Glomeruläre Filtration

Welche Kräfte wirken auf die glomeruläre Filtration?

Nur ein kleiner Teil, etwa 1/5 (20 %) des Blutes, das in die Nierenglomeruli gelangt, durchläuft den Filtrationsprozess; die restlichen 4/5 gelangen über die efferente Arteriole in das peritubuläre Kapillarsystem.Wenn das gesamte in den Glomerulus eintretende Blut gefiltert wurde, finden wir in der efferenten Arteriole eine dehydrierte Masse von Plasmaproteinen und Blutzellen, die nicht mehr aus der Niere entweichen konnten .

Nach Bedarf kann die Niere den Prozentsatz des durch die Nierenglomeruli gefilterten Plasmavolumens variieren; diese Kapazität wird durch den Begriff Filtrationsfraktion ausgedrückt und hängt von dieser Formel ab:

Filtrationsfraktion (FF) = Glomeruläre Filtrationsrate (GFR) / Fraktion des renalen Plasmaflusses (FPR)

Bei den Filtrationsprozessen kommen neben den im vorigen Kapitel analysierten anatomischen Strukturen auch sehr wichtige Kräfte ins Spiel: Einige sind gegen diesen Prozess, andere befürworten ihn, sehen wir sie uns im Detail an.

Der hydrostatische Druck des in den glomerulären Kapillaren fließenden Blutes begünstigt die Filtration, also das Entweichen der Flüssigkeit aus dem gefensterten Endothel in Richtung Bowman-Kapsel; dieser Druck hängt von der vom Herzen auf das Blut ausgeübten Schwerkraftbeschleunigung und von der Durchgängigkeit der Gefäße ab, je höher der arterielle Druck, desto stärker der Druck des Blutes auf die Kapillarwände, also bei hydrostatischem Druck. Der kapillare hydrostatische Druck (Pc) beträgt ungefähr 55 mmHg.
Der kolloid-osmotische (oder einfach onkotische) Druck ist mit dem Vorhandensein von Plasmaproteinen im Blut verbunden; diese Kraft wirkt der vorherigen entgegen, indem sie die Flüssigkeit in das Innere der Kapillaren zieht, also der Filtration entgegenwirkt. Wenn die Proteinkonzentration des Blutes ansteigt, steigt der onkotische Druck und das Hindernis für die Filtration; umgekehrt bei einem armen Blut bei Proteinen ist der onkotische Druck niedrig und die Filtration höher Der kolloidosmotische Druck des in den glomerulären Kapillaren fließenden Blutes (πp) beträgt etwa 30 mmHg
Auch der hydrostatische Druck des in der Bowman-Kapsel angesammelten Filtrats steht der Filtration entgegen. Die aus den Kapillaren gefilterte Flüssigkeit muss dem Druck der bereits in der Kapsel vorhandenen Flüssigkeit entgegenwirken, der sie zurückdrängt.
Der hydrostatische Druck (Pb), der von der in der Bowman-Kapsel angesammelten Flüssigkeit ausgeübt wird, beträgt etwa 15 mmHg.

Addiert man die oben beschriebenen Kräfte, so zeigt sich, dass die Filtration durch einen Netto-Ultrafiltrationsdruck (Pf) von 10 mmHg begünstigt wird.

Das in der Zeiteinheit gefilterte Flüssigkeitsvolumen wird als glomeruläre Filtrationsrate (GFG) bezeichnet. Wie erwartet beträgt der durchschnittliche Wert von GF 120-125 ml / min, was etwa 180 Litern pro Tag entspricht.

