היווצרות שתן

יצירת השתן הסופי על ידי הכליה מורכבת ממספר תהליכים עיקריים:

• אולטרה-סינון של דם עורקי בגלומרולי הכליה;
• ספיגה חוזרת של חומרים בצינורות, הפרשת מספר חומרים לתוך לומן הצינורות;
• סינתזה של חומרים חדשים על ידי הכליה, אשר נכנסים הן ללומן של הצינורית והן לדם;
• פעילות מערכת הזרם הנגדי, וכתוצאה מכך השתן הסופי מרוכז או מדולל.

אולטרה-סינון

אולטרה-סינון מפלזמת הדם אל קפסולת באומן מתרחש בנימי הגלומרולי של הכליה. SCF הוא אינדיקטור חשוב בתהליך היווצרות השתן. ערכו בנפרון בודד תלוי בשני גורמים: הלחץ האפקטיבי של האולטרה-סינון ומקדם האולטרה-סינון.

הכוח המניע של אולטרה-סינון הוא לחץ הסינון האפקטיבי, שהוא ההפרש בין הלחץ ההידרוסטטי בנימים לבין סכום הלחץ האונקוטי של חלבונים בנימים והלחץ בקפסולה הגלומרולרית:

_אפקט P = P _hydr - (P _onc + P _caps )

כאשר P _effect הוא לחץ הסינון האפקטיבי, P _hydr הוא הלחץ ההידרוסטטי בנימים, P _onc הוא הלחץ האונקוטי של חלבונים בנימים, ו- P _caps הוא הלחץ בקפסולה הגלומרולרית.

הלחץ ההידרוסטטי בקצוות המביא והמוציא של הנימים הוא 45 מ"מ כספית. הוא נשאר קבוע לאורך כל אורך הסינון של לולאת הנימים. הוא מתנגש על ידי הלחץ האונקוטי של חלבוני הפלזמה, אשר עולה לכיוון הקצה המוציא של הנימים מ-20 מ"מ כספית ל-35 מ"מ כספית, והלחץ בקפסולה של באומן, שהוא 10 מ"מ כספית. כתוצאה מכך, לחץ הסינון האפקטיבי הוא 15 מ"מ כספית (45 - [20 + 10]) בקצה המוציא של הנימים, ו-0 (45 - [35 + 10]) בקצה המוציא, אשר, כאשר מומר לכל אורך הנימים, הוא כ-10 מ"מ כספית.

כפי שצוין קודם לכן, דופן הנימים הגלומרולריים היא פילטר שאינו מאפשר ליסודות תאיים, תרכובות מולקולריות גדולות וחלקיקים קולואידיים לעבור דרכו, בעוד שמים וחומרים מולקולריים נמוכים עוברים דרכו בחופשיות. מצב הפילטר הגלומרולרי מאופיין על ידי מקדם האולטרה-סינון. הורמונים ווזואקטיבים (וזופרסין, אנגיוטנסין II, פרוסטגלנדינים, אצטילכולין) משנים את מקדם האולטרה-סינון, מה שמשפיע בהתאם על SCF.

בתנאים פיזיולוגיים, סך כל גלומרולי הכליה מייצרים 180 ליטר של תסנין ביום, כלומר 125 מ"ל של תסנין לדקה.

ספיגה חוזרת של חומרים בצינורות והפרשתם

ספיגה חוזרת של חומרים מסוננים מתרחשת בעיקר בחלק הפרוקסימלי של הנפרון, שם נספגים כל החומרים בעלי הערך הפיזיולוגי שנכנסו לנפרון וכ-2/3 מיוני הנתרן, הכלור והמים המסוננים. הייחודיות של ספיגה חוזרת באבובית הפרוקסימלית היא שכל החומרים נספגים עם נפח מים שווה ערך אוסמוטי והנוזל באבובית נשאר כמעט איזוסמוטי לפלזמת הדם, בעוד שנפח השתן הראשוני בסוף האבובית הפרוקסימלית יורד ביותר מ-80%.

