دانلود مقاله فیزیولوژی کلیه

پیش گفتار هر کدام از ما به پدیده دفع ادرار به شکل واقعه ای که باید وجود داشته باشد عادت کرده ایم.

اما اگر زمانی جریان ادرار قطع شود چه عواقبی خواهد داشت؟

اگر ادرار با شرایط غیر طبیعی برقرار شود چه مشکلی ایجاد خواهد شد؟

اولین نشانه های حیات در آب هایی پا به دنیای وجود گزاردند که پر از پتاسیم بود.

این اشکال حیات به شکل مولکول هایی بودند که از توانایی پیچیده تر شدن و ذخیره کردن انرژی برخوردار بودند.

محیط آب به خاطر توانایی های درونی مولکول آب برای این مولکول های اولیه زنده جایگاهی را فراهم می آورد که کنش و واکنش های لازم را با کمترین اتلاف و بدون نیاز به مقدار زیاد انرژی انجام می دادند.

این مولکول ها دارای پیوندهای کو والانت، الکترواستاتیک، هیدروژنی و واندروالس بودند.

میزان آب موجود در اطراف این مولکول ها بر عملکرد آن ها موثر بود.

اتم های پتاسیم نیزدراین میان نقش تنظیمی به خود گرفتند.

با تغییر اکوسیستم، سدیم از نظر فراوانی جای پتاسیم را به خود اختصاص داد.

با توجه به جدول عناصرمندلیف می توان دریافت که اندازه اتم سدیم از اتم پتاسیم کوچک تر است اما به خاطر قدرت هیدراسیون بالاترسدیم، اتم هیدراته سدیم از اتم هیدراته پتاسیم بزرگتر بوده تعداد مولکول آب بیشتری را با خود حمل می کند..

از این رو جابجایی اتم های هیدراته سدیم در اطراف مولکول های زنده اولیه با تغییرات زیادی درتعداد مولکول های آب جابجا شده همراه بود، چرا که هر مولکول سدیم تعداد مولکول آب بیشتری را با خود جاجا می نمود.

به وجود آمدن یک پرده محافظ به دور این مولکول ها به شکلی که جریان آب را به میزان دقیقی در اطراف آن ها حفظ و در همان حال غلظت سدیم را در حد کافی نگهدارد برای حفظ مولکول های زنده اولیه به صورت یک ضرورت درآمد.

این پرده که از مولکول های چربی تشکیل شده و دارای روزنه هایی برای عبور مولکول های آب بود.

هم چنین این پرده غلظت اتم های سدیم را در داخل محوطه درونی خود در حدی بسیار پائین ترو غلظت اتم های پتاسیم را درون خود در حد بالاتری از محیط اطراف حفظ می نمود.

وجود این پرده موجب پدید آمدن شیب غلظتی برای یون های سدیم از بیرون به داخل و پتاسیم از داخل به بیرون این پرده گردید.

این شیب را می توان به صورت یک نوع انرژی پتانسیل در نظر گرفت که به واسطه آن یون ها می توانستند در جهت کاهش شیب غلظتی خود در دو طرف پرده نیمه تراوا (از غلظت بیشتر به غلظت کمتر) حرکت کنند.

باید اشاره کرد که در عمل این پرده نمی توانست از حرکت یون ها به صورت کامل جلوگیری کند و مقداری از این یون ها بر اساس شیب غلظتی در عرض پرده جابجا می شدند.

عبور یون های پتاسیم راحت تر از سدیم صورت می پذیرفت چراکه یون های هیدراته پتاسیم از سدیم کوچک تر بودند.

با این حال مقداری از سدیم هیدراته خارج از این پرده قادر بود به داخل سلول نفوذ نماید.

ورود سدیم به محوطه داخلی این پرده موجب ورود آب زیادی به همراه این یون می شد و این امر غلظت مولکول های زنده اولیه را که برای حفظ ساختار و انجام کنش و واکنش های مورد نیاز باید در حد خاصی حفظ می شد تغییرداده دیگر انجام این اندرکنش ها به شکل دقیق ممکن نبود.

این پرده برای مقابله با این نفوذ سدیم به پمپی مجهز شد که برای عمل به مصرف انرژی نیاز داشت و در ازای هر سه یون سدیمی که از محوطه داخلی این پرده خارج می نمود دو یون پتاسیم به داخل وارد می کرد.

