ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ. Министерство здравоохранения Республики Беларусь

ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Гомельский государственный медицинский институт

Н.И. Штаненко

ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ

Учебное пособие

Гомель 2003 г.

УДК

Рекомендовано Центральным учебно-методическим советом

Гомельского государственного медицинского института

Рецензенты: Солодова Е.К. - кандидат медицинских наук, доцент кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии

Штаненко Н.И. Физиология выделения:

Учебное пособие.- Гомель, 2003 г. - 44 с.

В учебном пособии представлены сведения об органах выделения и их участии в поддержании гомеостаза. Рассмотрены основные положения фильтрационно-реабсорбционной теории, а также сведения об ультраструктуре нефрона и функции различных его отделов в образовании и концентрировании мочи. В пособии преведены сведения о показателях анализа мочи, наиболее часто используемых в клинической практике и дана их интерпретация.

Пособие адресовано студентам медицинских, биологических и смежных с ними специальностей, а также преподавателей, научных сотрудников и врачей.

ã Штаненко Н.И.

Ф И З И О Л О Г И Я В Ы Д Е Л Е Н И Я

I. ОРГАНЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И ИХ

УЧАСТИЕ В ПОДДЕРЖАНИИ ГОМЕОСТАЗА

Выделение - это важный процесс гомеостаза, он обеспечивает освобождение организма от продуктов обмена, которые уже не могут быть использованы далее организмом - это CO₂ и H₂О, чужеродные, токсические вещества и ряд других веществ.

Органами выделения у человека являются почки, легкие, ЖКТ(слюнные и желудочные железы, поджелудочная железа и кишечные железы), железы кожи(потовые, сальные и молочные).

Основное назначение органов выделения состоит в том, чтобы поддерживать постоянство состава и объема жидкостей внутренней среды организма, прежде всего крови, плазмы и лимфы.

Первостепенное значение в выделении отводится почкам. Почки удаляют избыток воды, неорганических и органических веществ, конечные продукты обмена и чужеродные вещества.

Легкие - являются органами выделения, поскольку через них выводятся из организма CO₂ и Н₂О и некоторые летучие вещества, например пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении.

Слюнные и желудочные железы выделяют воду, соли, Ca, Mg и другие ионы, некоторые тяжелые металлы, ряд лекарственных веществ (морфий, хинин, салицилаты).

Поджелудочная железа и кишечные железы экскретируют тяжелые металлы, лекарственные вещества.

Важную экскреторную функцию выполняет печень, удаляя из крови гормоны (тироксин, фолликулин), продукты обмена гемоглобина, азотистого метаболизма и многие другие вещества.

Кожа выполняет многообразные функции: защитную, терморегуляционную, дыхательную, обменную, является депо крови и органов осязания (анализатор общей чувствительности).

Функция кожи обеспечивается ее высокой эластичностью, высокой электосопротивляемостью, а также сравнительной проницаемостью для различных веществ. Кожа обеспечивает 2 % общего газообмена организма. По интенсивности водного минерального и углекислого обмена кожа лишь немного уступает печени и мышцам. Она является жировым и водным депо организма, сосуды кожи - это емкое депо крови. Железы кожи вырабатывают пот, кожное сало. Кожа активно участвует в обмене витаминов, особенно важен синтез в коже витамина D под влиянием ультрафиолетовых лучей. Площадь кожного покрова взрослого человека достигает 1,5 - 2 м². Эта поверхность является рецепторным полем осязания, болевой, температурной чувствительности.

К железам кожи относятся потовые, сальные и молочные. Количество потовых желез около 2 - 2,5 млн, они представляют собой простые трубчатые железы. Потовые железы заложенны в соединительно-тканевой подкожной клетчатке (больше на ладонях, подошвах, в подмышечных впадинах, на 1 см² приходится 400-500 потовых желез). Пот на 98 % состоит из воды и 2 % органических и неорганических веществ (минеральные соли, мочевина, мочевая кислота). Количество пота в условиях температурного комфорта составляет 500 мл в сутки, при этом выводятся 2 г NaCl и 1 г N. За счет воды и солей, кожа участвует в поддержании постоянства осмотического давления. При испарении пота теплоотдача усиливается, что является одним из важных механизмов терморегуляции. В течение суток при обычном режиме человек выделяет около 0,5 - 0,7 л пота, однако в жарком климате потоотделение может достигнуть 4 л в сутки, при интенсивной физической нагрузке - до 10 л.

При патологии потовые железы заменяют почки. Секреторными нервами потовых желез являются симпатические нервы.

Особое место среди органов выделения занимают сальные и молочные железы.

Сальные железы. К поту на поверхности кожи примешивается некоторое количество сала, отделяемого сальными железами кожи. Кожное сало смягчает кожу и смазывает волосы. В момент выделения кожное сало жидкое, но быстро густеет. Под влиянием кислот пота кожное сало разлагается, образуя жирные кислоты с характерным запахом. Сальные железы кожи расположены вблизи волос, отверстия их протоков открываются в волосяной мешок. Они относятся к голокринным железам,деятельность которых связана с разрушением железистых клеток. Сальные железы имеют вид ветвистых мешочков, покрытых оболочкой, стенки этих мешочков состоят из многослойного эпителия. По мере того как эпителий растет, его клетки перемещаются все ближе к просвету железы, подвергаются жировому перерождению и гибнут. Сальные железы иннервируются симпатическими нервами.

Молочные железы. Выделяемые ими вещества являются конечными продуктами обмена веществ и имеют самостоятельное физиологическое значение например, молоко как продукт питания для новорожденных. В женском молоке содержатся бактерицидные вещества, антитела, способствующие возникновению пассивного иммунитета. Минеральные вещества: Сa, Mg, P, Fe, белки 1,5 %, жиры 4,5 %, углеводы, витамины А,В,С,Д.