עבודתו של הנפרון הדיסטלי יוצרת את הרכב השתן הודות לתהליכי ספיגה חוזרת והפרשה. במקטע זה, נתרן נספג מחדש ללא נפח מקביל של מים ויוני אשלגן מופרשים. יוני מימן ואמוניום נכנסים לתאי הנפרון מהתאים הצינוריים. הובלת אלקטרוליטים נשלטת על ידי הורמון אנטי-משתן, אלדוסטרון, קינינים ופרוסטגלנדינים.

מערכת נגד זרם

פעילות מערכת הזרם הנגדי מיוצגת על ידי העבודה הסינכרונית של מספר מבנים של הכליה - הקטעים הדקים היורדים והעולים של לולאת הנלה, הקטעים הקורטיקליים והמדולריים של צינורות האיסוף וכלי הדם הישרים החודרים לכל עובי מדולה הכלייתית.

עקרונות בסיסיים של מערכת הזרם הנגדי של הכליות:

• בכל השלבים, מים נעים רק באופן פסיבי לאורך הגרדיאנט האוסמוטי;
• הצינורית הישרה הדיסטלית של לולאת הנלה אינה חדירה למים;
• באבובית הישרה של לולאת הנלה, מתרחשת הובלה אקטיבית של Na ⁺, K ⁺, Cl;
• הגפה היורדת הדקה של לולאת הנלה אינה חדירה ליונים וחדירה למים;
• יש מחזור אוריאה במוח הפנימי של הכליה;
• הורמון אנטי-דיורטי מבטיח את חדירות צינורות האיסוף למים.

בהתאם למצב מאזן המים בגוף, הכליות יכולות להפריש שתן היפוטוני, מדולל מאוד או מרוכז אוסמוטי. כל חלקי הצינורות וכלי הדם של מדולת הכליה משתתפים בתהליך זה, ומתפקדים כמערכת הכפל סיבובית נגד זרם. מהות פעילותה של מערכת זו היא כדלקמן. האולטרה-פילטרט שנכנס לצינורית הפרוקסימלית מצטמצם כמותית ל-3/4-2/3 מנפחו המקורי עקב ספיגה חוזרת של מים וחומרים המומסים בה בחלק זה. הנוזל שנותר בצינורית אינו שונה באוסמולריות מפלזמת הדם, אם כי יש לו הרכב כימי שונה. לאחר מכן הנוזל מהצינורית הפרוקסימלית עובר לקטע הדק היורד של לולאת הנלה ועובר הלאה לקודקוד הפפילה הכלייתית, שם לולאת הנלה מתכופפת ב-180° ותכולתה עוברת דרך הקטע הדק העולה אל הצינורית הישרה הדיסטלית, הממוקמת במקביל לקטע הדק היורד.

הקטע היורד הדק של הלולאה חדיר למים אך יחסית אטום למלחים. כתוצאה מכך, מים עוברים מחלון הקטע אל הרקמה הבין-סטיציאלית שמסביב לאורך הגרדיאנט האוסמוטי, וכתוצאה מכך ריכוז האוסמוטי בלון הצינורית עולה בהדרגה.

לאחר שהנוזל נכנס לאבובית הישרה הדיסטלית של לולאת הנל, אשר, לעומת זאת, אינה חדירה למים וממנה מתרחשת הובלת כלור ונתרן פעילים אוסמוטית אל תוך האינטרסטיטיום שמסביב, תוכן מקטע זה מאבד ריכוז אוסמוטי והופך להיפואוסמוללי, מה שקבע את שמו - "המקטע המדלל של הנפרון". באינטרסטיטיום שמסביב מתרחש תהליך הפוך - הצטברות של גרדיאנט אוסמוטי עקב Na ⁺, K ⁺ ו-Cl. כתוצאה מכך, הגרדיאנט האוסמוטי הרוחבי בין תוכן האבובית הישרה הדיסטלית של לולאת הנל לבין האינטרסטיטיום שמסביב יהיה 200 mOsm/l.