این امر موجب خروج سدیم و آب اضافی همراه آن و حفظ حجم و غلظت ترکیبات درون محوطه پرده و هم چنین حفظ پتاسیم مورد نیاز می گردید.

اما این کار به مصرف و تولید انرژی هم نیازمند بود.

تولید انرژی خود موجب تولید یون هیدروژن شده اسیدیته محیط داخلی پرده را تغییر می داد.

از این رو این موجود اولیه مجبور شد که یون های هیدروژن را نیز از درون خودخارج نماید و تعادل اسید و باز درون خود را در حد مطلوب نگهدارد.

تولید انرژی خود موجب تولید مواد زائدی ناشی از اندرکنش های مختلف می شد.

این یون ها و مواد زائد دیگر حاصل از متابولیسم به آب فراوانی که در اطراف این موجود زنده ابتدایی جریان داشت آزاد می گردید.

این موجود حال به ساختاری تبدیل شده بود که دارای فعالیت های سازماندهی شده از جمله کنش و واکنش های تولید کننده و مصرف کننده انرژی، حفظ حجم ، غلظت و اسیدیته بود.

از این موجود می توان به عنوان یک محفظه بسته زنده و یا با نام سلول نام برد.

جریان آبی که از اطراف این سلول اولیه عبور می نمود مواد مورد نیاز آن را فراهم نموده و مواد زائد تولید شده در آن را خارج می کرد.

عدم وجود این جریان یا کمبود آب مورد نیاز در درون سلول و هم چنین در محیط اطراف آن برای دور کردن مواد زائد و رساندن مواد مورد نیازموجب آسیب به سلول می شد.

با به وجود آمدن فضای بسته ای به دور مجموعه ای از سلول های اولیه که این مجموعه را از محیط اطراف جدا می ساخت موجودات پر سلولی پا به عرصه وجود گزاردند.

در این موجودات جریان آب در اطراف سلول ها بازهم مسیر خود را در جهت رساندن مواد مورد نیازسلول ها و دور کردن مواد زائد حفظ نمود.

به این شکل موجود پر سلولی اولیه از دو فضای کلی برخوردار بود: فضای داخل و فضای خارج سلولی.

این موجود پر سلولی باید حجم کافی از آب را در خود نگه می داشت.

در طول زمان و با افزایش تعداد سلول های تشکیل دهنده موجودات پرسلولی اولیه، عضوی به وجود آمد که وظیفه ایجاد جریان آب به دور سلول ها را به عهده داشت (دستگاه قلب و عروق).

این عضو موجب جریان یافتن آب به سوی سلول ها و و بازگشت آن به سوی این عضو و در واقع ایجاد یک گردش مداوم و جهت دار آب در اطراف سلول ها می شد.

در کنار دستگاه قلب و عروق به عضوی نیاز بود که بتواند مواد زائد تولید شده توسط سلول ها را از این جریان آب که توسط دستگاه قلب و عروق ابتدایی به دور سلول ها برقرار می شد پاک کند (دستگاه کلیه و ادراری).

فضای اطراف سلول ها که در واقع امکان زهکشی را در اطراف سلول ها پدید می آورد از اهمیت ویژه ای در این میان برخورداربود چراکه حجم این فضا باید در حد کافی می بود تا می توانست جریان کافی از آب را در اطراف سلول برقرار سازد و از طرفی نباید آن چنان وسیع می شد که با توجه به قدرت دستگاه قلب و عروق در پر کردن فضای مذکورحالتی پیش بیاورد که جریان آب دور سلول ها کند شده حالت راکد به خود بگیرد.

تکامل سیستم هایی که جریانی از آب را در اطراف سلول ها بر قرار می ساخت و به وجود آمدن یک سیستم بسته جریان آب در بدن موجود زنده پر سلولی اولیه، امکان ادامه زندگی را برای این موجوددر خارج از آب فراهم آورد و موجودات زنده پا به خشکی گزاردند.

در محیط خشکی نیاز به عضوی (کلیه و دستگاه دفع ادرار) که می توانست مواد زائد محلول در آب، حاصل از کنش و واکنش های سلول ها را یک جا جمع کرده دفع نماید بیشتر چشمگیر شد.

به نظر می رسد سلامت موجودات زنده به تبادلات مواد اولیه مورد نیاز و دفع مواد زائد بین سلول ها و محیط اطراف وابسته است و در این میان کلیه ها و دستگاه دفع ادراری دارای نقش ویژه ای در ثبات بخشیدن به محیط اطراف سلول ها می باشد.

