glomerulær filtrasjon

Glomerulær filtrasjon er det første trinnet i produksjonen av urin. Blodet filtreres i nyrene gjennom veggene til karnøster som kalles glomeruli (entall: glomerulus) og danner et ultrafiltrat. Dette er utgangspunktet for urin. Veggene i karnøstet virker som en sil. Blodlegemene og de store plasmaproteiner holdes tilbake i blodbanen, mens vann, salt og alle de andre småmolekylene filtreres ut i nyrens rørsystem.

Faktaboks

Uttale: glomerulˈær filtrasjon

Den mengden blodplasma som filtreres per tidsenhet kalles glomerulær filtrasjonsrate (GFR). GFR er et svært viktig mål på nyrefunksjonen. GFR kan estimeres med en blodprøve eller måles mer nøyaktig ved å tilføre blodet et stoff som utelukkende fjernes fra kroppen gjennom glomerulær filtrasjon. Joheksol er et eksempel på et stoff som brukes til å måle GFR. Dette gjøres ved å undersøke hvor raskt stoffet forsvinner fra plasma eller hvor raskt det skilles ut i urinen.

Illustrasjonen viser til høyre et nefron. Hver nyre inneholder omtrent 1 million slike enheter. Små blodårer danner glomeruli (entall: glomerulus). Dette er karnøster av hårrørsårer (kapillærer) som filtreres blodet (1) og gir opphav til forurinen. Små arterier (arterioler) ved inngangen og utgangen til glomeruli (afferente- og efferente arterioler) regulerer blodstrømmen inn og ut av glomeruli. Disse motstandskarene lager et høyt trykk på ca 60 mmHg inne i glomerulus. Dette hydrostatiske trykket presser 20% av blodplasma gjennom kapillærveggen og ut i rørsystemet. Denne forurinen inneholder alle de små molekylene fra blodplasma. Det konserterte blodet forlater glomerulus gjennom efferente arteriole og strømmer inn i et nytt nettverk av hårrørsårer. Disse blodkarene slynger seg rundt kanalsystemet og kalles derfor peritubulære kapillærer. Vann og stoffer som kroppen trenger suges fra forurinen og tilbake til blodet via de peritubulære kapillærene. Avfallsstoffer som urinstoff (urea) og kreatinin skilles ut (2). Urinen ender opp i samlerør som mottar urin fra andre nefroner og alt tømmes i nyrebekkenet.

Nefron

Av Biorender/Store norske leksikon/Biorender.

Lisens: Begrenset gjenbruk

Illustrasjonen viser et tverrsnitt gjennom et glomerulus. Blod kommer inn i glomerulus gjennom et nettverk av en hårrørsårer som kveiler seg inni Bowmans kapsel. Innsiden av hårrørsårene er kledd av et lag med flate celler (endotel) adskilt av små vinduer (latin: fenestra). Endotelcellene lager en beskyttende geleaktig kappe mot plasma som kalles glykokalyks etter sitt store innhold av negativt ladde sukkerarter. Mot urinen er hårørsårene dekket av spesialiserte celler som kalles podocytter og danner epitelet. Mellom disse to lagene er det en membran uten celler (basalmembran). Disse 4 lagene (glykokalyks, endotel, basalmembran og podocyter) lager til sammen et filter som gjør at blodceller og andre store molekyler holder seg i blodåren. Vann og mindre molekyler som salter, glukose og kreatinin går lett over barrieren og danner et ultrafiltrat.

Glomerulus

Av Biorender/Store norske leksikon/Biorender.

Lisens: Begrenset gjenbruk

Fra blod til urin

Hvert minutt strømmer om lag én liter blod gjennom de nærmere to millionene glomeruli som finnes i nyrene. Blodet filtreres gjennom en filtrasjonsbarriere som består av en sammensmeltning mellom kapillarveggene og epitelet (podocytene) i de blindt-endende utposningene i nyrens rørsystem (bowmans kapsel). Denne barrieren deles ofte inn i 4 lag; Endotelet med en kappe av negativt ladd glykokalyks mot blodplasma, en felles basalmembran og podocytene. Den samlede filtrasjonsoverflaten er i overkant av én kvadratmeter.

Den delen av blodet som kommer gjennom glomerulusbarrieren og over i Bowmans kapsel kalles ultrafiltrat. Det er nærmest fri passasje av væske og elektrolytter over filtrasjonsbarrieren. Vann og salter utgjør derfor hovedmengden av ultrafiltratet. Blodceller er for store til å komme gjennom barrieren. Derfor er det ikke celler i ultrafiltratet.

