Цели

Студент понимает суть термина, если:

1       Может дать определение клиренса.

2       Может указать критерии, которым должно отвечать вещество,
клиренс которого можно использовать для определения ско­
рости клубочковои фильтрации; указать, какие вещества ис­
пользуются для определения скорости клубочковои фильтра­
ции и эффективного почечного кровотока.

3       Может назвать данные, необходимые для расчета клиренса.

4       После предоставления необходимой информации может рас-

считать С|_П> Срдн, Сигеа» Сд\чсозе1 О^а-

5       После сравнения С_)п (или скорости фильтрации) со скоростью
секреции может указать, подвергается исследуемое вещест­
во реабсорбции или секреции.

6       После предоставления необходимой информации может рас­
считать чистую скорость реабсорбции или секреции для любо­
го вещества.

7       После предоставления необходимой информации может рас­
считать экскретируемую фракцию любого вещества.

8       Знает, как определить скорость клубочковои фильтрации по

Сигеа. ^И ОПИСЫВавТ ОГрЭНИЧвНИЯ ДЗННОГО МвТОДЭ.

9    Описывает ограничения С_Сг как меры скорости клубочковои
фильтрации.

10   Вычерчивает кривую, отражающую динамическое равновесие между Р_Сг и С_Сг или Р_игва^и Сцгеа! предсказывает изменения пока-

зателей Р_Сг и Р_игеа после получения информации о динамике

скорости клубочковой фильтрации; знает ограничения данно­го метода исследования, в частности в отношении мочевины.

Метод исследования, известный как клиренс, чрезвычайно полезен при оценке функционирования почек как в лабораторных условиях, так и в клинике. Концеп­ция клиренса представляет трудности для понимания, поэтому перед описанием концепции клиренса мы приведем пример — определение скорости клубочковой фильтрации, который послужит наглядной иллюстрацией.

Определение скорости клубочковой фильтрации

Представим себе вещество (обозначим его буквой IV), которое свободно фильтруется в почечном тельце (но не секретируется), не реабсорбируется и не метаболизируется в канальцах. Тогда

масса экскретируемого вещества \У ₌ масса фильтруемого вещества \У /3-1)
время                                                 время

Поскольку масса любого растворенного вещества равна произведению концентра­ции растворенного вещества, умноженной на объем растворителя, то

 

 

где

 

V — концентрация IV в моче;

V — объем мочи в единицу времени.

Соответственно масса профильтровавшегося IV равняется произведению кон­центрации IV в фильтрате, умноженной на объем профильтрованной жидкости, поступившей в капсулу Боумена. Поскольку IV фильтруется свободно, концент­рация IVв фильтрате такая же, как концентрация IV в плазме артериальной крови /V Объем плазмы, профильтровавшейся в единицу времени, называется скоро­стью клубочковой фильтрации (СКФ). Отсюда

Обоснованность приведенного расчета зависит от следующих характеристик IV:

1.        Свободно фильтруется в почечном тельце.

2.        Не реабсорбируется.

3.        Не секретируется.

4.        Не синтезируется в канальцах.

5.        Не расщепляется в канальцах.

Полисахарид инулин (не инсулин) полностью соответствует приведенным 'выше требованиям и может быть использован для определения скорости клубоч­ковой фильтрации. Проанализируем некую гипотетическую ситуацию (рис. 3-1). Для определения скорости клубочковой фильтрации у вашего пациента вы вво­дите инулин со скоростью, достаточной для того, чтобы поддерживать концентра­цию в плазме постоянной на уровне 4 мг/л. В течение 1 часа получен объем мочи, равный 0,1 л с концентрацией инулина 300 мг/л. Как мы можем рассчитать ско­рость клубочковой фильтрации у данного пациента?

                                                    СКФ=(Uin*V)/Pin

.

Если бы инулин не отвечал какому-нибудь из перечисленных выше критериев, то его использование не обеспечивало бы точность измерения скорости клубочковой фильтрации. Если бы инулин секретировался, то какое из следующих утвержде­ний было бы правильным?

