体が正常に機能するためには、毒素や老廃物を排出する方法が必要です。 そこで登場するのが腎臓です。 腎臓の主な役割は、血液をろ過して、不要な物質を体外に排出することです。
さて、血液のろ過の第一段階は、ボーマン嚢に囲まれた毛細血管の小さなベッドである糸球体で行われます。
糸球体のろ過膜は3層構造になっており、糸球体毛細血管内の血液とボーマン嚢内の液体を分離しています。
濾過膜はふるいのような働きをし、水やナトリウムなどの血漿中の溶質をボーマン嚢に通し、タンパク質などの負電荷を帯びた粒子や赤血球などの大きな粒子は血液中にとどめる。
ろ過された液体は、現在では尿前と呼ばれ、ボーマン腔を出てネフロン内を移動します。
ネフロンは腎臓の基本単位で、基本的には「U」の字に曲がった1本の長いチューブです。
この管のさまざまな部分が、物質を再吸収して全身循環に戻すか、積極的にネフロンに分泌して尿中に排泄させるかのいずれかです。
ある物質の腎クリアランスとは、特定の物質が腎臓で血漿から除去され、尿中に排泄されるまでの速さを指します。
つまり、腎クリアランスが高いものは血液から早く取り除かれ、その逆もまた然りということです。 ある物質Xの腎クリアランスを計算する式がある。
この式で、Cは腎クリアランスを表し、分単位で時間をかけてその物質から除去される血しょうの体積を表します。
Cは、尿中の物質の濃度xに、時間 (分) で排泄される尿の量である尿流量 (V) を掛けたものに等しくなります。
それをすべて、物質の血漿中濃度xで割ります。
ですから、尿中濃度が高くても血漿中濃度が低ければ、その物質は血液からたくさん取り除かれて、高い腎クリアランスになったということになるのでしょう。
一般に、不活性多糖類の小さな分子であるイヌリンのように、小さくて帯電していない物質は、比較的容易に糸球体を通過します。
例として、ある男性が24時間で2リットルの尿を出し、血漿中のNa+濃度が145mEq/Lであるのに対し、尿中のNa+濃度は190mEq/Lだったとします。
この情報をもとに、彼のNa+に対する腎クリアランスを計算してみましょう。 まず、尿量を時間で割った尿流量を計算する必要があります。 つまり、それは 2000ml / 1440min = 1.39ml/min
尿濃度が190mEq/Lなので、1.39mL/minを掛けて、血漿濃度145mEq/Lで割ると、1.39mL/minとなります。 これは1.43mL/minに相当するので、1分間に1.43mLの血漿からナトリウムが排出されていることになる。
つまり、腎臓で1分間にどれだけの血漿からナトリウムが排出されているかはわかりますが、ネフロンでナトリウムが再吸収されているか、尿に分泌されているかはわからないのです。 なぜなら、クリアランスとは、ある物質に対して起こる再吸収と分泌のすべての総和であるからです。 そして、再吸収と分泌がどの程度起こっているのかを正確に把握するためには、イヌリンと比較する必要があるのです。
イヌリンは植物が生産する多糖類です。
自由に濾過され、積極的に分泌・再吸収されない物質の一つです。
腎臓に到達して尿細管を通過する水分量である濾過率は、血漿とイヌリンで同じであるため、このことが分かります。
そのため、糸球体濾過率 (GFR) として知られる、腎糸球体毛細管から濾液に濾過される液体の量を正確に推定するために、これを使用することができるのです。
物質Xとイヌリンのクリアランスを比較すると、クリアランス比と呼ばれるものが得られます。 これは、物質Xのクリアランスをイヌリンのクリアランスで割った値として計算できます。