Mesteparten av proteinene er også for store til å bli filtrert[HH1] , og de forblir dermed i blodbanen. Albumin utgjør omtrent halvparten av plasmaproteinene og blir ikke filtrert til tross for at det er bare halvparten så stort som immunglobulinene. Albumin har mange negativt ladde aminosyrer i overflaten som avstøter dette proteinet fra filtrasjonsbarrieren.

I løpet av et døgn produserer to normale nyrer 180–200 liter ultrafiltrat. Nesten alt dette suges tilbake til blodbanen i nefronets rørsystem (nyretubuli). Dette kalles tubulær reabsorpsjon[HH2] . Urinproduksjonen er vanligvis 1–2 liter i døgnet. Det vil si at det bare er om lag en halv til én prosent av ultrafiltratet som ender opp som urin. Urinproduksjonen bestemmes av væskeoverskuddet vi får av maten vi spiser, og væsken vi drikker. Nyren trenger minst 0,5 liter vann i døgnet for å skille ut avfallsstoffer og overskudd av salter.

GFR

Mengden [HH3] væske som filtreres i løpet av en tidsenhet, kalles glomerulær filtrasjonsrate (GFR). GFR er det viktigste målet for nyrefunksjon. GFR måles i milliliter per minutt.

GFR er vanligvis over 90 milliliter per minutt hos voksne, men varierer med kroppsoverflaten og alder. GFR oppgis derfor gjerne som ml per min per 1,73 m2 kroppsoverflate. Små personer har mindre kroppsoverflate, mindre nyrer og derfor lavere GFR enn store personer. Fra 30-40 årsalder skjer det et gradvis tap av nefroner og derfor et naturlig fall i GFR med økende alder.

Drivkrefter for glomerulær filtrasjon

Filtrasjonen bestemmes av fire faktorer:

overflatearealet til glomeruluskapillarene
hvor lett vann kan trenge gjennom kapillarveggen
trykkene inne i glomeruluskapillarene
mottrykket i væsken i Bowmans kapsel

GFR kan utrykkes med formelen:

GFR = K_f x (P_c- π_c- P_b).

K_fer en konstant som bestemmes av arealet til glomeruluskapillarene og hvor lett veggen slipper gjennom væske (hydraulisk konduktivitet). K_f kan i liten grad reguleres, men reduseres ved tap av nefroner eller skader på kapillarene. De viktigste sykdommene som skader glomeruli er høyt blodtrykk, diabetes og betennelse i glomeruli (glomerulonefritter).

P_c er væsketrykket inne i glomeruluskapillarene (kapillartrykk). P_c er omtrent 60 mmHg. Dette trykket presser væske gjennom kapillarveggen.

π_cer det kolloidosmotisk trykket i blodet som motvirker filtrasjonen. π_c tilsvarer et væsketrykk på omtrent 30 mmHg og bestemmes av plasmaproteinene, i hovedsak albumin.

P_b er væsketrykket i Bowmans kapsel som også motvirker filtrasjonen. P_b er om lag 20 mmH og bestemmes av motstanden i urinveiene og hastigheten på urinen gjennom kanalsystemet.

Med normalverdiene blir formelen:

GFR = K_f x (60 mmHg – 30 mmHg – 20 mmHg) = K_f x 10 mmHg

Fra formelen ser vi at nettotrykket som driver filtrasjonen er om lag 10 mmHg. Drivkreftene for den glomerulær filtrasjonen er de samme som for filtreringen av væske i alle de andre kapillarene i kroppen (starlingbalansen).

Glomeruluskapillarene skille seg fra andre kapillarer ved høy Kf (både stort areal og vanngjennomtrengelighet), høy P_c og ved å være tilnærmet tette for plasmaproteiner. Disse egenskapene gjør at nyrene filtrerer om lag 200 liter tilnærmet proteinfri væske i døgnet

Mekanisme

Trykket som driver filtrasjonen reguleres av karmotstanden i blodårene inn og ut av glomeruli. Middeltrykket ut fra hjertet og i de store pulsårene til nyrene og de andre organene er om lag 100 mmHg. Mesteparten av motstanden mot blodstrømmen gjennom nyrene sitter i ganske korte karsegmenter inn til (afferente arteriole) og bort fra glomerulus (efferente arteriole).

Arterioler

Normalt er de glatte muskelcellene i arteriolene delvis sammentrukket. Det betyr at arteriolene kan redusere blodstrømmen ved å trekke seg sammen og øke blodstrømmen ved å utvide seg.

Små endringer i diameteren i arteriolene gir store endringer i motstanden mot blodstrøm. Dette skyldes at motstanden varierer med radiusen i fjerde potens. Det betyr at en halvering av radiusen øker motstanden hele 16 ganger (2⁴= 16). Da vil blodstrømmen minke med en faktor på 16 så lenge blodtrykket ikke forandrer seg. Tilsvarende vil 20 prosent større radius halvere motstanden (1,2⁴ = 2) og doble blodstrømmen.