Расчетная скорость клубочковой фильтрации выше истинной скорости

клубочковой фильтрации. Расчетная скорость клубочковой фильтрации ниже истинной скорости

клубочковой фильтрации.

Справедливо первое утверждение, поскольку масса экскретированного инули­на (числитель в уравнении расчета скорости клубочковой фильтрации) будет складываться из профильтровавшегося и секретированного инулина, что в сумме больше, чем только профильтровавшийся инулин.

К сожалению, определение скорости клубочковой фильтрации с помощью инулина затруднительно, поскольку инулин не представлен в организме челове­ка, и его нужно вводить в вену на протяжении нескольких часов с постоянной скоростью. По этой причине в клинической практике часто используется для оп­ределения скорости клубочковой фильтрации эндогенное вещество креатинин. Креатинин образуется из мышечного креатина и поступает в кровь с относитель­но постоянной скоростью. Этим обусловлено то, что его концентрация в крови изменяется мало в течение суток (24 часов), поэтому требуется только одно ис­следование крови и 24-часовая порция мочи.

Определяемая СКФ=(Ucr*V)/Pcr

В данном уравнении скорость клубочковой фильтрации обозначена как опреде­ляемая, так как креатинин человека не отвечает всем 5 критериям: он секретиру-ется в канальцах. Поэтому определяемая величина скорости клубочковой фильт­рации больше истинного показателя. Тем не менее погрешность не очень велика (около 10 % у человека, находящегося в физиологических условиях), поскольку масса секретируемого вещества относительно мала *. Далее мы опишем, каким об­разом без каких-либо исследований мочи определение уровня только одного кре-атинина плазмы может быть использовано для расчета скорости клубочковой фильтрации, правда, еще менее точно. В дальнейшем будет также описано, как можно использовать мочевину для измерения скорости клубочковой фильтра­ции.

Определение клиренса

Когда мы описывали, как можно использовать инулин для определения ско­рости клубочковой фильтрации (и креатинин для ее расчета), то мы фактически описывали методику, известную как клиренс.

Сначала мы сформулируем определение клиренса. Клиренс вещества — это объем плазмы, который полностью очищается от вещества почками за единицу времени. Каждое вещество плазмы имеет свою собственную величину клиренса; единица измерения — объем плазмы, подвергающийся очищению за определён­ное время.

Давайте рассмотрим этот метод применительно к инулину. Определенный объем плазмы теряет свой инулин полностью за время прохождения через почку; т. е. определенный объем плазмы «очищается» от инулина. Для инулина этот объем равен скорости клубочковой фильтрации, поскольку в гломерулярном фильтрате, возвращающемся в кровь, совершенно не остается инулина (инулин не реабсорбируется), а также поскольку плазма, которая не профильтровалась, не теряет свой инулин (инулин не секретируется). Поэтому объем плазмы, равный скорости клубочковой фильтрации, полностью очищается от инулина. Этот объем называется клиренсом инулина и обозначается символом С_1п. Соответст­венно

Сin=СКФ.

Каков клиренс глюкозы? Глюкоза, как и инулин, свободно фильтруется в почеч­ном тельце, поэтому вся глюкоза, содержащаяся в гломерулярном фильтрате, первично поступает из плазмы в канальцы. Но в отличие от инулина вся про­фильтровавшаяся глюкоза затем в норме реабсорбируется, т. е. она вся целиком возвращается в плазму. В итоге рассматриваемый объем плазмы не теряет глюко­зу; таким образом, клиренс глюкозы равен нулю.

Давайте рассмотрим другой пример — с неорганическим фосфатом (для удоб­ства допустим, что фосфат плазмы Р_Р04 полностью фильтруется). Используем следующие физиологические величины:

СКФ = 180 л/сут.

Uро₄ V= 20 ммоль/сут.

Каков будет клиренс фосфата в данном случае?