از این رو اگر جریان ادرار متوقف شده و یا ادرار با حالت غیر طبیعی برفرار گردد مواد زائد و یا آب اضافی در خارج سلول ها جمع شده موجب اختلال در انجام فرآیندهای حیاتی سلول می شوند فصل اول: چگونه کلیه کار می کند؟How does the kidney work?

عملکرد تصفیه ای کلیه همان طور که در پیش گفتار گفته شد برقراری جریان آب در اطراف سلول ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

این جریان موجب رساندن مواد مورد نیاز به سلول ها و دور کردن مواد زائد از محیط سلول ها می شود.

نیروی لازم برای برقراری این جریان در فضای اطراف سلول ها توسط پمپ قلب تامین شده و به وسیله راه های ارتباطی (رگ ها) در بخش های مختلف بدن هدایت می گردد.

مایعی (خون) که از قلب به رگ ها پمپ می شود حاوی سلول های زنده (گلبول های قرمز و سفید)، پروتئین ها و عناصر مختلف مورد نیاز سلول ها بوده و امکان تامین اکسیژن و مواد غذایی لازم برای سلول ها را فراهم می آورد.

این رگ ها پس از خروج از قلب به صورت مداوم تقسیم شده و در نهایت به شکل یک توری (مویرگ) درمی آیند.

در مویرگ به علت فاصله افتادن در میان سلول های پوشاننده جدار رگ از یکدیگر روزنه هایی پدید می آید که از راه آن مواد لازم برای سلول ها از رگ خارج می شود.

این توری در واقع موجب خروج مایعی تصفیه شده از مویرگ می گردد که فاقد سلول های موجود در خون می باشد.

این مایع در فضای خارج سلول ها جریان می یابد.

مواد لازم در این مایع به سلول ها رسیده و مواد زائد تولید شده توسط سلول ها وارد آن می گردد.

این مایع از راه همان روزنه های موجود در دیواره مویرگ ها به داخل مویرگ بازمی گردد.

به این شکل خونی که به قلب بازمی گردد حاوی مواد زائد دفعی سلول ها نیز می باشد.

اگر این جریان به همین شکل ادامه یابد و مواد زائد خارج نشود این مواد در بدن جمع می شود.

این موادحالت اسیدی داشته و برای سلول ها زیان آور است.

از این رو خون باید در مسیر جریان بعدی از قلب به سوی سلول ها از این مواد پاک شود.

با عبور خون از ریه ها گاز دی اکسید کربن حاصل از متابولیسم سلول ها از بدن خارج می شود.

کلیه عضوی است که مسئول خارج کردن مواد زائد محلول از خون و در واقع از جریان آب اطراف سلول ها می باشد.

عمل پاک شدن مواد زائد درست مانند یک تصفیه صورت می گیرد.

این تصفیه به چه شکل کار می کند؟

برای تصفیه کردن یک محلول و مخلوطی از مواد به یک توری نیاز است.

برای انجام تصفیه جریانی از محلول از این توری عبور داده می شود.

این توری ممکن است در مسیر عبور جریان قرار گیرد.(شکل 1) قرار گرفتن توری مذکور بر سر جریان نه تنها نمی تواند هدف نهایی در تصفیه خون را تامین نماید بلکه می تواند به صورت مانعی بر سر جریان عمل نماید.

از این رو از این شکل توری نمی توان برای تصفیه جریان خون استفاده کرد.برای انجام یک تصفیه مداوم و کارآمد این توری را می توان در کنار دیواره مسیر عبور جریان قرارداد.

به این شیوه به کمک نیرویی که به علت فشار جریان به دیواره مسیر وارد می گردد عمل تصفیه صورت پذیرد.(شکل 1) این روش امکان جمع آوری مداوم مایع تصفیه شده را نیزفراهم آورده و مایع تصفیه شده را می توان برای دفع به یک مسیر لوله مانند (لوله های کلیه) وارد نمود.

شکل 1- در تصویر بالا توری در مسیر قرار داده شده است.

این امر خود می تواند موجب بروز مقاومت در مسیر گردد.

هم چنین با این روش نمی توان مایع تصفیه شده را به صورت مداوم خارج نمود.

تصویر پائین روش مناسبی را برای برقراری جریان گردش آب، انجام تصفیه مداوم و جمع آوری مایع تصفیه شده نشان می دهد.