ФУНКЦИИ ПОЧЕК

Основная функция почки заключается в регуляции объема, осмолярности, минерального состава и кислотно-основного состояния организма посредством экскреции воды и неорганических электролитов в количествах, необходимых для поддержания их баланса в организме и нормальной концентрации этих веществ во внеклеточной жидкости. К числу ионов, которые регулируются таким образом, относятся натрий, калий, хлор, кальций, магний, сульфат, фосфат и ион водорода. Почки участвуют в гомеостатическом регулировании некоторых органических питательных веществ.

Важной функцией почки является экскреция конечных продуктов обмена, шлаков, которые так называются, поскольку не имеют функционального значения. К этим веществам относится мочевина(она образуется из белка), мочевая кислота(из нуклеиновых кислот), креатинин(из креатина мышц), конечные продукты распада гемоглобина(благодаря которым моча имеет определенный цвет), метаболиты различных гормонов и многое другое. Кроме того почки экскретируют с мочой многие чужеродные вещества - лекарства, пестициды, различные пищевые добавок и пр.

Таким образом, почки участвуют в регуляции водного, электролитного и кислотно-щелочного равновесия в организме: они способствуют поддержанию 3постоянства ионного состава, осмотического давления и рН внутренней среды. Следовательно, главная задача почек заключается в избирательном удалении различных веществ с целью поддержания относительного постоянства химического состава плазмы крови и внеклеточной жидкости.

Кроме того, почки участвуют в метаболизме белков, липидов и углеводов, например во время длительного голодания почки синтезируют глюкозу из аминокислот и других предшественников и она (глюкоза) поступает в кровь. В почках образуется примерно 20 % от того количества глюкозы, которое синтезирует печень в этой ситуации.

Наконец почки вырабатывают несколько биологически активных веществ, выделяющихся в кровь (ренин, эритропоэтин, урокиназа, простогланы), которые могут выступать в роли ферментов, что позволяет рассматривать почки как инкреторный орган. Одно из них - ренин - косвенно участвует в поддержании артериального давления и объема циркулирующей крови. Второе вещество, называемое эритропоэтином, косвенно стимулирует образование эритроцитов.

НЕФРОН КАК МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ

ЕДИНИЦА ПОЧКИ.

У человека каждая почка состоит примерно из одного миллиона структурных единиц, называемых нефронами. Нефрон является структурной и функциональной единицей почки потому, что он осуществляет всю совокупность процессов, в результате которых образуется моча.

Каждый нефрон состоит из аппарата для фильтрации, называемого 3почечным (мальпегиевым) тельцем, - двустенной капсулой клубочка (капсула Шумлянского - Боумена), внутри которой находится клубочек капилляров и выходящего из него канальца.Диаметр капсулы клубочка около 0,2 мм.

Почечный клубочек образован пучком капилляров, педставляющих собой разветвления афферентной артериолы - приносящего сосуда (vas afferens), эти капилляры собираются в выносящий сосуд (vasefferens). К капиллярам примыкает внутренняя стенка двухслойной боуменовой капсулы, образованная канальцевым эпителием, которая не доходит до соприкосновения с задней частью капсулы. Между стенками капсулы имеется полость(мочевое пространство или боуменово пространство), от которой начинается просвет канальца.

Почечные канальцы начинаются с извитых участков, переходящих в короткие прямые канальцы. Прямые канальцы продолжаются в наружные слои мозгового вещества. Проксимальный отдел нефрона состоит из извитого и прямого канальца, отличительной особенностью является наличие щелочной каемки, большое количество микроворсинок, обращенных в просвет канальца. Между проксимальным и дистальным отделом располагается тонкий сегмент - это нисходящая тонкая часть петли Генле. Она заканчивается шпилькообразным коленом петли, и каналец дальше поднимается параллельно нисходящей части. Восходящая часть петли Генле может включать тонкую и толстую часть, которая поднимается до уровня клубочка своего же нефрона, где начинается дистальный извитой каналец. Клетки восходящего отдела петли Генле нефрона и дистального извитого канальца, лишены щеточной каемки. Большое значение имеет тот факт, что этот отдел канальца нефронов обязательно прикасается к клубочку между приносящей и выносящей выносящими артериолами в области плотного пятна. Область контакта этих структур называется юкстагломерулярным комплексом. В корковом веществе дистальный извитой каналец открывается в собирательную трубочку. Ветви этих трубочек располагаются в корковом веществе и внутренних слоях мозгового вещества. В конечном счете собирательные трубочки открываются в области сосочков чашек почечных лоханок. Средняя длина собирательных трубочек составляет 22 мм. Общая длина почечных канальцев одного нефрона у человека широко варьирует и может достигать 35-50 мм(длина проксимального отдела составляет около 12-24 мм, дистального 5-8 мм).

Каждая почечная лоханка соединяется с полостью мочеточника, который опорожняется в мочевой пузырь, где моча временно находится и периодически из него удаляется. После поступления в чашечку состав мочи уже больше не изменяется. С этого участка остальная часть мочевыводящей системы служит просто для выведения жидкости.

Типы нефронов

В различных сегментах канальцев нефрона имеются существенные отличия в зависимости от их локализации в той или иной зоне почки, величине клубочков (юкстамедулярные крупнее суперфициальных), глубине расположения клубочков и проксимальных канальцев, длине отдельных участков нефрона, особенно петель. Большое функциональное значение имеет зона почки, в которой расположен каналец, независимо от того, находится ли он в корковом или мозговом веществе.

В корковом слое находятся почечные клубочки, проксимальные и дистальные отделы канальцев, связующие отделы. В наружной полоске наружного мозгового вещества находятся тонкие нисходящие и толстые восходящие отделы петель нефронов, собирательные трубки. Во внутреннем слое мозгового вещества располагаются тонкие отделы петель нефрона и собирательные трубки.

