Filtration in single isolated mammalian glomeruli

• Published in: Kidney international Vol. 20; no. 2; pp. 188 - 197
• Main Authors: Savin, Virginia J., Terreros, Daniel A.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: United States Elsevier Inc 01.08.1981
• Subjects: Animals; Culture Media; Dogs; Epithelium - ultrastructure; Glomerular Filtration Rate; Kidney Glomerulus - anatomy & histology; Kidney Glomerulus - physiology; Kidney Glomerulus - ultrastructure; Osmotic Pressure; Rabbits; Rats; Rats, Inbred BUF; Ultrafiltration
• ISSN: 0085-2538; 1523-1755
• DOI: 10.1038/ki.1981.121

Filtration in single isolated mammalian glomeruli. We describe a new method for the study of ultrafiltration in single isolated glomeruli in vitro. Glomeruli without capsules were isolated by a sieving technique at room temperature in isotonic medium containing 4 to 6g of bovine albumin per deciliter. The geometric volume of the glomeruli was reflected in the exchangeable tritiated water space; 70 to 75% of the water space was extracellular, most being intracapillary. When the protein concentration of the bath surrounding a single glomerulus was suddenly reduced, fluid entered the glomerular capillaries osmotically and they swelled. Subsequently, erythrocytes flowed out ofthe broken ends ofthe arterioles at the hilum. Individual erythrocytes could also be observed to move within capillary lumens. The rate of filtration of fluid into the capillary lumens was determined from optical measurements of total glomerular volume following a change in protein concentration of the external bathing medium. The filtration coefficient, Kf, was estimated from the initial slope of the relation between volume and time. The Kf values for dogs, mature rabbits, immature rabbits, Buffalo rats, and Munich-Wistar rats were 17.03 ± 0.73, 5.57 ± 0.47, 3.70 ± 0.23, 5.97 ± 0.36, and 6.79 ± (SEM) 0.41 nl/min/mm Hg, respectively. The estimated Kf values and the size of the glomeruli were proportional among species. These studies show that the hydraulic conductivity of the capillary walls and the hydrodynamic properties ofthe capillary lumens can be determined in single isolated glomeruli. We suggest that this method may be applied to the study of physiologic and pathophysiologic processes in glomeruli of several species including man. La filtration dans des glomérules uniques isolés de mammifères. Une novelle méthode est décrite pour l'étude de l'ultrafiltration dans des glomérules isolés in vitro. Des glomérules ont été isolés par une techinque d'écrémage à température ambiante dans un milieu isotonique contenant 4 à 6 g/dl d'albumine bovine. Le volume du glomérule était reflété par l'espace de diffusion de 3H2O échangeable; 70 à 75% de l'espace de diffusion de l'eau était extracellulaire, la plus grande partie étant intracapillaire. Quand la concentration de protéines du bain entourant un glomérule unique est diminuée brusquement, de l'eau pénètre osmotiquement dans les capillaires glomérulaires qui gonflent. Puis les érythrocytes s'écoulent par les extrémités rompues des artérioles du hile. On peut observer le mouvement de certains érythrocytes à l'intérieur des lumières capillaires. Le débit de filtration du liquide dans les lumières capillaires a été déterminé à partir de mesures optiques des volumes glomérulaires après une modification de la concentration de protéines dans le milieu externe. Le coefficient de filtration, Kf, a été calculé à partir de la pente initiale de la relation entre le volume et le temps. Les valeurs de Kf pour les chiens, les lapins adultes, les lapins non adultes, les rats Buffalo et les rats Munich-Wistar étaient respectivement de 17,03 ± 0,73, 5,57 ± 0,47, 3,70 ± 0,23, 5,97 ± 0,36 et 6,79 ± (SEM) 0,41 nl/min/mm Hg. Les valeurs de Kf estimées et la taille des glomérules étaient proportionnelles parmi ces espèces. Ces études montrent que la conductivité hydraulique des parois capillaires et les propriétés hydrodynamiques des lumières capillaires peuvent être déterminées dans un glomérule unique isolé. Nous suggérons que cette méthode peut être appliquée à l'étude de processus physiologiques et physio-pathologiques dans des glomérules de diverses espèces, parmi lesquelles l'homme.