Максимальная осмолярность и концентрация мочи

Существует верхний предел концентрации мочи, который определяется максимальной осмолярностью, достигаемой во внутренней части мозгового вещества почки; у здоровых взрослых людей это соответствует максимальной осмолярности мочи, значительно превышающей осмолярность плазмы. Поскольку фиксированная суточная нагрузка растворенных веществ должна быть выведена, этот предел также устанавливает минимальный, обязательный объем воды, который должен покинуть организм с мочой.

Definition

Максимальная осмолярность мочи — это наивысшая концентрация, до которой почка может повысить мочу, определяемая пиковой осмолярностью интерстиция внутренней части мозгового вещества, с которым жидкость собирательных трубочек уравновешивается при максимальном действии антидиуретического гормона; вместе с суточной нагрузкой растворенных веществ она определяет обязательный объем мочи.

Scope

Эта тема охватывает факторы, определяющие максимально достижимую осмолярность мочи, концепцию обязательной потери воды, вытекающую из этого, и противоположную крайность максимального разведения. Она объединяет темы градиента, vasa recta и мочевины в общую концентрационную способность почки. Это справочная физиология, а не клиническое руководство.

Core questions

• Что устанавливает верхний предел осмолярности мочи?
• Как максимальная концентрация преобразуется в обязательный минимальный объем мочи?
• Что определяет наиболее разбавленную мочу, которую может произвести почка?
• Какие факторы снижают максимально достижимую концентрацию?

Key concepts

• Верхний предел максимальной осмолярности мочи
• Уравновешивание жидкости собирательных трубочек с интерстицием внутренней части мозгового вещества
• Обязательная потеря воды
• Суточная нагрузка растворенных веществ и минимальный объем мочи
• Максимальное разведение мочи
• Детерминанты концентрационной способности (градиент, мочевина, вазопрессин, аквапорин-2)

Mechanisms

При максимальном действии антидиуретического гормона собирательная трубочка становится высокопроницаемой для воды благодаря обильному апикальному аквапорину-2, и жидкость, покидающая трубочку, осмотически уравновешивается с интерстицием внутренней части мозгового вещества; поэтому максимальная осмолярность мочи не может превышать пиковую интерстициальную осмолярность, которая сама по себе устанавливается противоточным умножением, рециркуляцией мочевины и сохранением vasa recta. Поскольку примерно фиксированное количество растворенного вещества должно выводиться каждый день, деление этой нагрузки растворенных веществ на максимальную осмолярность дает минимальный или обязательный объем мочи, ниже которого почка не может опуститься; менее эффективная концентрация увеличивает этот обязательный объем. В противоположной крайности, когда антидиуретический гормон отсутствует, собирательная трубочка остается непроницаемой для воды, в то время как восходящая петля продолжает удалять растворенное вещество, поэтому моча может быть сделана заметно гипоосмотической, что определяет предел разведения почки. Любой фактор, который снижает медуллярный градиент, уменьшает вставку аквапорина-2 или снижает доступность мочевины, уменьшает максимально достижимую осмолярность.

Clinical relevance

Максимальная концентрационная способность и связанная с ней обязательная потребность в воде объясняют, почему баланс растворенных веществ и воды взаимосвязан, а сниженная концентрационная способность является признанной особенностью нескольких физиологических и патологических состояний, обсуждаемых в клинической нефрологии; эта статья описывает физиологию и не является основой для диагностики или лечения.

Evidence & guidelines

Описание основано на физиологических обзорах концентрации мочи, обзорах почечных аквапоринов и стандартных учебниках по физиологии; числовые значения максимальной осмолярности варьируются в зависимости от метода и вида и здесь приводятся качественно.

History

После того как противоточный механизм объяснил, как формируется медуллярный градиент, внимание обратилось к тому, что ограничивает градиент и, следовательно, максимальную концентрацию мочи, а также к связанной идее обязательного минимального объема мочи, необходимого для выведения суточной нагрузки растворенных веществ. Открытие и характеристика аквапорина-2 позднее дали молекулярное объяснение регулируемой проницаемости для воды, которая позволяет жидкости собирательных трубочек уравновешиваться с медуллярным интерстицием во время максимального антидиуреза.

Key figures

• Jeff M. Sands
• Harold E. Layton
• Mark A. Knepper
• Søren Nielsen

Seminal works

• sands-2009
• nielsen-2002

Frequently asked questions

Что ограничивает концентрацию мочи?

Максимальная осмолярность мочи не может превышать пиковую осмолярность интерстиция внутренней части мозгового вещества, с которым жидкость собирательных трубочек уравновешивается при максимальном действии антидиуретического гормона; этот интерстициальный пик устанавливается противоточным умножением, рециркуляцией мочевины и обменом в vasa recta.

Что такое обязательная потеря воды?

Поскольку примерно фиксированная суточная нагрузка растворенных веществ должна быть выведена, а моча может быть концентрирована только до максимальной осмолярности, существует минимальный объем мочи, который должен быть потерян для выведения этого растворенного вещества; этот минимум и есть обязательная потеря воды.