Такое расположение частей нефрона в почке неслучайно. Это важно в осмотическом концентрировании мочи.

В почке функционирует несколько различных типов нефронов: суперфициальные (поверхностные, короткая петля); интракортикальные (внутри коркового слоя) и юкстамедулярные (у границы коркового и мозгового слоя). Одним из важных отличий, перечисленных трех типов нефронов, является длина петли Генле. Все поверхностные корковые нефроны обладают короткой петлей, в результате чего колено петли располагается выше границы между наружной и внутренней частями мозгового вещества. У всех юкстамедулярных нефронов длинные петли проникают во внутренний отдел мозгового вещества, часто достигая верхушки сосочка.Интракортикальные нефроны могут иметь и короткую и длинную петлю.

ОСОБЕННОСТИ КРОВОСНАБЖЕНИЯ ПОЧКИ

В одну минуту через сосуды обеих почек у человека проходит около 1200 мл крови, т.е. около 20-25 % крови, выбрасываемой сердцем в аорту. Масса почек составляет 0,43 % массы тела здорового человека. Через сосуды коры почки протекает 91-93 % крови, поступающей в почку, остальное ее количество снабжает мозговое вещество почки. Кровоток в коре почки в норме составляет 4-5 мл/мин на 1 г ткани. Это наиболее высокий уровень органного кровотока. Особенность почечного кровотока состоит в том, что при изменении артериального давления (от 90 до 190 мм.рт.ст) кровоток почки остается постоянным. Это обусловлено высоким уровнем саморегуляции кровообращения в почке.

Короткие почечные артерии - отходят от брюшного отдела аорты и представляют собой крупный сосуд с относительно большим диаметром. После вхождения в ворота почек они делится на несколько междолевых артерий, которые проходят в мозговом веществе почки между пирамидами до пограничной зоны почек. Здесь от междольковых артерий отходят дуговые артерии. От дуговых артерий в направлении коркового вещества идут междольковые артерии, которые дают начало многочисленным приносящим клубочковым артериолам. В почечный клубочек входит приносящая (афферентная) артериола, в нем она распадается на капилляры, образуя мальпегиев клубочек. При слиянии они образуют выносящую (эфферентную) артериолу, по которой кровь оттекает от клубочка. Эфферентная артериола, затем снова распадаются на капилляры, образуя густую сеть вокруг проксимальных и дистальных извитых канальцев.

Таким образом, большая часть крови в почке дважды проходит через капилляры - вначале в клубочке, затем вокруг канальцев, это так называемая "чудесная сеть". Междольковые артерии образуют многочисленные аностомозы, которые играют компенсаторную роль. В образовании околоканальцевой капиллярной сети существенное значение имеет артериола Людвига, которая отходит от междольковой артерии, либо от приносящей клубочковой артериолы. Благодаря артериоле Людвига возможно экстрагломерулярное кровоснабжение канальцев в случае гибели почечных телец.

Артериальные капилляры, создающие околоканальцевую сеть, переходят в венозные. Последние образуют звездчатые венулы, расположенные под фиброзной капсулой - междольковые вены, впадающие в дуговые вены, которые сливаются и образуют почечную вену, которая впадает в нижнюю половую вену.

В почках различают 2-а круга кровообращения: большой корковый - 85-90 % крови, малый юкстамедулярный - 10-15 % крови. В физиологических условиях 85-90 % крови циркулирует по большому (корковому) кругу почечного кровообращения, при патологии кровь движется по малому или укороченному пути.

Отличие кровоснабжения юкстамедулярного нефрона - диаметр приносящей артериолы примерно равен диаметру выносящей артериолы, Эфферентная артериола не распадается на околоканальцевую капиллярную сеть, а образует прямые сосуды, которые спускаются в мозговое вещество. Прямые сосуды образуют петли на различных уровнях мозгового вещества, поворачивая обратно. Нисходящие и восходящие части этих петель образуют противоточную систему сосудов, называемых сосудистым пучком. Юкстамедулярный путь кровообращения является своеобразным "шунтом"(шунт Труэта), в котором большая часть крови поступает не в корковое, а в мозговое вещество почек. Это так называемая дренажная система почек.

ФИЛЬТРАЦИОННО-РЕАБСОРБЦИОННАЯ ТЕОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ МОЧИ

Еще в 1842 г немецкий физиолог К. Людвиг предполагал, что мочеобразование состоит из 3-х процессов. В 20-х годах ХХ столетия американский физиолог А. Ричардс подтвердил это предположение.

Образование конечной мочи является результатом трех последовательных процессов:

I. В почечных клубочках происходит начальный этап мочеобразования - клубочковая, или гломерулярная ультрофильтрация безбелковой жидкости из плазмы крови в капсулу почечного клубочка, в результате чего образуется первичная моча.

II. Канальцевая реабсорбция - процесс обратного всасывания профильтровавшихся веществ и воды.

III. Секреция. Клетки некоторых отделов канальца переносят из внеклеточной жидкости в просвет нефрона(секретируют) ряд органических и неорганических веществ либо выделяют в просвет канальца молекулы, синтезированные в клетке канальца.

ГЛОМЕРУЛЯРНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

Образование мочи начинается с клубочковой фильтрации, т.е. переноса жидкости от гломерулярных капиляров в боуменову капсулу, при этом жидкость проходит через клубочковый фильтр.

