Как почки фильтруют воду

Как почки фильтруют воду

а) Состав клубочкового фильтрата. Образование мочи начинается с фильтрации капиллярами клубочков большого количества жидкости в капсулу Боумена. Как и другие капилляры, сосуды клубочка относительно непроницаемы для белков, поэтому профильтрованная жидкость, называемая первичной мочой, практически не содержит белка, она также свободна от всех клеточных элементов, включая эритроциты.

Концентрации других составляющих первичной мочи, включая большинство солей и органических молекул, схожи с содержанием этих веществ в плазме. Исключениями из правил являются несколько низкомолекулярных веществ, таких как кальций и жирные кислоты, не способные к свободной фильтрации вследствие частичной связи с белками плазмы. Почти половина кальция в плазме и большая часть жирных кислот связаны с белками, поэтому эти вещества не проходят через почечный фильтр.

б) СКФ составляет около 20% почечного плазмотока. Как и в других капиллярах, СКФ определяется: (1) соотношением между гидростатическим и онкотическим давлениями, действующими через стенку капилляра; (2) коэффициентом фильтрации в капилляре (Кф), определяемым проницаемостью мембраны и площадью поверхности капилляров. Капилляры клубочка отличает значительно больший, по сравнению с другими, объем фильтрации вследствие высокого уровня гидростатического давления и значительного Кф В среднем СКФ у взрослого человека составляет 125 мл/мин или 180 л/сут. Часть плазмы, которая подвергается фильтрации в почках (фракция фильтрации), составляет величину 0,2. Это означает, что 20% плазмы, проходящей через почки, фильтруется в клубочках.

Фракцию фильтрации рассчитывают по формуле: Фракция фильтрации = СКФ/Объем плазмотока через почку.

А. Ультраструктура капилляра почечного клубочка.
Б. Поперечное сечение мембраны почечного клубочка и его основных компонентов: эндотелия капилляра, базальной мембраны и эпителия (подоцитов)

в) Мембрана капилляров клубочков — трехслойная (у других капилляров — двуслойная) и состоит из: (1) эндотелия капилляра; (2) базальной мембраны; (3) слоя эпителиальных клеток (подоцитов), окружающих наружную поверхность базальной мембраны капилляров. Эти слои, соединенные вместе, создают фильтрационный барьер, который, несмотря на трехслойность, способен пропускать в сотни раз больше воды и растворенных веществ, чем в обычном капилляре. Даже при высоких темпах фильтрации мембрана клубочков непроницаема для белков.

Высокие параметры фильтрации в мембране клубочка отчасти обусловлены ее особенностями. Эндотелий капилляров содержит тысячи небольших отверстий, называемых фенестрами, схожих по строению с фенестрированными капиллярами, обнаруженными в печени. Несмотря на значительный размер фенестр, эти отверстия непроницаемы для белков, т.к. эндо-телиоцитам присущ отрицательный заряд, препятствующий проникновению белков.

Окруженная эндотелием базальная мембрана содержит сеть фибрилл коллагена и протеогликанов, между волокнами сети имеются большие промежутки, через которые могут проникать вода и небольшие молекулы растворенных веществ. Базальная мембрана успешно препятствует фильтрации белков плазмы — отчасти за счет высокого отрицательного заряда, связанного с протеогликанами.

Завершающая часть мембраны клубочка представлена слоем эпителиальных клеток, образующих прерывистую наружную выстилку клубочка. Эти клетки образуют отростки в виде ножек, оплетающих наружную поверхность капилляров. Между ножками расположены промежутки, называемые продольными порами, через которые перемещается первичная моча. Эпителиальные клетки, которые также заряжены отрицательно, дополнительно ограничивают фильтрацию белков. Таким образом, проникновение белков в первичную мочу предотвращается с помощью всех слоев мембраны клубочка.

