Фильтрационная поверхность клубочка состоит из трех слоев: эндотелия, базальной мембраны и ножек отростков эпителиальных клеток клубочка.

Эндотелий. На внутренней поверхности фильтра, в контакте с кровью, фенестрированный эндотелий. Отверстия диаметром примерно 70 нм пронизывают эндотелиальные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность капилляра. Эти отверстия создают лишь минимальное препятствие для белков плазмы, которые намного мельче: диаметры молекул альбумина и IgG равны соответственно 3,6 нм и 5,5 нм.

Базальная мембрана. Это трехслойный матрикс толщиной примерно 300 нм, состоящий из гликопротеидов, включая фибронектин, ламинин, коллаген IV тип и отрицательно заряженные гепарансульфатпротеогликаны.

Подоциты (эпителиальные клетки клубочка). Подоциты покрывают наружную поверхность базальной мембраны клубочков. У подоцита имеется основное тело клетки и спрутоподобные отростки, которые своими ножками покрывают всю фильтрационную поверхность. Ножки отростков соседних клеток переплетаются. Между переплетающимися ножками отростков существуют узкие щели, через которые проходит фильтрат. Щелевидные диафрагмы функционируют как часть фильтрационного механизма. Поверхность ножек соседних отростков покрыта отрицательно заряженными сиалогликопротеинами.

По общепринятому взгляду начальным и центральным процессом образования мочи является фильтрация в клубочках свободной от липидов жидкости, которая по молекулярной концентрации кристаллоидов и по точке замерзания идентична с плазмой крови. Небольшое различие концентрации ионов натрия, хлоридов, кальция, фосфатов, водородных ионов по обеим сторонам клубочковой мембраны обусловлено равновесием Доннана, наличием в плазме крови анионов, не диффундирующих через мембрану и удерживающих часть катионов. Физиологические механизмы клубочковой фильтрации включают в себя следующие факторы:

1) гидростатическое давление (капиллярное давление), на которое оказывают влияние: а — динамические изменения тонуса афферентных и эфферентных артериол, б — состояние сосудистой стенки и изменение просвета внутриорганных артериол и вен, в — состояние сердечно-сосудистой деятельности;

2) онкотическое давление плазмы крови, величина которого зависит от:

а) количества общего белка плазмы, б) состава белковых фракций плазмы.

3) внутрикапсулярное давление, которое связано: а) с состоянием проходимости канальцев и нижележащих мочевых путей, б) с координированным сокращением регулирующих приборов — жомов, заложенных по ходу моче выводящей системы, в) со степенью реабсорбции воды в канальцах, г) с состоянием эластичности почечной паренхимы.

4) состояние клубочковой мембраны, которое характеризуется: а) степенью проницаемости, б) величиной фильтруемой поверхности, что определяется количеством функционирующих клубочков, числом открытых капиллярных петель, степенью расширения капилляров.

Следовательно, процесс фильтрации, происходящий в клубочках, совершается за счет энергии, поставляемой артериальным давлением, т.е. за счет работы сердца. Ho этот процесс находится также в прямой зависимости от физических и физиологических свойств клеток, образующих и покрывающих капилляры клубочков.

Эффективное фильтрационное давление (Pf), в результате которого образуется клубочковый фильтрат, представляет собой разность гидростатического давления в клубочковых капиллярах (Pg) с одной стороны, и суммы величин онкотического давления в плазме (Pо) и гидростатического давления в клубочковой капсуле (Pc) с другой.



В нормальных условиях гидростатическое давление в клубочковых капилляров составляет около 50—70% величины среднего давления в больших артериях (90—100 мм рт. ст.), достигая 70 мм рт. ст. (наиболее часто приводимая в литературе величина). Коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление плазмы составляет 30 мм рт. ст., а наиболее часто воспроизводимая величина гидростатического давления клубочкового фильтрата в капсуле примерно 20 мм рт. ст. Таким образом, у здорового человека эффективное фильтрационное давление будет колебаться около 20 мм рт. ст.: 70 - (30+20) = 20 мм рт. ст. (см. схему б).

Эта модель достаточно наглядна, но чрезвычайно упрощена, т.к. предполагает, что фильтрация происходит равномерно во всех участках клубочковой мембраны, а образование фильтрата прекращается только тогда, когда кровь покидает клубочковые капилляры. В последние годы предложена, однако, и другая модель, которая исходи г из того, что гидравлическая проводимость клубочковой мембраны в несколько раз выше, чем предполагает первая модель. В результате происходит более быстрое образование из определенного количества крови и столь же быстро нарастает онкотическое ее давление. В связи с этим онкотическое давление становится равным разнице гидростатического давления (Pg - Pc = Po) раньше, чем кровь оттекает от клубочковых капилляров. Таким образом, в конечных участках капилляра устанавливается «фильтрационное равновесие» (Pt=0) и фильтрация прекращается. Эта модель предполагает изменение площади фильтрации в отдельном нефроне (см. схему).

До настоящего времени все еще не существует способа прямого исследования жидкости, действительно прошедшей через клубочки, и поэтому величина клубочковой фильтрации выражается обычно цифрами, посредством какого-либо фильтрационного клиренса (инулина, эндогенного креатинина).

Можно сказать, что в ходе экскреторной функции почки «очищают» кровь от некоторых ее компонентов, откуда и термин «клиренс» (англ. «clearance» от слова «clear» — светлый, чистый).