از آن جا که بیشترین فشار موجود در مسیر عبور خون به کلیه ها که برای انجام فرآیند تصفیه مناسب است در مسیر شریانی یافت می شود بهترین جا برای جای دادن توری مورد نظر برای انجام فرایند تصفیه، بخشی از شریانی است که خون را از قلب به بافت کلیه می رساند.

در واقع این تصفیه به صورت دائم در حال انجام است و خونی که از راه ورید کلیه به گردش خون سیستمیک بازمی گردد خون اصلاح شده و فاقد مواد زائد حاصل متابولیسم سلول ها و متعادل از نظر اسیدیته است.

این توری با نوع توری که در مویرگ های معمولی در بافت های دیگر وجود دارد تفاوت دارد.

روزنه های این توری امکان خروج حجم زیادی از یک مایع تصفیه شده از خون را فراهم می آورد.

این تصفیه مانند همان چیزی که در مویرگ ها در بافت های دیگر دیده می شود به صورت غیر فعال صورت می پذیرد و نیروی خود را از پمپ قلب تامین می کند.

به این شکل حجم زیادی به شکل مایع تصفیه از این توری خارج می گردد.

از آن جا که سیستم جریان خون و مایعات در بدن انسان یک سیستم بسته است خروج این حجم زیاد موجب خالی شدن رگ ها از خون و مایع مورد نیاز سلول ها می شود.

برای حل این مشکل مایع تصفیه شده در یک مسیر (لوله های کلیه) وارد شده و در عبور از این مسیر مقدار زیادی از آب و مواد مورد نیاز سلول ها که در زمان تصفیه همراه با مواد زائد دفعی وارد این مایع شده است دوباره جذب (پدیده بازجذب) می شود.

این عمل در لوله های کلیه به صورت فعال (با مصرف انرژی) و یا به شکل غیر فعال (بدون مصرف انرژی) صورت می پذیرد.

توری تصفیه کننده در مسیر شریانی قرار دارد که خون را به کلیه می رساند.

بخشی از این شریان که قبل از توری قرار دارد و خون را به توری می آورد (آوران) می تواند به شکلی متفاوت از بخشی که خون را از محل توری می برد (وابران) عمل کند.

(شکل 2) با این خاصیت مقدار مطلق مایعی که از این توری تصفیه می شود می تواند تغییر کند و هم چنین نسبتی از خون ورودی به شریان آوران که از این توری تصفیه شده وارد لوله های کلیه می گردد، می تواند در شرایط مختلف بر حسب نیاز بدن ثابت مانده و یا کم شود.

اگر در این مجموعه فقط شریان آوران تنگ شود (و یا شریان آوران نسبت به شریان وابران بیشتر تنگ گردد) و جریان عبوری از شریان کلیه از حد مشخصی کمتر نشود مقدار مطلق مایع تصفیه شده نیز کاهش یافته ولی نسبت مقدار تصفیه شده به خون ورودی به محل توری ثابت می ماند.

در همین شرایط اگر میزان جریان خون شریان آوران از حد مشخصی کمتر گردد دیگر شاید فشار لازم برای انجام تصفیه از توری موجود در مسیر کافی نبوده و نسبت مقدار مایع تصفیه شده به میزان جریان خون ورودی به این تصفیه خانه کاهش یابد.

در مقابل اگر شریان وابران تنگ گردد فشار بر دیواره این توری که پیش از شریان وابران جای گرفته است بیشتر شده، جریان مایع تصفیه شده به سوی لوله های کلیه افزایش می یابد.

پس با تنگ یا گشاد شدن شریان های آوران و وابران و تنظیم مقاومت در مقابل عبور جریان در این دو بخش می توان میزان مایع تصفیه شده را به دقت و بر حسب نیاز بدن تنظیم نمود.

(شکل 2) شکل 2- a- شریان آوران A، شریان وابران E و مایع تصفیه شده، b- شریان آوران تنگ شده جریان خون کلیه و میزان مایع تصفیه شده کاهش یافته است، c- شریان وابران تنگ شده و جریان مایع تصفیه شده افزایش یافته است.

این توری که از یک مجموعه مویرگی تشکیل یافته، برای آن که حجم کمتری در بافت کلیه اشغال کند و فضای بیشتری برای تصفیه پدید آورد، در روی خود جمع شده به شکل یک کلافه در هم پیچیده (گلومرول)عروقی در آمده است.