Видео физиология фильтрации в почках и поддержки осмотического давления крови — профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Важный фильтр организма, или О чём «молчат» почки

Кто они, враги и друзья почек? О функциях этого парного органа, признаках нарушений в их работе и о том, почему они долгое время «не говорят» о своём поражении – в интервью с главным нефрологом министерства здравоохранения Оренбургской области Натальей Юрьевной Бобровой.

Главный нефролог министерства здравоохранения Оренбургской области Наталья Юрьевна Боброва

Почки называют важнейшим фильтром организма. Насколько значима их функция?

Это жизненно важный орган, это труженики, которые постоянно очищают наш организм от шлаков, токсинов, вредных веществ. В том числе от лекарств, которые мы можем бесконтрольно принимать. Занимая по размеру не более чем полпроцента от массы тела человека, почки прогоняют через себя огромный объем крови. И если они выйдут из строя, то человек может погибнуть, поэтому сегодня в таких ситуациях применяется заместительная почечная терапия: гемодиализ, перитонеальный диализ или трансплантация почки.

Кто главные враги почек?

Мы иногда настолько нерационально живём, что принимаем в пищу не те продукты, которые нужны, курим, употребляем различные препараты, алкоголь, а всё это крайне негативно влияет на работу почек. К вредным факторам нужно отнести переохлаждения, нахождение в мокром белье (например, после купания в водоёме), очаги инфекций в организме – кариозные зубы, хронический тонзиллит и другие.

Можно ли сказать конкретно, какие лекарства являются токсичными для почек?

Разнообразные анальгетики, нестероидные противовоспалительные препараты, если их принимать бездумно, без повода, самовольно или по совету соседа, а не по назначению врача, – они могут принести непоправимый вред и вызвать лекарственное поражение почек, так называемую анальгетическую нефропатию, которая впоследствии приводит к терминальной почечной недостаточности.

Как вовремя заметить у себя первые признаки неблагополучия в работе почек?

К сожалению, почки достаточно долго «молчат», не говорят о себе, и заметить, что почки болеют, можно очень нескоро. Иногда жалобы на тошноту, слабость, отеки, повышение давления могут говорить о далеко зашедшей стадии почечной недостаточности, когда все консервативные методы будут уже неэффективны. Поэтому заботой и выявлением проблем с почками нужно заниматься тогда, когда они о себе еще не говорят столь открыто. Методы диагностики простые, но информативные – общий анализ крови, мочи, УЗИ почек, определение креатинина и мочевины в биохимическом анализе крови. Это позволяет выявить скрытые заболевания почек и, соответственно, как можно скорее начать лечение для того, чтобы затормозить патологический процесс.

Какие еще сигналы организма нельзя игнорировать, при каких симптомах следует незамедлительно обратиться к врачу?

Могут быть такие проявления, как расстройство мочеиспускания (учащенное, болезненное, императивные позывы), уменьшение количества выделяемой суточной мочи, появление отеков (на лице, на ногах), повышение цифр артериального давления, слабость, недомогание – это повод обследоваться у врача. Потому что почки, повторяю, очень терпеливы и могут долго не заявлять о себе.

Действительно ли почки могут страдать вследствие имеющихся хронических заболеваний? Кто в группе риска?

Да, если раньше первичные заболевания почки – поликистоз, пиелонефрит, гломерулонефрит – приводили к развитию почечной недостаточности, то сейчас на первый план выходят заболевания, которые, казалось бы, не имеют отношения к почкам: это сахарный диабет, артериальная гипертония, болезни обмена веществ (такие как подагра, ожирение). Они воздействуют на почки, вызывая их поражение. К сожалению, по мировой статистике этими заболеваниями страдает практически каждый 10-й житель планеты, то есть имеет хроническую болезнь почек. Почки могут быть как следствием заболеваний сердца, так и причиной. Это взаимно отягощающие факторы. При гипертонии страдают почки, соответственно, такие пациенты обязательно должны проверять состояние органов.

Пить или не пить – вот в чём вопрос? Спорный. Любят ли почки воду и сколько желательно принимать жидкости?

