Šlapimo susidarymas

Galutinio šlapimo susidarymas inkstuose susideda iš kelių pagrindinių procesų:

• arterinio kraujo ultrafiltracija inkstų glomeruluose;
• medžiagų reabsorbcija kanalėliuose, daugelio medžiagų išskyrimas į kanalėlių liumeną;
• naujų medžiagų sintezė inkstuose, kurios patenka tiek į kanalėlių liumeną, tiek į kraują;
• priešsrovinės sistemos aktyvumas, dėl kurio galutinis šlapimas yra koncentruojamas arba praskiestas.

Ultrafiltracija

Ultrafiltracija iš kraujo plazmos į Bowmano kapsulę vyksta inkstų glomerulų kapiliaruose. SCF yra svarbus rodiklis šlapimo susidarymo procese. Jo vertė viename nefrone priklauso nuo dviejų veiksnių: efektyvaus ultrafiltracijos slėgio ir ultrafiltracijos koeficiento.

Ultrafiltracijos varomoji jėga yra efektyvus filtravimo slėgis, kuris yra skirtumas tarp hidrostatinio slėgio kapiliaruose ir baltymų onkotinio slėgio kapiliaruose bei slėgio glomerulų kapsulėje sumos:

P _efektas = P _hidr - (P _onc + P _caps )

Kur P _effect yra efektyvus filtracijos slėgis, P _hydr yra hidrostatinis slėgis kapiliaruose, P _onc yra baltymų onkotinis slėgis kapiliaruose, P _caps yra slėgis glomerulų kapsulėje.

Kapiliarų aferentiniame ir eferentiniame galuose hidrostatinis slėgis yra 45 mm Hg. Jis išlieka pastovus per visą kapiliarinės kilpos filtracijos ilgį. Jam priešingas yra plazmos baltymų onkotinis slėgis, kuris didėja artėjant prie kapiliarų eferentinio galo nuo 20 mm Hg iki 35 mm Hg, ir slėgis Bowmano kapsulėje, kuris yra 10 mm Hg. Dėl to efektyvus filtracijos slėgis kapiliarų aferentiniame gale yra 15 mm Hg (45 - [20 + 10]), o eferentiniame gale - 0 (45 - [35 + 10]), kuris, perskaičiavus į visą kapiliarų ilgį, yra maždaug 10 mm Hg.

Kaip minėta anksčiau, glomerulų kapiliarų sienelė yra filtras, kuris nepraleidžia ląstelinių elementų, stambiamolekulinių junginių ir koloidinių dalelių, o vanduo ir mažamolekulinės medžiagos pro ją laisvai praeina. Glomerulų filtro būseną apibūdina ultrafiltracijos koeficientas. Vazoaktyvūs hormonai (vazopresinas, angiotenzinas II, prostaglandinai, acetilcholinas) keičia ultrafiltracijos koeficientą, o tai atitinkamai veikia SCF.

Fiziologinėmis sąlygomis visų inkstų glomerulų visuma per dieną pagamina 180 litrų filtrato, t. y. 125 ml filtrato per minutę.

Medžiagų reabsorbcija kanalėliuose ir jų sekrecija

Išfiltruotų medžiagų reabsorbcija daugiausia vyksta proksimalinėje nefrono dalyje, kur absorbuojamos visos į nefroną patekusios fiziologiškai vertingos medžiagos ir apie 2/3 išfiltruotų natrio, chloro ir vandens jonų. Reabsorbcijos proksimaliniame kanalėlyje ypatumas yra tas, kad visos medžiagos absorbuojamos su osmosiškai ekvivalentišku vandens tūriu, o skystis kanalėlyje išlieka praktiškai izoosmosinis kraujo plazmos atžvilgiu, o pirminio šlapimo tūris iki proksimalinio kanalėlio pabaigos sumažėja daugiau nei 80 %.

Distalinio nefrono darbas formuoja šlapimo sudėtį dėl reabsorbcijos ir sekrecijos procesų. Šiame segmente natris reabsorbuojamas be ekvivalentiško vandens tūrio ir išsiskiria kalio jonai. Iš kanalėlių ląstelių į nefrono spindį patenka vandenilio ir amonio jonai. Elektrolitų pernašą kontroliuoja antidiuretinis hormonas, aldosteronas, kininai ir prostaglandinai.

Priešpriešinės srovės sistema

Priešsrovinės sistemos aktyvumą atspindi kelių inkstų struktūrų sinchroninis darbas - mažėjantys ir kylantys ploni Henlio kilpos segmentai, surinkimo latakų žievės ir smegenų segmentai bei tiesūs indai, prasiskverbiantys per visą inkstų šerdies storį.

Pagrindiniai inkstų priešsrovinės sistemos principai:

• visuose etapuose vanduo juda tik pasyviai išilgai osmosinio gradiento;
• Henlio kilpos distalinis tiesusis kanalėlis yra nepralaidus vandeniui;
• Henlio kilpos tiesiajame kanalėlyje vyksta aktyvi Na ⁺, K ⁺, Cl pernaša;
• plona besileidžianti Henlio kilpos dalis yra nelaidi jonams ir pralaidi vandeniui;
• vidinėje inkstų šerdyje vyksta karbamido ciklas;
• Antidiuretinis hormonas užtikrina surinkimo latakų pralaidumą vandeniui.

Priklausomai nuo organizmo vandens balanso būklės, inkstai gali išskirti hipotoninį, labai praskiestą arba osmosiškai koncentruotą šlapimą. Šiame procese dalyvauja visi inkstų šerdies kanalėlių ir kraujagyslių skyriai, veikdami kaip priešpriešinio srauto rotacinė dauginimosi sistema. Šios sistemos veikimo esmė yra tokia. Į proksimalinį kanalėlį patekęs ultrafiltratas dėl vandens ir jame ištirpusių medžiagų reabsorbcijos šiame skyriuje kiekybiškai sumažėja iki 3/4–2/3 pradinio tūrio. Kanalelyje likęs skystis osmoliariškumu nesiskiria nuo kraujo plazmos, nors turi kitokią cheminę sudėtį. Tuomet skystis iš proksimalinio kanalėlio patenka į plonąjį nusileidžiantį Henlio kilpos segmentą ir toliau juda į inkstų spenelio viršūnę, kur Henlio kilpa sulenkiama 180° kampu, o turinys per kylantį plonąjį segmentą patenka į distalinį tiesų kanalėlį, esantį lygiagrečiai nusileidžiančiam plonajam segmentui.

Plonas besileidžiantis kilpos segmentas yra laidus vandeniui, bet santykinai nepralaidus druskoms. Dėl to vanduo iš segmento spindžio osmosiniu gradientu patenka į aplinkinį intersticinį audinį, dėl ko osmosinė koncentracija kanalėlių spindyje palaipsniui didėja.

Skysčiui patekus į Henlio kilpos distalinį tiesų kanalėlį, kuris, priešingai, yra nepralaidus vandeniui ir iš kurio vyksta aktyvus osmosiškai aktyvaus chloro ir natrio pernaša į aplinkinį intersticį, šio skyriaus turinys praranda osmosinę koncentraciją ir tampa hipoosmolinis, todėl ir kilo jo pavadinimas – „nefrono skiedimo segmentas“. Aplinkiniame intersticyje vyksta priešingas procesas – dėl Na ⁺, K ⁺ ir Cl kaupiasi osmosinis gradientas. Dėl to skersinis osmosinis gradientas tarp Henlio kilpos distalinio tiesaus kanalėlio turinio ir aplinkinio intersticio bus 200 mOsm/l.