میزان مایع تصفیه شده به سطح روزنه های موجود در این توری و هم چنین به ضخامت مسیری که مایع تصفیه شده باید از این روزنه ها عبور یابد بستگی دارد.

نکته جالب آن است که با جمع شدن این توری به شکل یک کلافه فضایی در بین حلقه های این کلافه به وجود می آید.

(شکل 3- فضاهای S) اگر عاملی موجب تنگ شدن این حلقه ها شود مقدار مایع تصفیه شده را کاهش خواهد داد.

در این فضاها سلول هایی (مزانژیال) وجود دارد که می توانند با تنگ کردن این حلقه ها مقاومت در مقابل تصفیه را افزایش داده ازمیزان تصفیه بکاهند.

مایع تصفیه شده از گلومرول ها وارد فضایی می شود (کپسول بومن) که به لوله های کلیه می رسد.

میزان مایع وارد شده به کپسول بومن به فشار خون گلومرول بستگی دارد.

با وارد شدن مایع به کپسول بومن فشار در این فضا افزایش می یابد.

به این شکل میزان تصفیه در گلومرول به اختلاف فشار گلومرول و کپسول بومن بستگی خواهد داشت.

با خارج شدن مایع تصفیه شده از گلومرول و عدم خروج پروتئین ها از گلومرول به کپسول بومن اختلاف فشار اسموزی بین فضای درون گلومرول و کپسول بومن پدید می آید که مانع خروج مایع از گلومرول می شود.

اگر مقداری پروتئین در مایع تصفیه شده وجود داشته باشد این پروتئین نیز با فشار اسموزی خود موجب تقویت ورود مایع به کپسول بومن می گردد.

از این رو مقدار مایع تصفیه شده به اختلاف فشار هیدرواستاتیک بین گلومرول و کپسول بومن و اختلاف فشار اسموزی گلومرول و کپسول بومن بستگی خواهد داشت.

رابطه میان این فشارها براساس رابطه استارلینگ تعریف می شود.(رابطه 1) GFR=K[(Pglu-Pb)-(∏glu-∏b)] رابطه 1- رابطه استارلینگ در این رابطه GFR میزان تصفیه گلومرولی، K ضریب تصفیه، Pglu فشار هیدرواستاتیک گلومرول، Pb فشار هیدرواستاتیک کپسول بومن، glu∏ فشار اسموزی گلومرول و b∏ فشار اسموزی کپسول بومن است.

همان طور که اشاره شد میزان تصفیه گلومرولی (GFR) نسبت به جریان خون (RBF) و یا پلاسمای (RPF) ورودی به گلومرول از راه شریان آوران و یا نسبت میزانی از خون و یا پلاسما که از این توری کلافه مانند تصفیه می شود (GFR/RPF or GFR/RBF) نشانه خوبی از میزان نسبی انقباض دو شریان آوران و وابران است.

از آن جا که جریان خون و یا پلاسما در کلیه به فشار و مقاومت در مسیر عبور خون و پلاسما بستگی دارد اگر بتوان راهی برای محاسبه نسبت تصفیه گلومرولی و جریان خون و یا پلاسمای ورودی به گلومرول (که همان جریان خون کلیه و یا جریان پلاسمای ورودی به کلیه است) یافت می توان به نسبت فشار و انقباض در این دو شریان دست یافت.

اهمیت نسبت GFR/RBF در چیست؟

فصل دوم: پاک سازی (Clearance) نویسنده: دکتر رضا نجات اهمیت نسبت GFR/RPF در چیست؟

در انتهای فصل اول این سئوال برای به کار انداختن قدرت تصور و تفکر شما در رابطه با بررسی کارکرد کلیه مطرح شد.

پیشنهاد می شود قبل از شروع این فصل در این رابطه فکر کنید و آن چه که ممکن است از این رابطه با توجه به گفته های فصل اول به اندیشه شما وارد می شود بیان کنید.

همان طور که در فصل اول عنوان شد تصفیه در گلومرول ها در محل یک توری انجام می شود که در میان دو شریان قراردارد؛ شریان آوران و وابران.

جای گرفتن این توری در این محل از آن جا اهمیت دارد که نه تنها فشار لازم برای تصفیه را فراهم می آورد بلکه همان طور که در شکل 2 در فصل اول نشان داده شد با تغییر قطر دو شریان پیش و پس از محل این توری تصفیه کننده، می توان میزان حجمی از پلاسمای تصفیه شده را که به کپسول بومن می رسد تغییر داد.

در واقع نسبت GFR/RPF به ترتیب نشانگر نسبتی از جریان پلاسمای عبوری از شریان های کلیه است که در زمان تصفیه گلومرولی به ترتیب پلاسما جدا شده وارد کپسول بومن می گردد.

میزان فشار در محل این توری همان طور که در فصل اول بیان شد و هم چنین تعادل میان انقباض دو شریان آوران و وابران حجم این بخش را تعیین نموده و نسبت GFR/RPF در واقع نشانگر تاثیر انقباض دو شریان آوران و وابران نسبت به یکدیگر بر روی این حجم تصفیه شده است.

هنگامی که فقط شریان آوران تنگ شود و قطر شریان وابران تغییر نکند پلاسمایی که به محل توری می رسد کاهش یافته ولی نسبت GFR/RPF تغییر نخواهد کرد (اگر چه میزان مطلق GFR کاهش خواهد یافت) (شکل 2b درفصل 1).

اما اگر شریان وابران تنگ شود و قطر شریان آوران تغییر نکند نسبت GFR/RPF افزایش می یابد (شکل 2c در فصل 1).

در مراحل اول و موارد خفیف تا متوسط هیپوولمی و یا شوک با تحریک دستگاه عصبی خود مختار و مجموعه رنین- آنژیوتانسین-آلدوسترون شریان وابران بیشتر از شریان آوران تنگ می شود.

در این دو وضعیت حجم در گردش مایعات بدن به طور نسبی کافی و ادامه دفع مواد زائد از اهمیت بیشتری نسبت به حفظ حجم در گردش برخوردار است.

به این شکل اگر چه جریان کلی خون کلیه کاهش می یابد و حجم ادرار به میزانی متناسب با کاهش جریان خون کلیه کاهش می یابد اما حجم بیشتری از پلاسمایی که از گلومرول ها عبور کرده تصفیه می شود و نسبت GFR/RPF افزایش می یابد.

به این صورت در این وضعیت که ادامه دفع مواد زائد مهم تر از حفظ حجم در گردش مایعات بدن می باشد نیاز فیزیولوژیک تامین شده دفع مواد زائد با آن که جریان خون کلیه و حجم ادرار کاهش یافته، ادامه می یابد.

درمراحل پیشرفته و شدید شوک ویا هیپوولمی شریان آوران نیز برای حفظ مایعات بدن تنگ شده جریان کلی خون کلیه کاهش یافته و به شکل متناسب از میزان GFR نیز کاسته می شود.

به این صورت در ازای باقی ماندن نسبی مواد زائد در بدن با کاهش شدید در حجم ادرار، حجم در گردش مایعات در بدن که در این وضعیت به شدت مورد نیاز است حفظ می گردد.

باید خاطر نشان ساخت که نسبت GFR/RPF به نام کسر تصفیه (fliteration fraction) خوانده می شود و معیار مهمی در ارزیابی تعادل میان انقباض دو شریان آوران و وابران است.

این میزان در حدود 20-25 درصد می باشد.

چگونگی برآورد نسبت GFR/RPF ؟

برای آگاهی یافتن از چگونگی برآورد این نسبت، اول باید نگرشی را که از پاک سازی مواد در کلیه و چگونگی بررسی آن وجود دارد، مورد گفتگو قرار داد.

بار دیگر به سلول های اولیه توجه کنید.

این سلول ها در محیط آب به وجود آمدند.

مواد مورد نیاز این سلول ها از محیط آب برداشت می شد و مواد حاصل از متابولیسم سلول ها به محیط آب آزاد می گردید.

جریان آب در اطراف این سلول ها به اندازه ای کافی بود که بتواند مواد زائد آزاد شده از سلول های اولیه را از محیط آن ها خارج سازد چه بسا که برخی از این مواد برای این موجود اولیه آسیب رسان بودند.

با پرسلولی شدن و ورود موجودات زنده به محیط خشکی مایعات خارج سلولی در یک محیط بسته جریان یافت و مسئولیت رساندن مواد مورد نیاز و خارج کردن مواد زائد را از اطراف سلول به عهده گرفت.

حال با این شرایط مواد زائد باید وارد آبی که در اطراف سلول جریان دارد، شوند تا از محیط سلول خارج گردند.

این جریان آب باید به اندازه ای کافی باشد تا بتواند مواد زائد را از اطراف سلول با خود برده و از سلول دور و در واقع آن ها را از محیط سلول پاک سازی نماید.

اگر میزان جریان مایع خارج سلولی از حد بحرانی کمتر شود دیگر مواد زائد در اطراف سلول تجمع یافته موجب آسیب سلول می شوند.

برای ارزیابی کارایی این مجموعه باید میزان جریان (حجم در واحد زمان) مایع خارج سلولی را برآورد کرد.

با فرض بر این که در واحد خاصی از زمان (مانند یک ثانیه یا یک دقیقه یا یک ساعت و ...) مقدار A (میلی گرم، گرم، ...) از ماده Y از سلول به مایع خارج سلولی آزاد می شود و با آزاد شدن این مقدار از ماده Y غلظت آن در مایع خارج سلولی به [A] می رسد حاصل تقسیم A/[A] دارای واحد حجم در واحدزمان بوده که همان واحد جریان است.

آز حاصل ضرب غلظت در حجم، مقدار مطلق ماده محلول و از تقسیم مقدار مطلق بر حجم، غلظت و از تقسیم مقدار مطلق بر غلظت، حجم به دست می آید.

اگر این محاسبات در واحد خاصی از زمان برآورد شوند حجم به دست آمده از تقسیم مقدار مطلق بر غلظت نشانگر حجم در زمان و در واقع میزان جریان خواهد بود.

در واقع از حاصل این تقسیم می توان به میزان جریان مایع خارج سلولی در اطراف سلول دست یافت.

این معیار همان قدرت پاک سازی مایع خارج سلولی است و به آن میزان پاک سازی (clearance) گفته می شود.به شکل دیگر: Cl=A/[A] حال فرض کنید میزان حلالیت این ماده در حدی باشد که هر آن چه که وارد مایع خارج سلولی شود در آن به صورت محلول باقی بماند و حجم مایع در گردش در اطراف سلول تغییر نکند در این صورت اگر مقدار ماده آزاد شده از سلول برای مثال دو برابر شود غلظت آن هم در جریان مایع عبوری از اطراف سلول دو برابر می گردد.

در این صورت نسبت 2A/2[A] همان نسبت A/[A] خواهد بود و در واقع برای دور کردن این مقدار از ماده Y از اطراف سلول بازهم با حفظ این شرایط به همان میزان پاک سازی نیاز است.

نکته مهم آن است که میزان حلالیت این ماده باید در حدی باشد که هر آن چه که از این ماده وارد مایع خارج سلولی شود به صورت محلول باقی بماند و با افزایش مقدار ماده آزاد شده به مایع خارج سلولی غلظت آن هم به همان میزان افزایش یابد.

در محیط بدن انسان میزان حلالیت مواد مختلف موجود در مایع خارج سلولی و حجم در گردش به گونه ای است که به حالت اشباع نمی رسد.

به این شکل میزان پاک سازی مورد نیاز (حجم مورد نیاز از مایع خارج سلولی در واحد زمان که یک ماده را از سلول دور می سازد) با آن که مقدار مطلق از ماده دفع شده در زمان های مختلف تغییر می کند، بدون تغییر می ماند.

در واقع میزان جریان مایع خارج سلولی در حالت فیزیولوژیک در حدی است که می تواند مواد زائد را به راحتی از سلول ها پاک سازی کند.

مایع خارج سلولی مواد زائد را به کلیه ها رسانده و از آن جا این مواد دفع می شوند.

فرض کنید در محل تصفیه در گلومرول ها همان ماده Y که از سلول دفع شده و غلظتی معادل [A] در مایع خارج سلولی پدید آورده است به کلیه رسیده و مقدار B از همان ماده در واحد زمان از گلومرول تصفیه شود.

با صرف نظر کردن از تغییرات کمی که در غلظت ماده Y در زمان انتقال از مایع خارج سلولی به خون پدید می آید و با صرف نظر کردن از تغییرات کمی که در زمان تصفیه شدن خون از گلومرول و ورود مایع تصفیه شده به کپسول بومن در غلظت ماده Y تصفیه شده به کپسول بومن پدید می آید می توان توقع داشت که با ورود مقدار B از ماده Y (که در پلاسما باز هم غلظتی برابر با [A] داشته) به کپسول بومن، غلظت آن باز هم در این کپسول در حد [A] باقی بماند چرا که در زمان تصفیه در گلومرول، پلاسما و ماده محلول در آن به یک نسبت از تصفیه عبور می کنند.

