ). Процедура гемодиализа длится 4 ч и требуется приблизительно каждые 3 дня. В качестве альтернативы искусственными растворами может промываться брюшная полость.

При этом «мочерастворимые» вещества диффундируют в брюшную полость из крови и удаляются там. Вода в этом случае устраняется с помощью гипертонических растворов. Регулирование состава электролитов тела через почки может быть полностью заменено любым из этих двух способов. Но искусственные мембраны в гемодиализе или капиллярные стенки при перитонеальном диализе не допускают прохождение сквозь них некоторых крупных пептидов, которые в норме деградируют в почках.

Эти пептиды мешают помимо всего прочего работе клеток иммунной защиты. Диализ не может заменить регуляторную и метаболическую функции почек.

- Трансплантация. Эти функции, напротив, восстанавливаются после трансплантации почки. Трансплантированная почка может взять на себя все функции старых почек, а ее выделительная функция может быть адаптирована к потребностям организма через гормональные эффекты в каждый момент времени. Тем не менее доноры и пациенты, как правило, генетически различны (если они не однояйцевые близнецы). Из-за этого пересаженная почка экспонирует белки, которые распознаются иммунной системой реципиента как чужеродные.

Результатом является иммунная реакция против пересаженного органа, которая должна подавляться назначенными врачом иммунодепрессантами.

в) Достижение насыщения при процессах транспорта. Насыщение при процессах транспорта описывается максимальной пропускной способностью (или почечным порогом) и аффинностью.

1. Максимальная пропускная способность транспорта и аффинность при насыщении. Ряд почечных процессов переноса характеризуется максимальной скоростью транспорта, которая, как правило, находится в пределах диапазона значений количества отфильтрованного вещества (M_f) (рис. 3) или немного выше его.

Для описания процесса выведения указанного вещества (M_e) вводятся специальные кинетические параметры для транспортной системы, такие как максимальная пропускная способность транспорта (T_m) и аффинность (отчетливое сродство). Для описания скорости транспорта (M_t) применяется простое уравнение:

где С — текущая концентрация субстрата, C_w -значение концентрации, при котором достигается половина максимальной пропускной способности. Выведение данного вещества описано формулой

При чистой реабсорбции Mt имеет положительное значение, при чистой секреции Mt отрицательно. С увеличением концентрации вещества в плазме крови (P) увеличивается, с одной стороны, количество отфильтрованного (M_f = P * GFR) вещества, с другой стороны, концентрация при транспортере (С) и, следовательно, скорость транспорта.

2. Процесс реабсорбции с высокой аффинностью. При высокой аффинности или небольших количествах вещества, попадающих на транспортер, уже самой низкой концентрации субстрата достаточно для достижения максимальной скорости транспорта, и вещество почти полностью поглощается, в то время как количество фильтрата не превышает максимальную скорость транспорта (рис. 3).

Как только максимальная скорость транспорта будет превышена, дополнительные отфильтровывающиеся количества вещества будут полностью выводиться из организма. Переход от полной реабсорбции к началу выделения (почечный порог) довольно резок (рис. 2).

Почечный порог для фосфатов, как правило, примерно на 20% ниже, чем их концентрация в плазме, т. е. около 20% от отфильтрованного количества вещества будет выведено. Для глюкозы почечный порог (10 ммоль/л) примерно в два раза выше ее концентрации в плазме в состоянии натощак (около 5 ммоль/л). Поэтому только при крайнем увеличении концентрации глюкозы в плазме (> 10 ммоль/л) она выводится из организма, как это может происходить при сахарном диабете. Примерами субстратов процессов транспорта с высокой аффинностью могут служить некоторые аминокислоты (рис. 23).

P.S. Пример. Пациент с плохо контролируемым сахарным диабетом имеет концентрацию глюкозы в плазме 15 ммоль/л. Его GFR составляет 100 мл/мин (0,1 л/мин), а максимальная пропускная транспортная способность для глюкозы составляет 1 ммоль/мин. Скорость экскреции глюкозы у него равна соответственно: 0,1 (л/мин) х 15 (ммоль/л) - 1 (ммоль/мин) = 0,5 ммоль/мин. У этого пациента удаляется треть отфильтрованного количества глюкозы.

3. Процесс реабсорбции с низкой аффинностью (высокой C_1/2). Процессы низкоаффинного транспорта работают при малых концентрациях субстрата намного ниже максимальной скорости транспорта, и она непрерывно выводится из организма еще до того, как отфильтрованные количества субстрата превысят максимальную скорость его транспорта.

При возрастании его концентрации в плазме увеличивается не только количество отфильтровавшегося вещества, но и скорость его реабсорбции, в результате чего значения его экскреции растут несколько более полого, чем его фильтрации (рис. 3). Примерами таких субстратов служат мочевая кислота и глицин.

г) Определение почечного кровотока. Величина почечного кровотока может быть получена исходя из клиренса секретируемых веществ.

1. Определение почечного плазмотока. Если некое вещество секретируется, его отфильтровавшиеся и транспортируемые количества необходимо сложить. При процессах секреции с высокой аффинностью (например, при секреции парааминогиппуровой кислоты) почки будут выделять все поступающие в них количества данного вещества, до тех пор пока процессы транспорта в них не достигнут насыщения (рис. ниже):

При этом RPF (почечный плазмоток) — это объем плазмы, проходящий через почки в единицу времени. Для полностью секретирующихся веществ почечный клиренс оказывается идентичен RPF.

P.S. Если интенсивность отдачи в находящуюся в почках плазму крови транспортируемых веществ не достигает максимальной скорости фильтрации или аффинности механизмов секреции, почечный клиренс оказывается меньше RPF.

2. Почечный кровоток. Исходя из RPF и гематокрита (Hkt) можно рассчитать почечный кровоток (RBF):

P.S. Пример. Если концентрация ПАГ в плазме крови испытуемого составляет 0,2 ммоль/л (насыщение не достигнуто), в моче — 20 ммоль/л, а скорость потока мочи составляет 6 мл/мин, тогда почечный плазмоток будет равняться: RPF = 20 (ммоль/л) * 6 (мл/мин)/0,2 (ммоль/л) = = 600 мл/мин. При гематокрите 0,40 почечный кровоток будет достигать RBF = 600 (мл/мин)/0,6 = 1 (л/мин).

д) Резюме. Важнейшие количественные характеристики функционирования почек. Важными количественными параметрами функционирования почек являются скорость клубочковой фильтрации, почечный плазмоток и выделяемая фракция отдельных веществ.

Реабсорбция и секреция многих веществ связаны с насыщением при транспортных процессах, которое описывается аффинностью и максимальной пропускной способностью (или почечным порогом).

- Вернуться в раздел "Физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 25.6.2025