Фильтрующая мембрана. Фильтрационный барьер в почечном тельце состоит из трех слоев: эндотелий гломерулярных капиляров, базальная мембрана и однорядный слой эпителиальных клеток, выстилающих капсулу Боумена. Первый слой, эндотелиальные клетки капиляров, перфорирован множеством отверствий("окон" или "фенестров"). Базальная мембрана это гелеподобное, бесклеточное ячеистое образование, состоящее из гликопротеинов и протеогликанов. Клетки эпителия капсулы, которые покоятся на базальной мембране, носят название подоцитов. У подоцитов необычное осьминогоподобное строение, в результате чего они имеют множество пальцевидных отростков, вдавленных в базальную мембрану. Щелевидные пространства между расположенными рядом пальцевидными отростками представляют собой проходы, по которым фильтрат, пройдя эндотелиальные клетки и базальную мембрану, проникает в боуменово пространство.

В базальной мембране имеются поры, которые ограничивают прохождение форменных элементов крови, а также крупных молекул более 5-6 мм (молекул. вес больше 70000). Поэтому крупные белки, такие как глобулины (мол.вес 160000) и казеины (мол. вес 100000) в фильтрат не поступают. Альбумины плазмы крови(мол.вес около 70000) проходят в фильтрат в ничтожном количестве. В просвет капсулы нефрона проникает инулин около 22 % яичного альбумина, 3 % гемоглобина и менее 0,01 % сывороточного альбумина (в случае гемолиза) таким образом происходит фильтрация. Свободному прохождению белков через гломерулярный фильтр препятствует отрицательно заряженные молекулы в веществе базальной мембраны и выстелке, лежащей на поверхности подоцитов, поскольку подавляющее число белков плазмы несет почти только отрицательные электрические заряды. При определенной форме патологии почки, когда на мембранах исчезает отрицательный заряд, становятся "проницаемыми" по отношению к белкам.

Неорганические соли и низкомолекулярные органические соединения (мочевина, мочевая кислота, глюкоза, аминокислоты, креатинин - свободно проходят через клубочковый фильтр и поступают в полость капсулы Боумена. Основной силой, обеспечивающей возможность ультрафильтрации в почечных клубочках, является гидростатическое давление крови в сосудах, Его величина обусловлена тем, что приносящая артериола больше по диаметру, чем выносящая, а также тем, что почечные артерии отходят от брюшного отдела аорты.

Эффективное фильтрационное давление, от которого зависит скорость клубочковой фильтрации, определяется разностью между 3ГДК (гидростатическое давление крови) в капиллярах клубочка (у человека от 60-90 мм.рт.ст.) и противодействующими ему факторами - онкотическим давлением белков плазмы крови (ОДК равно 30 мм.рт.ст.) и гидростатическим давлением жидкости (или ультрафильтрата) или в капсуле клубочка около 20 мм.рт.ст.

ЭФД (эффективное фильтрационное давление). ЭФД = 70 мм.рт.ст. - (30 мм.рт.ст.+ 20 мм.рт.ст.) 3= 20мм.рт.ст.

ЭФД может варьировать от 20 до 30 мм.рт.ст. Фильтрация происходит только в том случае, если давление крови в капиллярах клубочков превышает сумму онкотического давления белков в плазме и давления жидкости в капсуле клубочка. При повышении фильтрационного давления диурез увеличивается, при понижении - уменьшается. Давление крови в капилярах клубочков и кровоток через них почти не изменяются, так как при повышении системного артериального давления тонус приносящей артериолы

возрастает, а при понижении системного давления ее тонус уменьшается(эффект Остроумова - Бейлиса).

Количество первичной мочи - 150-180 л/сутки. Через почки в сутки протекает 1700 литров крови.

Общая поверхность стенок капилляров клубочков через которые проходит фильтрация равна 1,5-2 м ²/100 г почки, т.е. равна поверхности тела.

Скорость клубочковой фильтрации 125 мл/мин у мужчин и 110мл/мин у женщин. Таким образом около 180 литров в сутки. Средний общий объем плазмы в организме человека составляет примерно 3 л, это означает, что вся плазма фильтруется в почках около 60 раз в сутки. Способность почек фильтровать такой огромный объем плазмы дает возможность им экскретировать значительное количество конечных продуктов обмена веществ и очень точно регулировать элементный состав жидкостей внутренней среды организма.

КАНАЛЬЦЕВАЯ РЕАБСОРБЦИЯ

В почках человека за одни сутки образуется до 170 л фильтрата, а выделяется 1-1,5 л конечной мочи, остальная жидкость всасывается в канальцах. Первичная моча изотонична плазме крови(т.е.это плазма крови без белков) Обратное всасывание веществ в канальцах состоит в том, чтобы вернуть все жизненно-важные вещества и в необходимых количествах из первичной мочи.

