Glomerulární bariéra

Tvorba moči začíná filtrací velkého množství tekutiny přes glomelurální kapiláry do Bowmanova pouzdra. Jako většina kapilár, glomelurální kapiláry jsou prakticky neprostupné pro proteiny, takže filtrovaná tekutina (glomerulární filtrát, primární moč) neobsahuje proteiny a je zbavená buněčných elementů, včetně červených krvinek.

Koncentrace dalších složek primární moči, včetně většiny solí a organických molekul, je podobná koncentraci těchto látek v krevní plazmě. Výjímkou jsou některé látky s nízkou molekulární homtností, jako je vápník a mastné kyseliny, které jsou částešně vázány k plasmatickým proteinům (skoro polovina plasmatického vápníku a většina plasmatických mastných kyselin) a nejsou filtrovány skrz glomerulární kapiláry.

Glomerulární filtrace

Na glomelurální filtraci má vliv:

1. Rovnováha hydrostatických a koloidních osmotických sil
   

1. Kapilární filtrační koeficient (K_f) - výsledek prostupnosti a filtračního povrchu oblasti kapilár.
   

Glomerulární kapiláry mají daleko větší stupeň filtrace než většina ostatních kapilár diky vysokému glomerulárnímu hydrostatickému tlaku a vysoké hodnotě K_f. V průměru u dospělého člověka je velikost glomelurální fitrace přibližně 125ml/min nebo 180l/den.
Podíl toku plasmy, který je v ledvinách je průměrně 0.2, tudíž zhruba 20% plasmy je filtrováno přes glomerulární kapiláry.

Membrána glomerulárních kapilár

Membrána glomerulárních kapilár je podobná ostatním kapiárám, ale zde jsou tři hlavní vrstvy:

1. endotel kapiláry
   
2. basální membrána
   
3. vrstva epiteliálních buněk (podocytů) obkopující vnější povrch basální membrány kapiáry.
   

Spolu tyto vrstvy tvoří filtrační bariéru, která navzdory svým 3 vrstvám fltruje několik set krát víc vody a rozpuštěných látek než normální kapilární membrána. I s tímto vysokým stupněm filtrace, membrána normálně zabraňuje filtraci plasmatických proteinů.

Stupeň filtrace

Vysoký stupeň filtrace skrz membránu je díky její speciálním vlastnostem.
Kapilární endotel má póry. I když jsou poměrně velké, endoteliální buňky mají stálý negativní náboj, který brání prostupu plasmatických proteinů.

Okolo endotelu je basální membrána, která obsahuje síť kolagenních vláken a proteoglykanů s vělkými mezerami, mezi kterými se může filtrovat velké množství vody a malých rozpuštěných látek. Basální membrána také brání filtraci plasmatických proteinů, díky silnému negativnímu náboji na proteoglykanech.

Poslední část glomerulární membrány je vrstva epitelových buňěk, které lemují vnější povtrch glomerulu. Buňky netvoří souvislou vrstvu, ale mají dlouhé prstovité výběžky (podocyty) které obkružují vnější povrch kapilár. Prstovité výběžky jsou oddělené štěrbinovitými póry, skrz které se pohybuje glomerulární filtrát. Podocyty mají také záporný náboj a tím poskytují další zamezení filtrace plasmatických proteinů.

Selektivita membrány

Membrána glomerulárních kapilár je silnější než u většiny ostatních kapilár, ale má mnohem více pórů a proto filtruje více tekutiny. Navzdory vysokému stupni filtrace je filtrační bariéra selektivní, při určení které molekuly se budou filtrovat je základ jejich velikosti a elektrický náboj.

Vliv molekulární hmotnosti různých molekul.

Látka	Molekulová hmotnost	Propustnost
Voda	18	1.0
Sodík	23	1.0
Glukóza	180	1.0
Inulin	5 500	1.0
Myoglobin	17 000	0.75
Albumin	69 000	0.005

Prostupnost s hodnotou 1.0 znamená, že látka je filtrována volně jako voda; prostupnost s hodnotou 0.75 znamená, že rychlost filtrace je ze 75% rychlosti filtrace vody. Elektrolyty, jako je sodík, a malé organické sloučeniny, jako glukóza, jsou volně prostupné. Jak se molekulová hmotnost přibližuje k hmotnosti albuminu, prostupnost skrz membránu rychle klesá a blíží se nule.

Negativně nabité velké molekuly se filtrují hůře než pozitivně nabité molekuly o stejné hmotnosti.

Průměr molekuly plasmatického proteinu albuminu je přibližně 6 nm, velikost pórů v glomerulární membráně je přibližně 8nm. Nicméně albumin neprochází membránou díky svému negativnímu náboji a elektrostatickému odporu negativně nabitých proteoglykanů ve stěně glomerulární kapiláry.

Onemocnění

Při určitých onemocněních ledvin se ztratí negativní náboj basální membrány (i když nenastane žádná histologická změna ve struktuře ledviny). Tento stav je znám jako syndrom minimálních změn (minimal change nephropathy). Důsledek této ztráty negativního náboje basální membrány je možnost prostupu některých proteinů s nízkou molekulární hmotností, převážně albuminu, a objeví se v moči (proteinurie nebo albuminurie).

Použitá literatura

HALL, John E a Arthur C GUYTON. Guyton and Hall textbook of medical physiology. 12th ed. vydání. Saunders/Elsevier : Philadelphia, Pa., c2011. ISBN 9781416045748.