Trykkfall gjennom nyrekretsløpet

Sammenhengen mellom trykkfall (forskjellen mellom blodtrykket i nyrearterien og i nyrevenen), blodstrøm og motstand er gitt av likningen:

Trykkforskjell = motstand x blodstrøm

Likningen tilsvarer Ohms lov for ledning av elektroner (tilsvarer blodstrøm) gjennom en elektrisk krets (tilsvarer blodomløpet) drevet av en spenningsforskjell mellom positiv og negativ pol på et batteri (tilsvarer trykkfall).

Når blodet kommer til glomerulus, har afferente arteriole redusert trykket til om lag 60 mmHg. Her er motstanden veldig liten og kapillartrykket, P_c, holder seg stabilt rundt 60 mmHg gjennom hele kapillaret. Dette trykket presser om lag 1/5 av vannet og de små molekylene i blodet gjennom kapillarveggen og ut i Bowmans kapsel. Efferente arteriole reduserer trykket ytterligere til om lag 13 mmHg i det blodet strømmer inn i kapillarene som slynger seg rundt nyretubuli (peritubulære kapillarer).

Det lave væsketrykket og de oppkonsentrerte plasmaproteinene (høyt kolloidosmotisk mottrykk) i de peritubulære kapillarene skaper et negativt filtrasjonstrykk. Dette undertrykket suger om lag 99 prosent av filtratet fra kanalsystemet tilbake til blodet. Avfallsstoffene blir igjen i kanalsystemet og skilles ut med urinen.

Regulering

Nyrene regulerer GFR ved å holde kapillartrykket stabilt rundt 60 mmHg. Dette oppnås ved å justere diameteren i de afferente- og efferente arteriolene. Dermed kan GFR holdes stabil og normal under vekslende sirkulasjonsforhold og blodtrykk.

Afferente arteriole

Viktigst for regulering av både blodstrøm og filtrasjon er afferente arteriole som beskytter glomerulus mot høyt trykk ved å trekke seg sammen. Ved lavt blodtrykk bevarer afferente arteriole blodstrømmen og trykket i glomerulus ved å utvide seg. Både blodstrøm og glomerulær filtrasjon er nøye regulert og følger hverandre tett i de fleste situasjoner. Dette oppnås med justeringer av radius i afferente arteriole.

Efferente arteriole

Justeringer av radius i efferente arteriole har motsatt effekt på blodstrøm og filtrasjon. Når blodåren trekker seg sammen, hoper blodet seg opp i glomerulus og mer væske presses gjennom kapillarveggen (P_c øker og GFR øker). Samtidig reduseres blodstrømmen ut av glomerulus på grunn av større motstand. Dette betyr at mer væske presses ut av en mindre blodstrøm. Plasmaproteinene oppkonsentreres, og det kolloidosmotiske trykket (π_c) som motvirker filtrasjon øker. Dermed er det begrenset hvor mye GFR kan øke når blodstrømmen reduseres.

Angiotensin 2

Angiotensin 2 er et hormon som stimulerer de efferente arteriolene til å trekke seg sammen. Dermed øker motstanden i efferente arteriole, noe som er med på å finregulere GFR. Angiotensin 2 er spesielt viktig for å hindre at GFR stopper helt opp ved alvorlig blodtrykksfall og ved hjertesvikt. Det samme gjelder om hovedarterien til en nyre forsnevres (nyrearteriestenose).

I behandling av høyt blodtrykk og hjertesvikt brukes ofte legemidler som hemmer virkningen av angiotensin 2. Ved oppstart av slik behandling må legen følge nøye med på nyrefunksjonen med måling av GFR.

Autoregulering

Nyrene har en indre mekanisme som holder både filtrasjon og blodstrøm nokså konstant til tross for spontane endringer i blodtrykket. Denne autoreguleringen tåler godt svingninger mellom 80-180 mmHg i middelarterietrykket. Mekanismen sørger for stabil forsyning med ultrafiltrat til kanalsystemet og normal nyrefunksjon gjennom døgnet.

Autoreguleringen består av to mekanismer:

En muskulær refleks: Ved økt blodtrykk trekker afferente arteriole seg sammen, mens ved fallende blodtrykk utvider blodåren seg. Dette kalles en myogen mekanisme (av myos-, ‘muskel’).
En tilbakemeldingsmekanisme mellom en sensor i kanalsystemet (macula densa) og afferente arteriole: Om GFR faller, flyter mindre væske forbi macula densa. Da sender macula densa ut signalmolekyler som utvider nærliggende afferente arteriole. GFR øker da nesten til utgangspunktet, men ikke helt.