Die Filtrationsrate ist abhängig von:

Netto-Ultrafiltrationsdruck (Pf): ergibt sich aus dem Gleichgewicht zwischen den hydrostatischen und kolloidosmotischen Kräften, die durch die Filtrationsbarrieren wirken.

aber auch aus einer zweiten Variablen, genannt

Ultrafiltrationskoeffizient (Kf = Permeabilität x Filterfläche), in der Niere 400 mal höher als in den anderen Gefäßbezirken; hängt von zwei Komponenten ab: der Filterfläche, d. h. der für die Filtration verfügbaren Oberfläche der Kapillaren, und der Durchlässigkeit der Grenzfläche, die die Kapillaren von der Bowman-Kapsel trennt

Um die in diesem Kapitel ausgedrückten Konzepte zu fixieren, können wir feststellen, dass die Verringerung der glomerulären Filtrationsrate von folgenden Faktoren abhängen kann:

eine Verringerung der Anzahl funktionierender glomerulärer Kapillaren
eine Verringerung der Durchlässigkeit funktionierender glomerulärer Kapillaren, zum Beispiel durch infektiöse Prozesse, die ihre Struktur untergraben
eine Zunahme der in der Bowman-Kapsel enthaltenen Flüssigkeit, zum Beispiel aufgrund von Harnwegsobstruktionen
ein Anstieg des kolloidosmotischen Blutdrucks
eine Verringerung des hydrostatischen Drucks des Blutes, das in die glomerulären Kapillaren fließt

Unter den aufgeführten Faktoren zur Regulierung der glomerulären Filtrationsrate sind die am stärksten schwankenden und daher einer physiologischen Kontrolle unterworfenen Faktoren der kolloidosmotische Druck und vor allem der Blutdruck in den glomerulären Kapillaren.

Kolloid-osmotischer Druck und glomeruläre Filtration

Zuvor haben wir unterstrichen, dass der kolloidosmotische Druck in den glomerulären Kapillaren etwa 30 mm Hg beträgt, in Wirklichkeit ist dieser Wert nicht in allen Abschnitten des Glomerulus konstant, sondern steigt mit der Bewegung von den angrenzenden Segmenten zur afferenten Arteriole ( Anfang der Kapillaren, 28 mmHg) bis zu denen, die sich in der efferenten Arteriole (Ende der Kapillaren, 32 mmHg) ansammeln. Das Phänomen ist leicht zu erklären aufgrund der fortschreitenden Konzentration von Plasmaproteinen im glomerulären Blut, das Ergebnis seiner Entzug der in den vorherigen Bahnen des Glomerulus gefilterten Flüssigkeiten und gelösten Stoffe Aus diesem Grund steigt mit zunehmender Filtrationsrate (GFG) der onkotische Druck des glomerulären Blutes fortschreitend (da ihm größere Mengen an Flüssigkeiten und gelösten Stoffen entzogen werden).

Der Anstieg des onkotischen Drucks hängt neben der GFR auch davon ab, wie viel Blut die glomerulären Kapillaren (Anteil des renalen Plasmaflusses) erreicht: erreicht er wenig, steigt der kolloidosmotische Druck stärker an und umgekehrt.

Der kolloidosmotische Druck wird daher durch den Filtrationsanteil beeinflusst:

Filtrationsfraktion (FF) = Glomeruläre Filtrationsrate (GFR) / Fraktion des renalen Plasmaflusses (FPR)

Die Erhöhung des Filtrationsanteils erhöht die Geschwindigkeit des Anstiegs des kolloid-osmotischen Drucks entlang der glomerulären Kapillaren, während die Verringerung den gegenteiligen Effekt hat in der Filtrationsrate und / oder eine Verringerung des Anteils des renalen Plasmaflusses.

Unter normalen Bedingungen beträgt der renale Blutfluss (FER) ca. 1200 ml/min (ca. 21% des Herzzeitvolumens).

Der kolloid-osmotische Druck wird auch beeinflusst durch

Konzentration von Plasmaproteinen (die bei Dehydration steigt und bei Unterernährung oder Leberproblemen abnimmt)

Je mehr Plasmaproteine im Blut an den Glomeruli ankommen, desto höher ist der kolloidosmotische Druck in allen Segmenten der glomerulären Kapillaren.