Профильтровавшийся фосфат равен 180 ммоль/сут (180 л/сут х 1 ммоль/л). Это и есть клиренс фосфата? Нет. Клиренс не обозначает массу профильтровав­шегося вещества. Действительно, он не является массой профильтровавшихся в клубочках фосфатов, клиренс — всегда объем в единицу времени. Клиренс фос­фата определяется как объем плазмы, полностью очищенный от фосфата в еди­ницу времени. Равен ли в этом случае клиренс фосфата скорости клубочковой фильтрации? Нет. Конечно, профильтровавшийся фосфат содержится в клубоч-ковом фильтрате, он первоначально потерян плазмой, но большая часть его — в данном примере 160 ммоль/сут — реабсорбируется, и только 20 ммоль/сут экс-кретируется с мочой. Может быть, это и есть клиренс фосфата?

Опять нет. Клиренс фосфата определяется не как масса экскретированного вещества, но как объем плазмы, в котором содержится эта масса в единицу вре­мени. Иначе говоря, клиренс фосфата — это объем плазмы, необходимый для экс­креции 20 ммоль, т. е. того объема, который полностью очищается от фосфата.

Результаты исследований показали, что концентрация фосфата в плазме рав­на 1 ммоль/л. Поэтому для того чтобы обеспечить выведение экскретируемого количества фосфата, необходимо

 

Величина клиренса показывает, какому объему полностью очищенной плазмы со­ответствует экскреция массы данного вещества. Соответственно Сро₄⁼ 20 л/сут,

Основная формула для определения клиренса

Из изложенного выше следует, что основная формула для расчета клиренса любого вещества X выглядит следующим образом:

где    С_х — клиренс вещества X;

U_Х — концентрация вещества X в моче;

V — объем мочеотделения в единицу времени;

Р_х — концентрация вещества X в артериальной плазме.

С_1п является мерой скорости клубочковой фильтрации просто потому, что объем плазмы, полностью очищающейся от инулина (т. е. тот объем, из которого посту­пает экскретируемый инулин), равен объему профильтровавшейся плазмы. С_Р04 должен быть меньше, чем С_1п, так как большая часть профильтровавшегося фос­фата реабсорбируется, поэтому объем плазмы, очищенной от фосфата, меньше, чем ее объем, очищенный от инулина. Таким образом, можно сделать следующее заключение: если величина клиренса свободно фильтрующегося вещества мень­ше, чем клиренс инулина, то имеет место канальцевая реабсорбция данного веще­ства. Здесь перед нами другим способом доказанное положение о том, что если масса экскретируемого вещества в моче меньше, чем масса того же вещества, про­фильтровавшегося за тот же отрезок времени, то имеет место канальцевая реаб­сорбция данного вещества.

Определение «свободно фильтрующееся» является весьма значимым в кон­тексте сделанного обобщения. Великолепным примером служит белок. Клиренс белка у человека в норме практически равен нулю, что, очевидно, меньше, чем С_1п. В то же время это нельзя счесть доказательством того, что белок реабсорбируется. Основной довод в пользу нулевого клиренса заключается в том, что белок не фильтруется. Из этого следует, что при сравнении клиренса инулина с клиренсом любого полностью или частично связанного с белком вещества (кальция, напри­мер) необходимо при расчетах принимать во внимание в большей степени фильт­рующуюся из плазмы концентрацию вещества, чем общую плазменную концент­рацию, рассчитанную по формуле клиренса.

Как соотносится величина клиренса креатинина у человека и величина кли­ренса инулина? Правильный ответ — величина клиренса креатинина выше. И инулин, и креатинин свободно фильтруются и не реабсорбируются; поэтому объем плазмы, равный соответствующему по скорости клубочковой фильтрации (т. е. С^), полностью очищается от креатинина. Но небольшое количество креати­нина секретируется, поэтому некоторое количество плазмы — добавление к той, что фильтруется, очищается от содержащегося в ней креатинина посредством ка-

75

нальцевой секреции. Формула, по которой мы определяем величину клиренса, одна и та же для любого вещества:

                                                      Ccr=(Ucr*V)/Pcr

Сформулируем следующее обобщение. В том случае, если клиренс вещества больше, чем клиренс инулина, то имеет место канальцевая секреция данного ве­щества. Но это обобщение иным образом повторяет утверждение о том, что если экскретируемая масса вещества превышает профильтровавшуюся массу, то долж­на иметь место секреция данного вещества.

Другими веществами, секретируемыми проксимальными канальцами, явля­ются органические анионы; один из них — парааминогиппурат (ПАТ). ПАГ так­же фильтруется в гломерулах, и когда его концентрация в плазме довольно низка, практически весь ПАГ, который избегает процесса фильтрации, секретируется. Поскольку ПАГ не реабсорбируется, то часто вся плазма, поступающая с кровью к нефронам, полностью очищается от ПАГ. (Обратитесь снова к рис. 1-9, и вы увидите, что ПАГ ведет себя практически так же, как гипотетическое вещество X на данном рисунке.) Если ПАГ полностью очищается из всего объема плазмы, протекающей через почку в целом, то его клиренс будет мерой общего почечного плазмотока (ОППТ). В то же время около 10—15 % общего почечного плазмото-ка протекает через ткани, которые не способны к фильтрации и секреции (напри­мер, жировая ткань, облекающая лоханку), поэтому объем плазмы, протекающей через такие ткани, не может с помощью секреции транспортировать находящийся в ней ПАГ в просвет канальца. Клиренс ПАГ, таким образом, фактически являет­ся мерой так называемого эффективного почечного плазмотока (ЭПП), кото­рый составляет примерно 85—90 % общего почечного плазмотока. Формула для определения клиренса ПАГ выглядит так:

 

Коль скоро нам удалось определить ЭПП², то мы легко можем рассчитать эф­фективный почечный кровоток (ЭПК):

 

 

где

V_с — показатель гематокрита крови, т. е. часть объема крови, которую занима -ют эритроциты.

Нужно указать, что С_РАН является мерой ЭПП только в том случае, когда кон­центрация ПАГ в плазме сравнительно невелика. Если же величина ПАГ достиг­нет уровня, при котором максимальная способность канальцев уже будет превы­шена, то они не смогут секретировать весь ПАГ, и ПАГ не будет полностью из­влекаться из плазмы, протекающей по околоканальцевым сосудам. В этом случае клиренс ПАГ нельзя будет использовать как меру ЭПП.

Клиренс мочевины С_игеа может быть рассчитан по обычной формуле:

Мочевина, как и инулин, свободно фильтруется, но примерно 50 % профильтро­вавшейся мочевины реабсорбируется; поэтому С_игеа будет составлять примерно 50 % от С_]п. Если бы масса реабсорбированной мочевины всегда составляла имен­но 50 % профильтровавшейся, можно было бы использовать С_игеа для расчета ско­рости клубочковой фильтрации? Правильный ответ — да. Ведь тогда можно было бы С_игеа умножить на 2 и получить величину скорости клубочковой фильтрации. К сожалению, реабсорбция мочевины составляет от 40 до 60 % профильтровав­шегося количества мочевины (см. об этом в главе 5), поэтому нельзя ограничить­ся простым умножением на 2. Тем не менее: клиренс мочевины легко определить клинически, этот метод можно использовать, по крайней мере, для ориентировоч­ной оценки скорости клубочковой фильтрации. Клиренс креатинина является, конечно, более надежным способом определения скорости клубочковой фильтра­ции, однако нужно напомнить, что и он не абсолютно точен, в частности, из-за секреции креатинина.

Количественное определение канальцевой

реабсорбции и секреции с использованием

методики клиренса

Следует повторить, что если метод (определение С_1п) пригоден для расчета скорости клубочковой фильтрации, то можно определить, реабсорбирует и/или секретирует полностью нефрон рассматриваемое вещество. Если клиренс вещест­ва (при использовании в расчетах фильтрующейся из плазмы концентрации ве­щества) меньше, чем клиренс инулина, то в данном случае должна иметь место чистая реабсорбция; если клиренс вещества больше, чем клиренс инулина, то имеет место чистая секреция.

Почему мы использовали определение «чистый» в изложенном выше утверж­дении? Некоторые вещества могут подвергаться одновременно и реабсорбции, и секреции (см. главу 4). Поэтому обнаружение того, что клиренс профильтровав­шегося вещества меньше, чем клиренс инулина, однозначно указывает на наличие реабсорбции, не отвергая, однако, вероятность секреции; секреция тоже может иметь место, но она может скрываться при интенсивной реабсорбции. Аналогич­но свидетельства наличия сильно выраженной секреции (С_х > С_1п) не опроверга­ют возможности процесса реабсорбции, выраженной в значительно меньшей сте­пени, чем секреция.