Молекулярные механизмы, участвующие в осуществлении процессов реабсорбции те же, что и механизмы, действующие при переносе молекул через плазматические мембраны в других частях организма это диффузия, активный и пассивный транспорт, эндоцитоз и пр. Есть два пути для движения реабсорбируемого вещества из просвета в интерстициальное пространство. Первый - движение между клетками, т.е. через плотное соединение двух соседних клеток - это парацеллюлярный путь. Парацеллюлярная реабсорбция может осуществляться посредством диффузии или за счет переноса вещества вместе с растворителем. Второй путь реабсорбции- транселлюлярный ("через" клетку). В этом случае реабсорбируемое вещество должно преодолеть две плазматические мембраны на своем пути из просвета канальца к интерстициальной жидкости - люминальную (или апекальную) мембрану, отделяющую жидкость в просвете канальца от цитоплазмы клеток, и базолатеральную (или контрлюминальную) мембрану, отделяющую цитоплазму от интерстициальной жидкости. Трансцеллюлярный транспорт определяется термином активный, для краткости, хотя пересечение по меньшей мере одной из двух мембран осуществляется посредством первично или вторично активного процесса. Если вещество реабсорбируется против электрохимического и концентрационного градиентов, процесс называется активным транспортом. Различают два вида транспорта - первично-активный и вторично-активный. Первично-активным транспорт называется в том случае, когда происходит перенос вещества против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Этот транспорт обеспечивается энергией получаемой непосредственно при расщеплении молекул АТФ. Примером служит транспорт ионов Na, который происходит при участии Na⁺,К⁺ АТФазы, использующей энергию АТФ. В настоящее время известны следующие системы первично активного транспорта: Na⁺,K⁺ - АТФаза; Н⁺-АТФаза; Н⁺,К⁺-АТФаза и Са⁺ АТФаза. Вторично-активным называется перенос вещества против концентрационного градиента, но без затраты энергии клетки непосредственно на этот процесс, так реабсорбируются глюкоза, аминокислоты. Из просвета канальца эти органические вещества поступают в клетки проксимального канальца с помощью специального переносчика, который обязательно должен присоединить ион Na⁺. Этот комплекс (переносчик + органическое вещество + Na⁺) способствует перемещению вещества через мембрану щеточной каемки и его поступление внутрь клетки. Движущей силой переноса этих веществ через апикальную плазматическую мембрану служит меньшая по сравнению с просветом канальца концентрация натрия в цитоплазме клетки. Градиент концентрации натрия обусловлен непосредственным активным выведением натрия из клетки во внеклеточную жидкость с помощью Na⁺, К⁺ -АТФазы, локализованной в латеральных и базальных мембранах клетки. Реабсорбция Nа⁺ Cl^- представляет наиболее значительный по объему и энергетическим затратам процесс.

Различные отделы почечных канальцев отличаются по способности всасывать вещества. С помощью анализа жидкостей из различных частей нефрона были установлены состав жидкости и особенности работы всех отделов нефрона.

Проксимальный каналец. В проксимальных извитых канальцах - реабсорбируется большая часть компонентов первичной мочи с эквивалентным количеством воды (объем первичной мочи уменьшается примерно на 2/3). В проксимальном отделе нефрона полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, необходимое количество белка, микроэлементы, значительное количество Na⁺, K⁺, Ca⁺, Mg⁺, Cl^_, HCO₂. Проксимальный каналец играет главную роль в возвращении всех этих профильтровавшихся веществ в кровь с помощью эффективной реабсорбции. Фильтруемая глюкоза практически полностью реабсорбируется клетками проксимального канальца, и в норме за сутки с мочой может выделяться незначительное ее количество(не более 130 мг). Глюкоза движется против градиента из просвета канальца через люминальную мембрану в цитоплазму посредством системы котранспорта с натрием. Это движение глюкозы опосредовано участием переносчика и является вторично активным транспортом, поскольку энергия, необходимая для осуществления движения глюкозы через люминальную мембрану, вырабатывается за счет движения натрия по его электрохимическому градиенту, т.е. посредством котранспорта. Данный механизм котранспорта столь мощный, что позволяет полностью всасывать всю глюкозу из просвета канальца. После проникновения в клетку глюкоза должна преодолеть базолатеральную мембрану, что происходит посредством независимой от участия натрия облегченной диффузии, это движение по градиенту поддерживается за счет высокой концентрации глюкозы, накапливающейся в клетке, вследствие активности люминального процесса котранспорта. Чтобы обеспечить активную трансцеллюлярную реабсорбцию, функционирует система:

1. с наличием 2 мембран, которые асиметричны по отношению к присутствию переносчиков глюкозы;

2. энергия выделяется только при преодолении одной мембраны, в

данном случае люминальной. Решающий фактор, который легко опустить из виду, состоит в том, что весь процесс реабсорбции глюкозы зависит в конечном счете от первично активного транспорта натрия. Вторично активной реабсорбции при котранспорте с натрием через люминальную мембрану, тем же способом что и глюкоза реабсорбируются аминокислоты, неорганический фосфат, сульфат и некоторые органические питательные вещества. Необходимо обратить внимание на тот факт, что путь реабсорбции белка значительно отличается от способов всасывания питательных веществ, о которых шла речь выше. Реабсорбция белка начинается с эндоцитоза(пиноцитоза) на люминальной мембране. Этот энергозависимый процесс инициируется связыванием молекул профильтровавшегося белка со специфическими рецепторами на люминальной мембране. Обособленные внутриклеточные пузырьки, появившиеся в ходе эндоцитоза, сливаются внутри клетки с лизосомами, чьи ферменты расщепляют белки до низкомолекулярных фрагментов - дипептидов и аминокислот, которые удаляются в кровь через базолатеральную мембрану. Выделение белков с мочой в норме составляет не более 20 - 75 мг в сутки, а при заболевании почек оно может возрастать до 50 г в сутки. Увеличение выделения белков мочой(протеинурия) может быть обусловлено нарушением их реабсорбции либо фильтрации.

Петля Генле. В петле Генле в целом всегда реабсорбируется больше натрия и хлора(около 25% фильтруемого количества), чем воды(10% объема профильтровавшейся воды). Это является важным отличием петли Генле от проксимального канальца, где вода и натрий реабсорбируются практически в равных пропорциях. Нисходящая часть петли не реабсорбирует натрий или хлор, но она обладает весьма высокой проницаемостью для воды и реабсорбирует ее. Восходящая же часть(как тонкий, так и толстый ее участок) реабсорбирует натрий и хлор и практически не реабсорбирует воду, поскольку она совершенно не проницаема для нее. Реабсорбция хлорида натрия восходящей частью петли отвечает за реабсорбцию воды в нисходящей ее части, т.е. переход хлорида натрия из восходящей части петли в интерстициальную жидкость увеличивает осмолярность этой жидкости, а это влечет за собой большую реабсорбцию воды посредством диффузии из водопроницаемой нисходящей части петли. Поэтому этот участок канальца получил название разводящий сегмент. В результате жидкость будучи уже гипоосмотичной в восходящей толстой части петли Генле(вследствие выхода натрия), поступает в дистальный извитой каналец, где продолжается процесс разведения и она становится еще более гипоосмотичной, так как в последующих отделах нефрона органические вещества не всасываются в них реабсорбируются только ионы и Н₂О. Таким образом, можно утверждать, что дистальный извитой каналец и восходящая часть петли Генле функционируют как сегменты, где происходит разведение мочи. По мере продвижения по собирательной трубке мозгового вещества канальцевая жидкость становится все более и более гиперосмотичной, т.к. реабсорбция натрия и воды продолжается и в собирательных трубках, в них происходит формирование конечной мочи(концентрированной, за счет регулируемой реабсорбции воды и мочевины. Н₂О переходит в интерстициальное вещество согласно законам осмоса, т.к. там более высокая концентрация веществ. Процент реабсорбции воды может широко варьировать в зависимости от водного баланса данного организма.

Пороговые и непороговые вещества.

Реабсорбция веществ зависит от их концентрации в крови. Порог выведения - та концентрация вещества в крови, при которой оно не может быть полностью реабсорбировано в канальцах и попадает в конечную мочу. Порог выведения разных веществ различен.

Пороговые вещества - это вещества, которые полностью реабсорбируются в почечных канальцах и появляются в конечной моче, только если их концентрация в крови превышает определенную величину. Пороговые - глюкоза реабсорбируется в зависимости от концентрации ее в крови. Глюкоза при повышении ее в крови от 5 до 10 ммоль/л - появляется в моче, аминокислоты, белки плазмы, витамины, ионы Na⁺ Cl^_ K⁺ Ca⁺.

Непороговые вещества - которые выделяются с мочой при любой концентрации их в плазме крови. Это конечные продукты обмена подлежащие удалению из организма(н-р инулин, креатинин, диодраст, мочевина, сульфаты).

ПОВОРОТНО- ПРОТИВОТОЧНАЯ СИСТЕМА

Способность к образованию мочи с большей осмотической концентрацией, чем кровь, обладают лишь почки теплокровных животных. Многие исследователи пытались разгадать физиологический механизм этого процесса, но лишь в начале 50-х годов ХХ века была обоснована гипотеза, согласно которой образование осмотически концентрированной мочи связано с механизмом поворотно-противоточной множительной системы некоторых участков нефрона. Компонентами противоточно - множительной системы являются все структурные элементы внутренней зоны мозгового вещества почки: тонкие сегменты восходящих и нисходящих частей петель Генле, принадлежащих юкстамедулярным нефронам, медулярные отделы

собирательных трубок, восходящие и нисходящие прямые сосуды пирамид с соединяющими их капилярами, интерстиций сосочка почки с расположенными в нем интерстициальными клетками. Участие в работе противоточного умножителя принимают также структуры, расположенные вне сосочка,- толстые сегменты петель Генле, приносящие и выносящие артериолы юкстамедулярных клубочков и др.

Механизм работы противоточно-множительной системы отличается сложностью, многие его аспекты выяснены не полностью. Мы рассмотрим лишь основные положения.

Концентрация осмотически активных веществ в содержимом собирательных трубок повышается по мере того, как жидкость перемещается от коры к сосочку. Происходит это вследствие того, что гипертоническая тканевая жидкость интерстиция внутренней зоны мозгового вещества осмотически извлекает воду из первоначально изоосмотической мочи.

Переход воды выравнивает осмотическое давление мочи в извитых канальцах первого порядка до уровня осмотического давления тканевой жидкости и крови. В петле Генле изотоничность мочи нарушается вследствие функционирования особого механизма - поворотно-противоточной системы.

Сущность поворотно-противоточной системы состоит в том, что два колена петли нисходящее и восходящее, тесно соприкасаясь друг с другом, функционируют сопряженно как единый механизм. Эпителий нисходящего (проксимального отдела) петли пропускают воду, но не пропускают Na⁺. Эпителий восходящего (дистального отдела) петли активно реабсорбируют Na, т.е. из канальцевой мочи переводит его в тканевую жидкость почки, но не пропускает воду.

При прохождении мочи через нисходящий отдел петли Генле моча постепенно сгущается вследствие перехода воды в тканевую жидкость, так как из восходящего отдела переходит Na⁺ и притягивает молекулы воды из нисходящего отдела. Это увеличивает осмотическое давление канальцевой жидкости и она становится гипертоничной на вершине петли Генле.

Вследствие выхода натрия из мочи в тканевую жидкость гипертоничная у вершины петли Генле моча становится гипотоничной по отношению к плазме крови в конце восходящего канальца петли Генле. Между двумя соседними участками нисходящего и восходящего канальцев разность осмотического давления не велика. Петля Генле работает как концентрационный механизм. В ней происходит умножение "одиночного" эффекта - приводящее к концентрированию жидкости в одном колене, за счет разбавления в другом. Это умножение обусловлено противоположным направлением тока жидкости в обеих коленах петли Генле.

В результате в I отделе петли создается продольный концентрационный градиент, причем концентрация жидкости становится в несколько раз больше, чем при одиночном эффекте. Это так называемое умножение концентрирующего эффекта. По ходу петли эти небольшие перепады давления в каждом из участков канальцев суммируются, что приводит к очень большому перепаду (градиенту) осмотического давления между началом или концом петли и ее вершиной. Петля работает как

концентрационный механизм, приводящий к реабсорбции большого количества воды и Na⁺.

В зависимости от состояния водного баланса организма почки выделяют гипотоническую(осмотическое разведение) или, напротив, гипертоничную (осмотически концентрированную) мочу.

В процессе осмотического концентрирования мочи в почке принимают участие все отделы канальцев, сосуды мозгового вещества, интерстициальная ткань, которые функционируют как поворотно-противоточная множительная система.

Прямые сосуды мозгового вещества почки, подобно канальцам петли нефрона, образуют, противоточную систему. При движении крови по направлению к вершине мозгового вещества концентрация осмотически активных веществ в ней возрастает, а во время обратного движения крови к корковому веществу, соли и другие вещества дифундируют через сосудистую стенку, переходят в интерстициальную ткань. Тем самым сохраняется градиент концентрации осмотически активных веществ внутри почки и прямые сосуды функционируют как противоточная система. Скорость движения крови по прямым сосудам, определяет количество удаляемых из мозгового вещества солей и мочевины и отток реабсорбируемой воды.

ВНУТРИПОЧЕЧНЫЙ КРУГООБОРОТ МОЧЕВИНЫ

И ЕГО РОЛЬ В ОСМОТИЧЕСКОМ КОНЦЕНТРИРОВАНИИ МОЧИ

Мочевина представляет собой неполярное низкомолекулярное соединение. В связи с этим мочевина сравнительно легко проникает через клеточные мембраны. Это вещество беспрепятственно фильтруется в клубочках. В проксимальном канальце реабсорбируется до 50% профильтровавшейся мочевины, однако в начале дистального канальца количество мочевины несколько больше, чем количество мочевины поступившей с фильтратом. Показано, что существует 2система внутрипочечного кругооборота мочевины, участвующая в осмотическом концентрировании мочи. Практически вся нереобсорбированная мочевина задерживается в канальце по мере того, как жидкость протекает по петле Генле, дистальному извитому канальцу, собирательной трубке мозгового вещества, поскольку все эти сегменты относительно непроницаемы для мочевины. Реабсорбция воды в этих сегментах вызывает прогрессирующее увеличение концентрации мочевины в просвете канальца. Затем во внутренних отделах мозгового вещества высокая концентрация мочевины канальца создает условия для реабсорбции мочевины из просвета собирательной трубки в интерстициальную жидкость мозгового вещества. Эта реабсорбция происходит с помощью переносчиков, осуществляющих облегченную диффузию мочевины и через апикальную, и через базолатеральную мембраны. Еще около 10% фильтруемой мочевины реабсорбируется именно таким образом; т.е. на протяжении всего канальца реабсорбируется 60% профильтровавшейся мочевины. Концентрационный градиент для реабсорбции мочевины создается посредством реабсорбции воды, поэтому если реабсорбция воды снижается, то уменьшается и концентрационный градиент. Переносчик мочевины при облегченной диффузии в собирательных трубках внутренних отделов мозгового слоя стимулируется антидиуретическим гормоном, который также является одним из основных стимуляторов реабсорбции воды в собирательных трубках. То есть при антидиурезе АДГ увеличивает проницаемость собирательных трубок мозгового вещества почки не только для воды, но и для мочевины. Когда проницаемость канальцевой стенки для мочевины увеличивается, она диффундирует в мозговое вещество почки. Мочевина проникает в просвет прямого сосуда и тонкого отдела петли нефрона. Поднимаясь по направлению к корковому веществу почки по прямому сосуду, мочевина непрерывно участвует в противоточном обмене, диффундирует в нисходящий отдел прямого сосуда и нисходящую часть петли нефрона. Вследствие этого происходит постоянное поступление мочевины во внутреннее мозговое вещество, а также ионов Cl^- и Na⁺, реабсорбируемых клетками толстого восходящего отдела петли Генле и собирательных трубок. Эти вещества удерживаются в мозговом веществе благодаря деятельности противоточной системы прямых сосудов и петель Генле, что в конечном счете обеспечивает повышение осмотической концентрации во внутреннем мозговом веществе почки. Вслед за увеличением осмолярности межуточной ткани, окружающей собирательные трубки, возрастает и реабсорбция воды из них, повышается эффективность осморегулирующей функции почки. Увеличение проницаемости канальцевой стенки для мочевины в присутствии АДГ позволяет понять, почему при снижении мочеотделения уменьшается очищение от мочевины.

КАНАЛЬЦЕВАЯ СЕКРЕЦИЯ

Канальцевая секреция представляет собой результат активной деятельности клеток канальцевого эпителия, который участвует в переносе веществ из клетки крови в просвет канальца, т.е. в направлении противоположном процессу канальцевой реабсорбции. Секреция сходна с фильтрацией, однако фильтрация идет только в клубочке, а секреция во всех частях нефрона. Термин "канальцевая секреция" показывает только направление транспорта; специфические механизмы мембранного транспорта, посредством которых осуществляется канальцевая секреция, остаются теми же, что и при реабсорбции(против концентрационного и электрохимического градиентов).

В настоящее время в проксимальном отделе нефрона обнаружены три транспортные системы, активно секретирующие различные (преимущественно инородные) вещества. Одна из них отвечает главным образом за секрецию органических кислот (феноловый красный, парааминогипнуровая кислота - ПАГ, иодсодержащие рентгеноконтрастные вещества типа -диодраста, пенициллин, сульфаниламиды и другие антибиотики), вторая - за секрецию относительно сильных органических оснований (тетроэтиламмоний, N-метилникотинамид, холин, гуанин и др.), третья- за секрецию этилендиаминтетроацетат(ЭДТА). Эти три системы действуют независимо друг от друга.

Рассмотрим процесс секреции органических кислот на примере ПАГ. После введения в кровь ПАГ ее секреция почкой нарастает и очищение от нее крови значительно превышает величину очищения от одновременно введенного инулина. Это означает, что ПАГ не только фильтруется в клубочках, но и помимо клубочков в просвет нефрона поступают значительные ее количества. Экспериментально было показано, что такой процесс обусловлен секрецией ПАГ из крови в просвет проксимальных отделов канальцев. В мембране клетки этого канальца, обращенной к интерстициальной жидкости, имеется переносчик, обладающий высоким сродством к ПАГ. В присутствии ПАГ образуется комплекс переносчика с ПАГ, который перемещается к мембране и на ее поверхности распадается, высвобождая ПАГ в цитоплазму, а переносчик приобретает снова способность перемещаться к внешней поверхности мембраны и соединяться с новой молекулой ПАГ. Этот процесс происходит с затратой энергии(активный транспорт).

