Numerical Flow Simulations of the Shear Stress Forces Arising in Filtration Slits during Glomerular Filtration in Rat Kidney

狭缝隔膜 剪应力 过滤(数学) 过滤分数 足细胞 振膜(声学) 狭缝 剪切(地质) 机械 化学 压力降 材料科学 错流过滤 肾功能 复合材料 肾血流 光学 物理 蛋白尿 内科学 数学 医学 统计 声学 生物化学 扬声器
作者
Alexander Fuhrmann,Balázs Pritz,Karlhans Endlich,Wilhelm Kriz
出处
期刊:Journal of The American Society of Nephrology 被引量:1
标识
DOI:10.1681/asn.0000000513
摘要

Background: The flow dynamic forces during glomerular filtration challenging the fixation of podocytes to the GBM are insufficiently understood. Methods: Numerical flow simulations were used to estimate these forces in the rat kidney. Simulations were run with a 3D model of the slit diaphragm as a zipper structure according to Rodewald and Karnovsky 1 . The GBM was modeled as a porous medium. Results: Filtrate flow exerted a mean wall shear stress of 39 Pa with a maximum of 152 Pa on the plasma membrane of foot processes and up to 250 Pa on internal surfaces of the slit diaphragm. The slit diaphragm accounted for 25% of the hydrodynamic resistance of the glomerular filtration barrier. Based on the results of the 3D model, we developed a 2D model that allowed us to perform extensive parameter variations. Reducing the filtration slit width from 40 to 30 nm almost doubled wall shear stress. Furthermore, increasing filtrate flow velocity by 50% increased wall shear stress by 47%. When increasing the viscous resistance of the slit diaphragm, the pressure drop across the slit diaphragm increased to intolerably high values. A lower viscous resistance of the slit diaphragm than that of the GBM accounted for a gradual pressure decline along the filtration barrier. The sub-podocyte space tempered these challenges in circumscribed areas of filtration surface but had only a marginal impact on overall forces. Conclusions: The filtration barrier experiences high levels of shear and pressure stress accounting for the detachment of injured but viable podocytes from the GBM––a hallmark in many glomerular diseases.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
科研通AI5应助xy采纳,获得10
1秒前
曼冬发布了新的文献求助10
1秒前
上官若男应助sjxx采纳,获得10
1秒前
2秒前
守墓人完成签到 ,获得积分10
2秒前
榴莲完成签到,获得积分10
2秒前
对照完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
初闻完成签到,获得积分10
4秒前
惠惠发布了新的文献求助10
4秒前
慕青应助a1oft采纳,获得10
5秒前
叶十七完成签到,获得积分10
5秒前
汉堡包应助宇_采纳,获得10
5秒前
SciGPT应助H71000A采纳,获得10
5秒前
侦察兵发布了新的文献求助10
6秒前
自然乐松关注了科研通微信公众号
6秒前
zqfxc完成签到,获得积分10
6秒前
sumeiling完成签到,获得积分20
6秒前
朴素的鸡完成签到,获得积分20
7秒前
大七发布了新的文献求助10
7秒前
zzzq完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
请叫我风吹麦浪应助卡卡采纳,获得10
8秒前
传奇3应助起司嗯采纳,获得10
9秒前
remimazolam发布了新的文献求助10
10秒前
在水一方应助悦耳寒松采纳,获得10
10秒前
满座完成签到,获得积分10
10秒前
科研通AI2S应助coffee采纳,获得10
10秒前
11秒前
雪山飞龙发布了新的文献求助30
11秒前
科研通AI5应助phd采纳,获得10
12秒前
善学以致用应助京阿尼采纳,获得10
12秒前
Sylvia完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Social media impact on athlete mental health: #RealityCheck 1020
Ensartinib (Ensacove) for Non-Small Cell Lung Cancer 1000
Unseen Mendieta: The Unpublished Works of Ana Mendieta 1000
Bacterial collagenases and their clinical applications 800
El viaje de una vida: Memorias de María Lecea 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3527849
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3107938
关于积分的说明 9287239
捐赠科研通 2805706
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1540033
邀请新用户注册赠送积分活动 716893
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 709794