Для здоровых людей рекомендуется широкий питьевой режим – до 2 литров, а летом и до трёх, когда очень много теряем жидкости с потом. Вода позволяет растворять токсины, песочек, камни, то есть способствует нормальному функционированию почек. Но! В некоторых ситуациях объем принимаемой жидкости должен быть ограничен: когда идет обострение хронического заболевания почек, когда идет резкое уменьшение количества выделяемой суточной мочи, что будет сопровождаться отеками, когда идёт нарастание сердечной недостаточности. В этих ситуациях нужно быть осторожным и консультироваться с врачом по питьевому режиму.

А какие продукты питания не любят почки?

Избыточный прием продуктов, содержащих консерванты, пищевые добавки, соленья, копчёности, фаст-фуд, а также чрезмерное употребление алкоголя, кофе, чая, а особенно сладкой газировки могут способствовать образованию камней в почках. Не рекомендуется как резкое похудение, так и избыточное потребление калорий, потому что это вызывает ожирение и тоже провоцирует нагрузку на почки. Почки любят рациональное питание.

Сидячий образ жизни влияет на работу почек?

Крайне важно для правильной работы мочевой системы – своевременное опорожнение мочевого пузыря. Поскольку сидячая работа предполагает более редкое посещение туалета, то это нужно контролировать, так как задержка мочи может негативно сказаться здоровье почек. Одним словом, здоровый образ жизни – как для всего организма, так и для почек в частности – лучший способ поддержать наш фильтр в исправном состоянии. А также избегать переохлаждений, чрезмерного пребывания на солнце, приобщать себя к рациональному питанию и физической активности – это простые и действенные правила для нашего здоровья!

Источник

Как почки фильтруют воду

а) Образование мочи путем фильтрации в клубочках, реабсорбции и секреции в канальцах почки. Скорость, с которой различные вещества выделяются в мочу, определяется суммой трех процессов (просим смотреть рисунок ниже): (1) клубочковой фильтрации; (2) реабсорбции веществ из канальцев в кровь; (3) секреции веществ из крови в канальцы. Формула выделения выглядит следующим образом:

Основные процессы в почке, определяющие состав мочи. Скорость выделения вещества с мочой равна быстроте его фильтрации за вычетом реабсорбции плюс секреция из канальцев в перитубулярные капилляры

Скорость выделения = = Скорость фильтрации — Скорость реабсорбции + Скорость секреции.

Процесс выделения начинается с фильтрации капиллярами клубочков в капсулу Боумена большого количества жидкости, лишенной белка. Большая часть веществ плазмы крови, за исключением белков, фильтруется свободно, поэтому концентрации веществ в фильтрате и плазме почти равны. Вследствие реабсорбции воды, а также отдельных растворенных веществ обратно в кровь, или благодаря секреции из перитубулярных капилляров в канальцы состав жидкости, покидающей капсулу Боумена по мере ее прохождения по канальцам нефрона, существенно меняется.

Варианты функциональной активности почек по отношению к четырем гипотетическим веществам.
А. Вещество свободно фильтруется, но не реабсорбируется.
Б. Вещество свободно фильтруется и частично реабсорбируется обратно в кровь.
В. Вещество свободно фильтруется, но с мочой не выделяется, поскольку полностью реабсорбируется из канальцев в кровь.
Г. Вещество свободно фильтруется и не реабсорбируется, но секретируется в просвет канальцев в мочу из перитубулярных капилляров

Рисунок выше отображает варианты функциональной активности почек в отношении четырех гипотетических веществ. На А вещество свободно фильтруется капиллярами, однако не реабсорбируется и не секретируется, поэтому интенсивность его выделения равна интенсивности фильтрации, что справедливо для таких продуктов метаболизма, как креатинин.

На Б вещество свободно фильтруется, однако частично реабсорбируется из канальцев в кровь. Следовательно, темпы выделения вещества почками меньше скорости фильтрации в клубочках. В данном случае формула выделения будет выглядеть так:

Выделение = Фильтрация — Реабсорбция.