Расчет величины чистой реабсорбции или секреции в единицах массы за про­межуток времени для любого вещества приведен в следующем уравнении:

экскретируе-       фильтруемая     секретируе-       реабсорбируе-
мая масса ве-  = масса вещест- +   мая масса         мая масса ве­
щества                       ва X             вещества X           щества X

Концентрация креатинина и мочевины в плазме как показатель динамики СКФ

 

77

(СКФхР_х)

Обратите внимание, реабсорбированная масса и секретированная масса веществ не могут быть непосредственно измерены, их величины варьируют, но составляют однозначную величину, получаемую после определения профильтровавшегося и экскретированного вещества. Положительные величины (профильтровалось > > экскретированы) показывают чистую реабсорбцию, а отрицательные величины (профильтровалось < чем экскретировано) — чистую секрецию.

Рассчитать степень чистой реабсорбции или чистой секреции можно и другим путем, с помощью определения экскретируемой фракции (ЕР). ЕР показывает, -какую часть профильтровавшегося вещества составляет экскретируемая фрак­ция:

масса экскретированная масса профильтровавшаяся

 

экскретируемая фракция.

Таким образом, например, ЕР_Х, равная 0,23, означает, что в целом экскретируемое количество вещества X составляет 23 % от профильтровавшейся массы вещества X; отсюда следует, что 77 % профильтровавшегося вещества X реабсорбировано. ЕР_Х, равная 1,5, означает, что экскретирУется на 50 % больше вещества X, чем фильтруется; т. е. имеет место секреция³.

Концентрация креатинина и мочевины

в плазме как показатель динамики скорости

клубочковой фильтрации

Как описано ранее, клиренс креатинина весьма близок к скорости клубочко­вой фильтрации и поэтому является важным клиническим показателем:

На практике тем не менее гораздо чаще определяют только концентрацию креа­тинина в плазме и используют этот показатель как индикатор скорости клубоч­ковой фильтрации. Этот подход обосновывается тем фактом, что большая часть экскретируемого креатинина лопадает в канальцы в результате фильтрации. Если мы проигнорируем небольшую массу вещества, которое секретируется, то мы об­наружим великолепную обратно пропорциональную зависимость между концент­рацией креатинина в плазме и скоростью клубочковой фильтрации, что наглядно показывает следующий пример.

 

 

 

78

В норме у здорового человека концентрация креатинина в плазме составляет 10 мг/л. Она постоянна, поскольку каждый день весь продуцируемый креатинин экскретируется. Внезапно наступает устойчивое снижение скорости клубочковой фильтрации на 50 %, что вызвано закупоркой почечной артерии тромбом. В этот день в почке у пациента профильтруется'только 50 % от того количества креати­нина, которое профильтровалось в течение предыдущего дня, и экскреция креа­тинина также уменьшится на 50 %. (Мы игнорируем в данном случае небольшое количество секретируемого креатинина.) В результате у пациента возникает по­ложительный баланс креатинина и уровень креатинина в плазме увеличивается, так как не произошло изменений в образовании креатинина. Но несмотря на ус­тойчивое уменьшение скорости клубочковой фильтрации на 50 % уровень креа­тинина плазмы не продолжает увеличиваться неопределенно; более того, он ста­билизируется на уровне 20 мг/л, т. е. уровне, в 2 раза превышающем исходный. С этого момента пациент вновь способен экскретировать креатинин с нормальной скоростью, причем последняя остается постоянной. Этот факт объясняется тем, что уменьшение скорости клубочковой фильтрации на 50 % уравновешивается удвоением уровня креатинина плазмы, при этом количество фильтрующегося креатинина вновь соответствует норме:

исходное физиологическое   профильтро-    * _л     ,        _ол    .             _олл      /

„ *    =10 мг/л х 180 л/сут = 1800 мг/сут;
состояние:                                вавшиися

• новое устойчивое состояние: креатинин = 20 мг/л х 90 л/сут = 1800 мг/сут.