Vidinėje šerdies zonoje papildomą osmosinės koncentracijos padidėjimą užtikrina karbamido cirkuliacija, kuris pasyviai patenka per kanalėlių epitelį. Karbamido kaupimasis šerdyje priklauso nuo skirtingo žievės surinkimo latakų ir šerdies surinkimo latakų pralaidumo šlapalui. Žievinės surinkimo latakėlės, distalinis tiesusis kanalėlis ir distalinis vingiuotasis kanalėlis yra nelaidūs šlapalui. Šerdies surinkimo latakėliai yra labai pralaidūs šlapalui.

Filtruotam skysčiui judant iš Henlio kilpos per distalinius vingiuotus kanalėlius ir žievės surinkimo latakus, karbamido koncentracija kanalėliuose didėja dėl vandens be karbamido reabsorbcijos. Skysčiui patekus į vidinės šerdies surinkimo latakus, kur didelis pralaidumas karbamidui, jis patenka į intersticį ir vėliau transportuojamas atgal į vidinėje šerdyje esančius kanalėlius. Osmoliališkumo padidėjimas šerdyje atsiranda dėl karbamido.

Dėl išvardytų procesų osmosinė koncentracija didėja nuo žievės (300 mOsm/l) iki inkstų spenelio ir pasiekia 1200 mOsm/l tiek Henlio kilpos plonosios kylančiosios galūnės pradinės dalies spindyje, tiek aplinkiniame intersticiniame audinyje. Taigi, priešpriešinės srovės dauginimosi sistemos sukurtas kortikomedulinis osmosinis gradientas yra 900 mOsm/l.

Papildomą indėlį į išilginio osmosinio gradiento susidarymą ir palaikymą atlieka tiesiosios žarnos (vasa recta), kurios eina Henlio kilpos kryptimi. Intersticinis osmosinis gradientas palaikomas efektyviai pašalinant vandenį per kylančiąsias tiesiąsias žarnas (vasa recta), kurios yra didesnio skersmens nei besileidžiančiosios tiesiosios žarnos (vasa recta) ir kurių yra beveik dvigubai daugiau. Unikali tiesiųjų žarnų (vasa recta) savybė yra jų pralaidumas makromolekulėms, dėl kurio šerdyje yra didelis albumino kiekis. Baltymai sukuria intersticinį osmosinį slėgį, kuris pagerina vandens reabsorbciją.

Galutinė šlapimo koncentracija susidaro surinkimo latakuose, kurių pralaidumas vandeniui kinta priklausomai nuo išskiriamo ADH koncentracijos. Esant didelei ADH koncentracijai, padidėja surinkimo latakų ląstelių membranos pralaidumas vandeniui. Osmosinės jėgos verčia vandenį judėti iš ląstelės (per pamatinę membraną) į hiperosmosinį intersticį, o tai užtikrina osmosinių koncentracijų išlyginimą ir didelės osmosinės galutinio šlapimo koncentracijos sukūrimą. Nesant ADH gamybos, surinkimo latakėlis praktiškai nepraleidžia vandens, o galutinio šlapimo osmosinė koncentracija išlieka lygi intersticio koncentracijai inkstų žievėje, t. y. išskiriamas izoosmosinis arba hipoosmoliarinis šlapimas.

Taigi, maksimalus šlapimo praskiedimo lygis priklauso nuo inkstų gebėjimo sumažinti kanalėlių skysčio osmoliališkumą dėl aktyvios kalio, natrio ir chlorido jonų pernašos kylančiąja Henlio kilpos dalimi ir aktyvios elektrolitų pernašos distaliniu vingiuotu kanalėliu. Dėl to kanalėlių skysčio osmoliališkumas surinkimo latako pradžioje tampa mažesnis nei kraujo plazmos ir siekia 100 mOsm/l. Nesant ADH, papildomai pernešant natrio chloridą iš kanalėlių į surinkimo lataką, osmoliališkumas šioje nefrono dalyje gali sumažėti iki 50 mOsm/l. Koncentruoto šlapimo susidarymas priklauso nuo didelio tarpląstelinės medžiagos osmoliališkumo ir ADH gamybos.