Такая ситуация обычна для многих электролитов.

На В показано, что вещество свободно фильтруется, но не выделяется с мочой, поскольку оно, профильтровавшись, реабсорбируется из канальцев обратно в кровь. Таким способом в жидких средах организма сохраняются некоторые питательные вещества, такие как глюкоза и аминокислоты.

На Г вещество свободно фильтруется в капиллярах клубочка и не реабсорбируется, к тому же оно дополнительно секретируется из крови перитубулярных капилляров в канальцы. Этот вариант характерен для органических кислот и оснований, позволяя крови быстро от них очищаться, выделяясь в большом количестве с мочой. Скорость выделения в данном случае рассчитывается по формуле:

Выделение = Фильтрация + Канальцевая секреция.

Для каждого вещества в плазме существует свое особое сочетание фильтрации, реабсорбции и канальцевой секреции. Скорость выделения вещества зависит от соотношения этих трех основных процессов в почке.

б) Фильтрация, реабсорбция и секреция различных веществ. В целом для образования мочи канальцевая реабсорбция в количественном отношении важнее секреции, однако канальцевая секреция играет значительную роль в поддержании содержания калия, ионов водорода и некоторых других ионов, выделяемых с мочой. Большинство веществ, от которых необходимо очистить кровь (это особенно касается таких продуктов обмена, как мочевина, креатинин, мочевая кислота и ураты), плохо реабсорбируются, поэтому они выделяются в мочу в большом количестве. Некоторые чужеродные вещества и препараты также плохо реабсорбируются, дополнительно секретируясь в просвет канальцев из перитубулярных капилляров, поэтому темпы выведения их из организма высоки. Электролиты, такие как натрий, хлор и ионы бикарбоната, напротив, хорошо реабсорбируются, поэтому в моче они появляются лишь в небольшом количестве. Несмотря на значительное содержание в клубочковом фильтрате некоторых питательных веществ, таких как аминокислоты и глюкоза, с мочой они не выделяются, поскольку полностью реабсорбируются в канальцах.

Каждый такой процесс (клубочковая фильтрация, канальцевая реабсорбция или секреция) регулируется в зависимости от потребностей организма. Например, при избытке натрия скорость, с которой он фильтруется, возрастает, реабсорбируется при этом лишь его небольшая часть, поэтому возрастает и его выделение.

Для большинства веществ темпы фильтрации и реабсорбции намного превышают скорость выделения, поэтому минимальные сдвиги фильтрации или реабсорбции могут приводить к значительному изменению количества выделенного почками вещества. Например, увеличение скорости клубочковой фильтрации всего на 10% (со 180 до 198 л/сут) при неизменной реабсорбции увеличило бы объем мочи в 13 раз: с 1,5 до 19,5 л/сут. В действительности же для поддержания выделительных процессов на необходимом уровне все изменения фильтрации в клубочках обычно соответствуют реабсорбции.

По какой причине почки фильтруют и реабсорбируют столь значительное количество жидкости? Можно задать вопрос иначе: в чем смысл фильтрации и реабсорбции почками огромного объема жидкости и растворенных в ней веществ? Способность почек из-за интенсивной фильтрации быстро удалять продукты обмена из организма является одним из преимуществ высокой СКФ. Большинство продуктов жизнедеятельности плохо реабсорбируются в канальцах, поэтому метаболиты эффективно выводятся из организма за счет высокой СКФ.

Второе преимущество заключается в том, что благодаря такой высокой СКФ в почках жидкие среды организма за сутки обновляются многократно. Поскольку объем плазмы составляет около 3 л, а СКФ — 180 л/сут, вся плазма целиком может фильтроваться и подвергаться обработке почками около 60 раз в сутки. Высокий уровень СКФ позволяет почкам точно и четко контролировать объем и состав жидких сред организма.

Видео физиология фильтрации в почках и поддержки осмотического давления крови — профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник