소변 형성

신장에 의한 최종 소변 형성은 몇 가지 주요 과정으로 구성됩니다.

• 신장 사구체에서 동맥혈의 초여과
• 세뇨관에서 물질의 재흡수, 세뇨관 내강으로 여러 물질의 분비
• 신장에서 새로운 물질을 합성하여 세뇨관 내강과 혈액으로 모두 들어갑니다.
• 역류계의 활동으로 인해 최종 소변이 농축되거나 희석됩니다.

초여과

혈장에서 보우만주머니로의 초여과는 신장 사구체 모세혈관에서 일어납니다. 초여과율은 소변 생성 과정에서 중요한 지표입니다. 단일 네프론에서의 초여과율은 초여과 유효압과 초여과 계수, 이 두 가지 요인에 따라 달라집니다.

초여과를 구동하는 힘은 효과적인 여과 압력으로, 이는 모세혈관의 정수압과 모세혈관 내 단백질의 삼투압과 사구체낭 내 압력의 합의 차이입니다.

P _효과 = P _수화물 - (P _onc + P _캡 )

여기서 P _effect는 유효 여과 압력이고, P _hydr는 모세혈관 내의 정수압이며, P _onc는 모세혈관 내 단백질의 삼투압이고, P _caps는 사구체 캡슐 내의 압력입니다.

모세관의 유입 및 유출 끝의 정수압은 45mmHg입니다. 이 압력은 모세관 루프의 전체 여과 길이에 걸쳐 일정하게 유지됩니다. 이 압력은 모세관의 유출 끝으로 갈수록 20mmHg에서 35mmHg로 증가하는 혈장 단백질의 삼투압과 10mmHg인 보우만 주머니의 압력에 의해 방해를 받습니다. 결과적으로 효과적인 여과 압력은 모세관의 유입 끝에서 15mmHg(45 - [20 + 10]), 유출 끝에서 0(45 - [35 + 10])이며, 이를 모세관 전체 길이로 변환하면 약 10mmHg입니다.

앞서 언급했듯이, 사구체 모세혈관 벽은 세포 성분, 고분자 화합물, 콜로이드 입자는 통과시키지 않는 필터 역할을 하는 반면, 수분과 저분자 물질은 자유롭게 통과합니다. 사구체 필터의 상태는 초여과 계수에 의해 결정됩니다. 혈관활성 호르몬(바소프레신, 안지오텐신 II, 프로스타글란딘, 아세틸콜린)은 초여과 계수를 변화시켜 SCF에 영향을 미칩니다.

생리학적 조건 하에서 모든 신장 사구체는 하루에 180리터의 여과액을 생산합니다. 즉, 분당 125ml의 여과액입니다.

세뇨관 내 물질의 재흡수 및 분비

여과된 물질의 재흡수는 주로 네프론의 근위부에서 발생하며, 네프론으로 유입된 모든 생리학적으로 가치 있는 물질과 여과된 나트륨, 염소, 수분 이온의 약 2/3가 이곳에서 흡수됩니다. 근위세뇨관 재흡수의 특징은 모든 물질이 삼투압적으로 동일한 부피의 물로 흡수되고, 세뇨관 내 체액은 혈장과 거의 등삼투압 상태를 유지하는 반면, 근위세뇨관 말단의 일차 소변량은 80% 이상 감소한다는 것입니다.

원위 네프론의 작용은 재흡수와 분비 과정 모두에 의해 소변의 성분을 형성합니다. 이 부분에서 나트륨은 동등한 양의 수분 없이 재흡수되고 칼륨 이온이 분비됩니다. 수소 이온과 암모늄 이온은 세뇨관 세포에서 네프론 내강으로 유입됩니다. 전해질 운반은 항이뇨호르몬, 알도스테론, 키닌, 프로스타글란딘에 의해 조절됩니다.

역류 시스템

역류계의 활동은 신장의 여러 구조의 동시적 작용으로 표현된다. 즉, 헨레고리의 하행 및 상행 얇은 부분, 수집관의 피질 및 수질 부분, 그리고 신장 수질의 전체 두께를 관통하는 직립 혈관이다.

신장 역류 시스템의 기본 원리:

• 모든 단계에서 물은 삼투압 기울기를 따라 수동적으로만 움직입니다.
• 헨레 고리의 먼쪽 직립 세관은 물을 통과시키지 않습니다.
• 헨레고리의 직립세관에서는 Na ⁺, K ⁺, Cl의 능동수송이 일어난다.
• 헨레 고리의 얇은 하행 가지는 이온은 통과시키지 않고 물은 통과시킵니다.
• 신장의 내측 수질에는 요소 회로가 있습니다.
• 항이뇨호르몬은 수집관의 물 투과성을 보장합니다.