Это очень важный момент, в новом устойчивом состоянии экскреция креатинина соответствует норме за счет удвоения концентрации креатинина в плазме. Иначе говоря, экскреция креатинина остается ниже нормы до тех пор, пока креатинин в плазме не увеличится настолько, насколько уменьшилась скорость клубочковой фильтрации.

Что будет, если скорость клубочковой фильтрации упадет до 30 л/сут? И в этом случае задержка креатинина будет наблюдаться до тех пор, пока не устано­вится новое устойчивое состояние, т. е. до тех пор, пока человек не будет снова фильтровать 1800 мг/сут.

Каким же будет в этом случае уровень креатинина в плазме?

1800 мг/сут - Р_Сг ^х 30 л/сут; Р_Сг = 60 мг/л.

Теперь ясно, почему однократное определение уровня креатинина в плазме явля­ется рациональным показателем скорости клубочковой фильтрации (рис. 3-2).

Этот показатель не отличается абсолютной точностью по трем причинам. (1) Некоторая часть креатинина секретируется. (2) Невозможно узнать точно первоначальный уровень креатинина в момент, когда скорость клубочковой фильтрации была нормальной. (3) Продукция креатинина не может оставаться абсолютно неизменной.

Поскольку освобождение от мочевины происходит путем фильтрации, сход­ный вариант анализа покажет, что концентрация мочевины в плазме может слу­жить индикатором скорости клубочковой фильтрации. Однако этот показатель гораздо менее точен, чем показатель уровня креатинина в плазме, поскольку кон­центрация мочевины в плазме в норме довольно широко варьирует; она зависит

 

 

 

 

 

 

от интенсивности белковой нагрузки (с пищей) и изменяется при изменении тка­невого катаболизма, кроме того, имеет значение и то, что мочевина в различной степени реабсорбируется. (Тот факт, что мочевина реабсорбируется, мешает ис­пользованию ее в качестве показателя, так как на долю реабсорбции не приходит­ся всегда фиксированный процент от профильтровавшейся массы вещества.)

Вопросы для изучения: 17—25.

Примечания

¹ К сожалению, несоответствие увеличивается, когда величина скорости клубочковой фильтрации слишком мала, поскольку секретированный креатинин становится значимой фракцией экскретируемого креатинина.

Л

Следует повторить, что С_РАН является мерой ЭПП, а не ОПП, поскольку часть ПАГ ус­кользает от фильтраций и секреции. Однако мы можем определить количество вещества, которое избежало этих процессов, вычислив концентрацию ПАГ в плазме почечной вены. Затем мы можем рассчитать ОПП, включив данную величину в следующее уравнение:

ОПП

80

Это уравнение основано на законе сохранения вещества: то, что поступает по почечной ар­терии, должно быть выведено по почечной вене и с мочой.

о

Обратите внимание, что при использовании инулина для определения скорости клу-бочковой фильтрации формула для определения экскретируемой фракции представляет собой всего лишь отношение 1/х/С_1п:

Более того, приняв во внимание тот факт, что объем мочи ( V) одинаков для обоих кли­ренсов, мы можем вычислить экскретируемую фракцию, опустив в формуле V:

Допустим, что полученная величина равна примерно 0,6, т. е. около 60 % профильтровав­шегося () остается в конце проксимального канальца. Это означает, что 40 % профильтро­вавшегося <2 будет реабсорбироваться в проксимальном канальце,

Для оценки процессов, происходящих в петле Генле, нужно получить образец жидко­сти из самого начального участка дистального извитого канальца и соотношение, харак­терное для него, сравнить с таким же показателем в конце проксимального канальца. Оно оказалось равным 1,1. Сравним его с 0,6 конечного отдела проксимального канальца, и это указывает, что (I секретировалось в петле. Таким же образом образец жидкости, получен­ный из конечных отделов дистального извитого канальца, можно сравнить с образцом, взятым из начального участка дистального канальца, что позволит определить чистый вклад в процесс транспорта веществ дистального извитого канальца, и т. д.