Blutdruck und glomeruläre Filtration

Wir haben gesehen, wie der hydrostatische Druck, dh die Kraft, mit der das Blut gegen die Wände der glomerulären Kapillaren gedrückt wird, mit steigendem arteriellen Druck zunimmt.

In Wirklichkeit ist die Niere mit wirksamen Kompensationsmechanismen ausgestattet, die die Filtrationsrate über einen weiten Bereich von Blutdruckwerten konstant halten können. Ohne diese Selbstregulierung würden relativ geringe Blutdruckerhöhungen (von 100 auf 125 mmHg) zu einer Erhöhung der GFR von etwa 25 % (von 180 auf 225 l / Tag) führen; bei unveränderter Rückresorption (178,5 l / Tag) würde die Urinausscheidung von 1,5 l / Tag auf 46,5 l / Tag bei vollständiger Erschöpfung des Blutvolumens steigen, was zum Glück nicht passiert.

Wie die Grafik zeigt, ändert sich die glomeruläre Filtrationsrate nicht, wenn der mittlere arterielle Druck innerhalb von Werten zwischen 80 und 180 mmHg bleibt. Dieses wichtige Ergebnis wird zuerst durch die Regulierung des Anteils des renalen Plasmaflusses (FPR) erreicht, dann durch die Korrektur der Blutmenge, die durch die Nierenarteriolen fließt.

Wenn der Widerstand der Nierenarteriolen zunimmt (die Arteriolen schrumpfen und weniger Blut durchlässt), nimmt der glomeruläre Blutfluss ab
Wenn der Widerstand der Nierenarteriolen abnimmt (die Arteriolen dehnen sich aus und lassen mehr Blut durch), erhöht sich der glomeruläre Blutfluss

Die Auswirkung der arteriolären Resistenz auf die glomeruläre Filtrationsrate hängt davon ab, wo sich diese Resistenz entwickelt, insbesondere ob die Erweiterung oder Verengung des Gefäßlumens die afferenten oder efferenten Arteriolen betrifft.

Steigt der Widerstand der zum Glomerulus afferenten Nierenarteriolen, fließt weniger Blut stromabwärts der Obstruktion, daher sinkt der glomeruläre hydrostatische Druck und die Filtrationsrate sinkt.
Wenn der Widerstand der efferenten Nierenarteriolen gegen den Glomerulus abnimmt, steigt stromaufwärts der Obstruktion der hydrostatische Druck und damit auch die glomeruläre Filtrationsrate (wie beim teilweisen Verschließen eines Gummischlauches mit einem Finger, wird beobachtet, dass stromaufwärts des " Verstopfung der Rohrwände schwellen aufgrund einer Erhöhung des hydrostatischen Drucks des Wassers an, wodurch die Flüssigkeit gegen die Rohrwände gedrückt wird).

Das Konzept mit Formeln zusammenfassen

Widerstand der afferenten Arteriolen Efferente Arteriolenresistenz ↓ R → ↑ Pc und ↑ VFG (↑ FER) ↑ R → ↑ Pc und ↑ VFG (↓ FER) ↑ R → ↓ Pc und ↓ VFG (↓ FER) ↓ R → ↓ Pc und ↓ VFG (↑ FER)

R = Arteriolenwiderstand - Pc = kapillarer hydrostatischer Druck -

GFR = glomeruläre Filtrationsrate - FER = renaler Blutfluss

Abschließend betonen wir, dass die Erhöhung der GFR aufgrund einer Erhöhung des Widerstands der efferenten Arteriolen nur dann gültig ist, wenn diese Erhöhung des Widerstands bescheiden ist - Erhöhung des Strömungswiderstandes - Erhöhung der glomerulären Filtrationsrate Ab einem bestimmten Punkt erreicht die GFR bei weiterem Zudrehen einen maximalen Peak und beginnt langsam zu sinken, dies ist die Folge des Anstiegs des kolloid-osmotischen Drucks von das glomeruläre Blut.