באזור הפנימי של המדולה, עלייה נוספת בריכוז האוסמוטי מסופקת על ידי זרימת האוריאה, אשר נכנסת באופן פסיבי דרך האפיתל של הצינורות. הצטברות האוריאה במדולה תלויה בחדירות השונה של צינורות האיסוף הקורטיקליים וצינורות האיסוף של המדולה לאוריאה. צינורות האיסוף הקורטיקליים, הצינור הישר הדיסטלי והצינור המפותל הדיסטלי אינם חדירים לאוריאה. צינורות האיסוף של המדולה חדירים מאוד לאוריאה.

כאשר הנוזל המסונן נע מלולאת הנלה דרך הצינורות המפותלים הדיסטליים וצינורות האיסוף הקורטיקליים, ריכוז האוריאה בצינורות עולה עקב ספיגה חוזרת של מים ללא אוריאה. לאחר שהנוזל נכנס לצינורות האיסוף של המדולה הפנימית, שם החדירות לאוריאה גבוהה, הוא נע אל תוך האינטרסטיציום ואז מועבר חזרה לצינורות הנמצאים במדולה הפנימית. העלייה באוסמולליות במדולה נובעת מהאוריאה.

כתוצאה מהתהליכים המפורטים, ריכוז האוסמוטי עולה מהקורטקס (300 mOsm/l) לפפילה הכלייתית, ומגיע ל-1200 mOsm/l הן בלומן של החלק הראשוני של הגפה העולה הדקה של לולאת הנלה והן ברקמה הבין-סטיציאלית שמסביב. לפיכך, גרדיאנט האוסמוטי הקורטיקומדולרי שנוצר על ידי מערכת הכפל הזרם הנגדי הוא 900 mOsm/l.

תרומה נוספת להיווצרות ולתחזוקה של הגרדיאנט האוסמוטי האורכי ניתנת על ידי הוואזה רקטה, העוקבת אחר מהלך לולאת הנל. הגרדיאנט האוסמוטי הבין-ממדי נשמר על ידי סילוק יעיל של מים דרך הוואזה רקטה העולה, שקוטרם גדול יותר מהוואזה רקטה היורדת ומספרם כמעט כפול. מאפיין ייחודי של הוואזה רקטה הוא חדירותם למקרומולקולות, וכתוצאה מכך נוצרת כמות גדולה של אלבומין במוח. חלבונים יוצרים לחץ אוסמוטי ביניים, אשר משפר את ספיגת המים מחדש.

הריכוז הסופי של השתן מתרחש בצינורות האיסוף, אשר משנים את חדירותם למים בהתאם לריכוז ה-ADH המופרש. בריכוזים גבוהים של ADH, חדירות הממברנה של תאי צינור האיסוף למים עולה. כוחות אוסמוטיים גורמים למים לנוע מהתא (דרך קרום הבסיס) אל תוך האינטרסטיטיום ההיפר-אוסמוטי, מה שמבטיח איזון ריכוזים אוסמוטיים ויצירת ריכוז אוסמוטי גבוה של השתן הסופי. בהיעדר ייצור ADH, צינור האיסוף כמעט ואינו חדיר למים וריכוז האוסמוטי של השתן הסופי נשאר שווה לריכוז האינטרסטיטיום בקליפת הכליה, כלומר מופרש שתן איזוסמוטי או היפו-אוסמולרי.

לפיכך, הרמה המקסימלית של דילול שתן תלויה ביכולת הכליות להפחית את האוסמולליות של הנוזל הצינורי עקב הובלה פעילה של יוני אשלגן, נתרן וכלוריד בגפה העולה של לולאת הנל, וההובלה הפעילה של אלקטרוליטים בצינור המפותל הדיסטלי. כתוצאה מכך, האוסמולליות של הנוזל הצינורי בתחילת צינור האיסוף הופכת נמוכה מזו של פלזמת הדם ועומדת על 100 mOsm/L. בהיעדר ADH, עם הובלה נוספת של נתרן כלורי מהצינורות בצינור האיסוף, האוסמולליות בחלק זה של הנפרון יכולה לרדת ל-50 mOsm/L. היווצרות שתן מרוכז תלויה בנוכחות אוסמולליות גבוהה של האינטרסטיציום של מדולה ובייצור ADH.