Hormonell regulering

I tillegg til gjennom autoregulering styres blodstrøm og filtrasjon av hormoner og signalmolekyler som produseres i og utenfor nyrene. Denne reguleringen er tett koblet med nyrenes saltutskillese. Viktigst er renin-angiotensin-aldosteron-systemet, det sympatiske nervesystemet og lokal produksjon av nitrogenmonoksid (NO) og prostaglandiner.

NO og en gruppe prostaglandiner sikrer nyrene tilstrekkelig blodforsyning. De regulerer diameteren på blodårene. I tillegg produserer hjertet, hjernen og nyrene små proteiner (peptider) som skilles ut i blodet når det er behov for å øke nyrenes filtrasjon og saltutskillelse. De er med på å hindre opphopning av væske i kroppen.

Renin-angiotensinaldosteron-systemet (RAAS) og det sympatiske nervesystemet øker motstanden i arteriolene og gjør at nyrene skiller ut mindre salt.

Det sympatiske nervesystemet øker motstanden i afferente arterioler og øker produksjonen av renin. Dette gir umiddelbart en balansert reduksjon i blodstrøm og filtrasjon.

RAAS aktiveres av det sympatiske nervesystemet, lavt blodtrykk og redusert GFR. RAAS begynner med at nyrene skiller ut renin som til slutt omdannes til angiotensin 2. Angiotensin 2 øker motstanden i hele kretsløpet, noe som fører til økt blodtrykk. I nyrene virker angiotensin 2 i hovedsak på efferente arteriole slik at blodstrømmen reduseres mens GFR opprettholdes. Årsaken til at angiotensin 2 har størst effekt på efferente arteriole er dels at følsomheten her er størst (tettest med reseptorer) og dels at effekten på afferente arteriole motvirkes av lokalt produsert NO og prostaglandin.

RAAS kan være kontinuerlig overaktivert ved hjerte- og karsykdommer. I tillegg er ofte blodårenes evne til å lage NO svekket. Da er prostaglandiner spesielt viktig for å beskytte nyrene mot kraftig sammentrekning av afferente arteriole og redusert GFR. Pasienter med hjerte- og karsykdommer er derfor utsatt for svekket nyrefunksjon ved langvarig bruk av betennelsesdempende medisiner av typen NSAIDs, slik som ibuprofen. Grunnen til dette er at disse medikamentene hemmer prostaglandinproduksjonen i nyrene.

Redusert glomerulær filtrasjon

Den glomerulære filtrasjonen kan svekkes enten ved å redusere blodtrykket inn til nyrene eller gjennom sykdom eller skade på filtrasjonsbarrieren og nyrens rørsystem. Nyresykdom deles ofte inn i akutt nyreskade (plutselig tap av funksjon) og kronisk nyresykdom (gradvis tap av funksjon).

Kronisk nyresykdom klassifisert etter GFR

Det er vanlig å dele inn kronisk nyreskade eller nyresykdom i stadier basert på GFR-verdien. Dersom GFR synker ned mot 5–10 milliliter per minutt, foreligger det en alvorlig nyresvikt som vanligvis vil kreve dialysebehandling.

Stadium	Beskrivelse	GFR (ml/min)	Tiltak
I	Nyreskade med normal eller høy GFR	over 90	Behandle, overvåke
II	Nyreskade med lett nedsatt GFR	60–89	Bedømme progresjon
III	Nyreskade med sikkert nedsatt GFR	30–59	Velge behandlingsstrategi, se på komorbiditet
IV	Nyreskade med alvorlig redusert GFR	15–29	Som over, vurdere behov for fremtidig dialyse eller transplantasjon
V	Terminal nyresvikt	under 15	Forberede dialyse og/eller transplantasjon, behandle eventuelle symptomer

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer (2)

12. oktober 2017 skrev Hege Elise Pettersen

Hei, jeg lurer på hva dere mener med at "Hvert minutt vil om lag én liter blod strømme gjennom de nærmere to millioner glomeruli som finnes i nyrene" men likevel at "I løpet av et døgn vil det filtreres 180–200 liter dersom nyrefunksjonen er normal"? Vil det ikke da si at det blir filtrert 1 liter per minutt, altså 60 min * 24 timer per dag = 1440. Altså blir det i løpet av et døgn filtrert 1440 liter blod?

15. oktober 2017 svarte Bård Waldum-Grevbo

Hei. Nyrens blodtilførsel er ca 1 liter per minutt. Av dette filtreres ca 120 ml per minutt over i nyrens tubulisystem. De resterende 880 ml forblir i blodbanen. 120 ml filtrat per minutt tilsvarer 172,8 liter per døgn.

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Nyrefysiologi

Olav Tenstad

Professor, Universitetet i Bergen