Теоретические предпосылки исследования клиренса очень просты. Пусть вещество X имеет в плазме крови концентрацию Спл и пусть такой плазмы протекает через почки Vпл мл за 1 мин. Пусть далее это вещество проходит в мочу и дает там концентрацию Смочи и пусть такой мочи образуется за 1 мин Vмочи мл. Предположим, что вещество X за 1 мин полностью покинуло плазму, иначе говоря, плазма от него очистилась полностью. Тогда, очевидно, Спл • Vпл = Смочи * Vмочи, откуда



Величина К и называется клиренсом почек для вещества X, поскольку она показывает какое количество плазмы очищается от вещества X почками за 1 мин.

Как видно, в основу понятия клиренса положены два довольно произвольных предположения; о полном выведении вещества X и о том, что оно не подвергается реабсорбции. И все же ценность клиренса велика, поскольку можно экспериментально подобрать вещества, практически отвечающие указанным допущениям. Таким веществом является полисахарид инулин. Для него К инулина = 120 мл/мин.

Свободно фильтроваться через клубочковую мембрану могут лишь низкомолекулярные вещества, молекулярная масса которых не более, чем у инулина (5500). Содержание таких веществ в фильтрате такое же, как в плазме крови. По мере возрастания молекулярной массы растворенных в плазме крови веществ их прохождение через поры мембраны затрудняется, происходит своего рода молекулярное просеивание. Фильтруем ость молекул гемоглобина (мол. масса 64 500) составляет лишь 3%, а альбумина плазмы (мол. масса 69 000) — значительно ниже 1%. По-видимому, мол. масса порядка 80 000 является абсолютным пределом для прохождения частиц через поры. Более крупные белки (глобулины плазмы) уже не могут фильтроваться через мембрану клубочков.

Скоростью клубочковой фильтрации называется объем фильтрата, образующийся в почках за единицу времени. У человека, имеющего поверхность тела равную 1,73 м2, величина гломерулярной фильтрации составляет в среднем 120 мл/мин или 70 мл/мин на 1 м2 поверхности тела. У мужчин она составляет 125 мл/мин, а у женщин 110 мл/мин. Таким образом, за сутки образуется примерно 180 л фильтрата. Следовательно, общий объем плазмы, равный приблизительно 3 л, фильтруется за 25 мин; иными словами, плазма очищается почками 60 раз в сутки. Аналогичным путем можно вычислить, что вся внеклеточная жидкость (14 л) проходит через почечный фильтр примерно 12 раз в сутки.

Состав фильтрата зависит прежде всего от проницаемости клубочковой мембраны. Содержание в фильтрате растворимых компонентов плазмы определяется их способностью к фильтрации.

Основные показатели, характеризующие фильтрацию, представлены на схеме на стр. 527.

Нарушение фильтрации может проявиться в одном из трех вариантов: 1) уменьшение фильтрации; 2) увеличение фильтрации; 3) качественные нарушения фильтрации.

Уменьшение фильтрации. Может возникнуть в результате:

— уменьшения числа функционирующих нефронов. Выраженные нарушения со стороны внутренней среды организма возникают лишь при понижении массы действующих нефронов более чем в 2 раза, т.е. при понижении клиренсов мочевины и креатинина в 2—3 раза;

— изменения свойств фильтра — мембраны клубочка (в результате склерозирования, оседания протеинов и т.д.);

— функциональных нарушений внутриорганного кровотока (уменьшение кровотока через почку). Гидростатическое давление в клубочках может быть снижено в результате динамического и обратимого увеличения тонуса приводящем клубочковой артериолы до клубочковой сосудистом сети или уменьшения тонуса отводящего сосуда;

— значительного падения артериального давления при сердечной недостаточности, шоке и т.д., приводящего к снижению гидростатического давления в капиллярах клубочков и застойным явлениям в органе — увеличению почечного венозного и внеклубочкового давления. Сравнительно высокие значения давления в капиллярах клубочка (почти 70 мм. рт. ст.) связаны с двумя обстоятельствами: намного меньшим диаметром выносящей артериолы (по сравнению с приносящей) и небольшой длиной почечной артерии, берущей начало из брюшной аорты, где кровь течет под высоким давлением. Из приведенных ранее расчетов следует, что эффективное фильтрационное давление в норме составляет примерно 20—30 мм рт. ст. Поэтому, чтобы могла происходить фильтрация плазмы крови в нефроне, необходимо, чтобы величина давления в капиллярах клубочка превышала 20—30 мм рт. ст. Образование мочи полностью прекращается, если артериальное давление падает ниже 30—40 мм рт. ст. Следует, однако, отметить, что почки имеют компенсаторные механизмы, способные в известной мере нивелировать изменения общего кровообращения и поддерживать почечный кровоток на оптимальном уровне. Так посредством координированного изменения просветов сосудов почек может быть создано благоприятное условие для процесса фильтрации даже при нарушении кровяного давления;

— органических и необратимых изменениях междолевых артерий и приводящих артериол.

Увеличение клубочковой фильтрации встречается при:

— увеличении числа функционирующих нефронов (например, при высокой температуре окружающей среды):

— увеличении кровенаполнения органа (например, при уменьшении тонуса приводящего сосуда или увеличении тонуса отводящей артериолы);

— увеличении капиллярного давления (например, при повышении систолического давления);

— образовании недеятельных клубочков, что вызывает викарную гиперемию в функционирующих нефронах;

— снижении онкотического давления крови (например, при нефритическом синдроме);

— повышении проницаемости клубочковой мембраны при действии на нее патогенных агентов.

Качественные нарушения фильтрации проявляются главным образом в появлении в моче веществ, которые в обычных условиях через мембрану не проходят, прежде всего белков, форменных элементов крови и др.