از این رو نسبت این دو (یعنی غلظت) مانند آن چه که در خون بوده حفظ می گردد.

اگر در مسیر انتقال این ماده Y از گلومرول تا مثانه تغییری در مقدار دفعی آن در واحد زمان (B) پدید نیاید همین مقدار از ماده Y را می توان در همان واحد زمان در ادرار دفعی یافت.

باید توجه داشت که در مسیر انتقال این ماده از گلومرول تا ادرار دفعی میزان آبی که این ماده محلول را در خود حمل می کند تغییر می یابد.

از این رو نسبت ماده محلول و حلال (آب ادرار) و یا به عبارت دیگر غلظت ماده Y در ادرار دفعی با غلظت آن در پلاسما متفاوت خواهد بود.

اگر این غلظت [B] در نظر گرفته شود و حجم ادرار برابر با V باشد حاصل ضرب [B] و V برابر با B خواهد بود.

[B]xV=B با یک آزمایش ساده می توان غلظت [B] و با اندازه گیری حجم ادرار V را به دست آورد.

در واقع در این شرایط گلومرول ها توانسته اند مقدار B از ماده Y را در واحد زمان از بدن خارج نمایند.

اما با این مقدار نمی توان کارآیی گلومرول ها را در پاک کردن حجمی از جریان پلاسمایی که به کلیه می رسد مورد بررسی قرار داد.

کارآیی این تصفیه را می توان با برآورد حجمی از پلاسما که در واحد زمان در گلومرول ها تصفیه می شود برآورد نمود.

برای این منظور همان طور که در مورد برآورد میزان پاک سازی (clearance) مایع خارج سلولی در بالا عنوان شد می توان از حاصل تقسیم مقدار مطلق ماده دفع شده در ادرار در واحد زمان بر غلظت این ماده در پلاسمای تصفیه شده در گلومرول و یا B/[A] به میزان پاک سازی گلومرول دست یافت.

در واقع این میزان نشانگر آن حجم از پلاسما است که این مقدار ماده را در خودجای داده و در گلومرول تصفیه شده است.

برای ساده شدن موضوع همان طور که اشاره شد این محاسبه با فرض براین انجام شد که مقدار ماده تصفیه شده در گلومرول در واحد زمان (B) در طول مسیر از گلومرول تا رسیدن به مثانه تغییری نمی کند.

پس با این محاسبه می توان به معیار دیگری نیز دست یافت.

اگر این فرض درست باشد در واقع در این محاسبه حجمی از پلاسما که از گلومرول به طور کامل عبور نموده و در ضمن حاوی این مقدار از ماده Y بوده به دست آمده و این همان حجمی است که بدون در نظر گرفتن مواد محلول در آن در واحد زمان گلومرول عبور می کند و نشانگر میزان تصفیه گلومرولی و یا GFR است.

به این شکل اگر ماده ای وجود داشته باشد که در گلومرول تصفیه شده و از لوله های کلیه به خون بازجذب نشود ویا از لوله های کلیه به ادرار ترشح نگردد و همان مقداری که از گلومرول تصفیه شده بدون تغییر از ادرار دفع شود میزان پاک سازی آن از کلیه برابر با GFR می باشد.

اینولین که یک پلیمر از فروکتوز می باشد دارای این خصوصیت بوده از آن می توان برای برآورد GFR استفاده نمود.

باید اشاره نمود موادی که از گلومرول تصفیه می شوند در طول مسیر عبور از گلومرول تا مثانه از لوله های کلیه عبور نموده و دچار تغییر و تحول می گردند.

برخی از مواد از گلومرول تصفیه شده و توسط لوله های کلیه به خون بازگردانده می شوند.

در این موارد مقدار مطلق دفع شده از این ماده در ادرار در واحد زمان کاهش یافته، مقدار پاک سازی این ماده (حجمی از پلاسما که در کلیه از این ماده پاک می شود) به علت کم شدن صورت کسر در محاسبه میزان پاک سازی (مقدار مطلق دفع شده در ادرار در واحد زمان تقسیم بر غلظت پلاسمایی) از میزان تصفیه گلومرولی کمتر می شود.