Ultrafiltration in single isolated human glomeruli

Abstract

AbstractUltrafiltration in single isolated human glomeruli. To determine the ultrafiltration properties of human glomeruli, we induced filtration in vitro and estimated the glomerular ultrafiltration coefficient, Kf or LpA, and the glomerular capillary hydraulic conductivity, Lp, in single glomeruli from 17 human kidneys retrieved for allotransplantation. Cadaver donors ranged in age from 2 to 46 years. Filtration was induced in individual isolated glomeruli by abruptly lowering the protein concentration of the medium surrounding a glomerulus to produce a transcapillary oncotic gradient. The events which occurred were recorded on videotape for analysis. Kf was calculated from the maximum rate of glomerular swelling during filtration. Initial glomerular diameter for the individuals studied ranged from 146 ± 2 µm (age, 2 years) to 292 ± 6 µm (age, 42 years). Kf ranged from 5.1 ± 0.8 to 30.7 ± 3.0 nl/min · mm Hg and varied directly with donor age and glomerular size. The glomerular filtering area was estimated from the formula A = 3πD2 and from morphometrically measured basement membrane surface density. Lp was calculated from Lp = Kf/A. Lp using A = 3πD2 (LpD) averaged 3.7 ± 0.2 µ1/min · mm Hg · cm2. To compare the hydraulic conductivity of glomeruli from children and adults, Lp was also calculated using the total basement membrane area derived from measured surface density (LpS). LpS averaged 1.5 ± 0.1 µ1/min · mm Hg · cm2 (N = 17) and was not significantly different in children and adults suggesting that the increase in Kf during maturation from 2 years of age to adulthood is accomplished by an increase in capillary surface area rather than by a major change in the hydraulic conductivity of the capillary wall. With an average Kf for children and adults of about 6 and 17 nl/min · mm Hg, respectively, normal GFR may be maintained with a mean ultrafiltration pressure of about 4 mm Hg. The direct relationship between Kf and calculated filtering area per glomerulus may be used to define the normal filtration characteristics of human glomeruli.L'ultrafiltration dans les glomérules humains isolés individuels. Afin de déterminer les propriétés d'ultrafiltration des glomérules humains, nous avons induit une filtration in vitro, et estimé le coefficient d'ultrafiltration glomérulaire, Kf ou LpA, et la conductivité hydraulique capillaire glomérulaire Lp, dans des glomérules isolés provenant de 17 reins humains, inaptes à l'allotransplantation. Les donneurs cadavériques avaient un âge compris entre 2 et 46 ans. La filtration a été induite dans ces glomérules individuels isolés en diminuant brutalement la concentration protéique dans le milieu entourant un glomérule, afin de produire un gradient oncotique transcapillaire. Les événements qui se sont produits ont été enregistrés sur une bande vidéo pour analyse. Kf a été calculé à partir de la vitesse maximum de gonflement glomérulaire pendant la filtration. Le diamètre glomérulaire initial était compris entre 146 ± 2 µm (âge, 2 ans) et 292 ± 6 µm (âge, 42 ans). Kf était compris entre 5,1 ± 0,8 et 30,7 ±3,0 nl/min · mm Hg et variait directement avec l'âge du donneur et la taille du glomérule. La surface de filtration glomérulaire a été estimée à partir de la formule A = 3πD2 et à partir de la densité de surface membranaire basale mesurée morphométriquement. Lp a été calculé à partir de Lp = Kf/A. Lp, en ultisant A = 3πD2 (LpD) était en moyenne de 3,7 ± 0,2 µ1/min · mm Hg · cm2. Afin de comparer la conductivité hydraulique des glomérules provenant d'enfants et d'adultes, Lp a également été calculé en utilisant la surface membranaire basale totale obtenue à partir de la densité de surface mesurée (LpS). LpS était en moyenne de 1,5 ± 0,1 µ1/min · mm Hg · cm2 (N = 17) et n'était pas significativement différente chez les enfants et les adultes, suggérant que l'augmentation de Kf pendant une maturation à partir de 2 ans d'age jusqu'à la période adulte est accomplie par une augmentation de la surface capillaire plus que par un changement important de la conductivité hydraulique de la paroi capillaire. Avec un Kf moyen pour les enfants et les adultes d'environ 6 et 17 nl/min · mm Hg, respectivement, la GFR normale peut être maintenue avec une pression d'ultrafiltration moyenne d'environ 4 mm Hg. La relation directe entre Kf et la surface de filtration calculée par glomérule peut être utilisée pour définir les caractéristiques de filtration normale des glomérules humains.