신체의 수분 균형 상태에 따라 신장은 저장성, 매우 묽은 또는 삼투압적으로 농축된 소변을 배출할 수 있습니다. 신수질의 세뇨관과 혈관의 모든 부분이 이 과정에 참여하여 역류 회전 증식계 역할을 합니다. 이 시스템의 활동의 핵심은 다음과 같습니다. 근위 세뇨관으로 유입된 초여과액은 이 부분에서 물과 용해된 물질의 재흡수로 인해 원래 부피의 3/4~2/3로 정량적으로 감소합니다. 세뇨관에 남아 있는 체액은 화학적 조성이 다르지만 혈장과 삼투압 면에서 차이가 없습니다. 그런 다음 근위 세뇨관에서 나온 체액은 헨레고리의 얇은 하행 부분으로 이동하여 신유두의 정점으로 이동합니다. 여기서 헨레고리는 180° 구부러지고 내용물은 상행 가는 부분을 통과하여 하행 가는 부분과 평행하게 위치한 원위 직세관으로 들어갑니다.

루프의 가늘고 아래로 내려가는 부분은 물은 투과성이 있지만 염분은 상대적으로 투과성이 낮습니다. 결과적으로, 물은 삼투압 기울기를 따라 해당 부분의 내강에서 주변 간질 조직으로 이동하며, 그 결과 세뇨관 내강의 삼투압 농도가 점차 증가합니다.

유체가 헨레고리의 원위 직세관으로 들어가면, 이 세관은 반대로 물을 통과시키지 않고 삼투압 활성 염소와 나트륨이 주변 간질로 능동적으로 이동하게 됩니다. 이 세관의 내용물은 삼투압 농도를 잃고 저삼투압 상태가 되는데, 이로 인해 "네프론의 희석 부분"이라는 이름이 붙었습니다. 주변 간질에서는 반대 과정, 즉 Na ⁺, K ⁺, Cl에 의한 삼투압 기울기가 축적됩니다. 결과적으로 헨레고리의 원위 직세관 내용물과 주변 간질 사이의 횡삼투압 기울기는 200 mOsm/l가 됩니다.

수질 내측 영역에서는 세뇨관 상피를 통해 수동적으로 유입되는 요소의 순환에 의해 삼투압 농도가 추가로 증가합니다. 수질 내 요소 축적은 피질 집합관과 수질 집합관의 요소에 대한 투과성 차이에 따라 달라집니다. 피질 집합관, 원위직세관, 원위곡세관은 요소를 투과할 수 없습니다. 수질 집합관은 요소에 대해 높은 투과성을 보입니다.

여과된 체액이 헨레 고리에서 원위곡세관과 피질집합관을 통과하면서 세관 내 요소 농도는 요소 없이 수분이 재흡수되어 증가합니다. 체액이 요소 투과성이 높은 내수질의 집합관으로 들어간 후, 간질로 이동한 후 내수질에 위치한 세관으로 다시 운반됩니다. 수질 내 삼투압 증가는 요소 때문입니다.

나열된 과정의 결과로, 삼투압 농도는 피질(300 mOsm/l)에서 신유두까지 증가하여 헨레고리의 얇은 상행각 초기 부분의 내강과 주변 간질 조직 모두에서 1200 mOsm/l에 도달합니다. 따라서 역류 증식계에 의해 생성되는 피질수질 삼투압 기울기는 900 mOsm/l입니다.

세로 삼투압 구배의 형성과 유지에 또 다른 기여를 하는 것은 헨레 고리를 따라가는 직정맥입니다. 간질 삼투압 구배는 상행 직정맥을 통해 물이 효과적으로 제거됨으로써 유지되는데, 상행 직정맥은 하행 직정맥보다 직경이 크고 수 또한 거의 두 배에 달합니다. 직정맥의 독특한 특징은 거대분자에 대한 투과성으로, 이로 인해 수질에 다량의 알부민이 생성됩니다. 단백질은 간질 삼투압을 생성하여 수분 재흡수를 촉진합니다.

소변의 최종 농도는 집합관에서 발생하며, 집합관은 분비된 ADH 농도에 따라 수분 투과성을 변화시킵니다. ADH 농도가 높으면 집합관 세포막의 수분 투과성이 증가합니다. 삼투압으로 인해 수분이 세포(기저막을 통해)에서 고삼투압 간질로 이동하여 삼투압 농도가 균등해지고 최종 소변의 삼투압 농도가 높아집니다. ADH 생성이 없으면 집합관은 수분을 거의 투과하지 못하며 최종 소변의 삼투압 농도는 신피질 간질의 농도와 동일하게 유지됩니다. 즉, 등삼투압 또는 저삼투압 소변이 배출됩니다.

따라서 소변 희석의 최대 수준은 헨레고리 상행각에서 칼륨, 나트륨, 염소 이온의 능동 수송과 원위세뇨관에서 전해질의 능동 수송으로 인해 신장이 세뇨관액의 삼투압을 감소시키는 능력에 달려 있습니다. 결과적으로, 집합관 시작 부분의 세뇨관액 삼투압은 혈장보다 낮아져 100 mOsm/L가 됩니다. ADH가 없는 경우, 집합관의 세뇨관에서 염화나트륨이 추가로 수송되면 네프론의 이 부분에서 삼투압은 50 mOsm/L까지 감소할 수 있습니다. 농축된 소변의 생성은 수질 간질의 높은 삼투압과 ADH 생성에 달려 있습니다.