В конечных частях дистального сегмента и собирательных трубках могут секретироваться ионы К⁺, Н⁺ NH.

При избытке калия в организме он секретируется в просвет канальца. При секреции калий вначале поступает в клетку из межклеточной жидкости в обмен на натрий с помощью Na/К - насоса(Na/K-АТФаза), который одновременно удаляет Na из клетки. Секреция К⁺ зависит от его внутриклеточной концентрации, проницаемости для калия апикальной мембраны и градиента электрохимического потенциала на мембране. В регуляции секреции К⁺ важное значение имеет гормон коры надпочечников альдостерон, который увеличивает реабсорбцию натрия и одновременно усиливает секрецию калия.

ПОЧЕЧНАЯ ЭКСКРЕЦИЯ И ПОНЯТИЕ О КЛИРЕНСЕ

Экскреторная (выделительная) функция почек заключается в выведении из организма чужеродных веществ и вредных конечных продуктов обмена, прежде всего азотистого, а также веществ, необходимых для нормальной деятельности организма, но образующихся в избыточном количестве.

При систематическом изучении выделения почками различных веществ во многих случаях можно убедиться в том, что скорость экскреции того или иного вещества (т.е. количество вещества, выделяемое в единицу времени) изменяется пропорционально его концентрации в плазме крови. В то же время скорости экскреции разных веществ существенно различаются, причем различия эти сохраняются даже в том случае, если рассчитать скорость экскреции для одинаковых значений концентрации веществ в плазме и скорости диуреза. Такие различия обусловлены тем, что экскреция разных веществ осуществляется почками разными способами. Так, если какое-то вещество фильтруется в клубочках и секретируется в канальцах, то скорость его экскреции, очевидно, будет выше, чем у вещества, подвергающегося после фильтрации канальцевой реабсорбции. Более того, даже если различные соединения выводятся одинаковым способом, скорость их экскреции может быть различна, если механизмы их переноса в канальцах действуют неодинаково интенсивно (например, в случае простой и облегченной диффузии). Для того чтобы объяснить различия в скорости выведения почками тех или иных веществ, необходимо количественно оценить интенсивность их фильтрации в клубочках и переноса в канальцах. Такая оценка стала возможной после введения понятия клиренса и разработки фильтрационно-реабсорбционно-секреторной гипотезы.

КЛИРЕНС

Почечный клиренс какого-либо вещества В равен отношению скорости выделения этого вещества с мочой к его концентрации в плазме крови:

М_в х V

С_в = ---------- (мл/мин), (1)

П_в

где Св - клиренс, Мв и Пв - содержание в моче (М) и плазме (П) крови соответственно, V - объем мочи, образующейся за 1 мин.

Путем простого преобразования уравнения (1) получаем Св х Пв = Мв х V (количество вещества/время) (2)

Отсюда видно, что формула для расчета клиренса выведена на основании уравнивания количества вещества, удаляемого из плазмы крови за единицу времени (Св. Пв), и количества вещества, выделяемого за это же время мочой (Мв. V). Иными словами, почечный клиренс отражает скорость очищения плазмы от того или иного вещества. Этот показатель измеряется в мл/мин, и поэтому его можно рассматривать как "объемную скорость очищения" плазмы от определенного вещества.

Таким образом, клиренс какого-либо вещества количественно равен объему плазмы, полностью очищающему от этого вещества почками за 1 мин.

Такое определение довольно удобно для описания уравнения (1), однако оно точно отражает фактическое положение вещей лишь в двух случаях. Дело в том, что обычно не происходит полного очищения какой-либо части почечного кровотока; напротив, происходит частичное очищение всей проходящей через почки крови. В то же время существуют два вещества, от которых определенный объем плазмы действительно полностью очищается. Эти два исключения имеют особое значение для гипотезы мочеобразования и служат основой для общей оценки функции почек.

1. Клиренс инулина соответствует скорости клубочковой фильтрации, т.е. части общего почечного плазмотока, фильтруемой в мочевыводящие канальцы.

2. Клиренс парааминогиппуровой кислоты (ПАГ) почти достигает максимально возможного значения, т.е. практически равен величине общего почечного плазмотока.

Оценка функции почек методом определения клиренса.

Для клинической оценки функции почек не обязательно определять клиренс всех выводимых почками веществ. Как правило, бывает достаточно оценить почечный плазмоток, исходя из клиренса парааминогиппуровой кислоты (3) и скорость клубочковой фильтрации, соответствующую клиренсу инулина.

U_паг х Vмочи х 100 %

Почечный кровоток = ---------------------------------

Р_паг х (100 % - ПГ)

где: Uпаг - концентрация ПАГ в конечной моче; Vмочи - объем конечной мочи в(мл), образующейся за 1 минуту; Pпаг - концентрация ПАГ в плазме крови; ПГ - показатель гематокрита.

Если оба этих параметра отчетливо снижены, то, по всей вероятности, уменьшены и показатели очищения веществ, выделяющихся в естественных условиях. Об этом свидетельствует повышение концентрации этих веществ в плазме крови. Так, повышение содержания в плазме крови небелкового азота (т.е. азотсодержащих веществ, не относящихся к белкам) свидетельствует о почечной недостаточности.

Исходя из клиренса инулина, можно также определить количество того или иного вещества, фильтрующихся в клубочках, а также скорость переноса этого вещества в почках в целом.

Почечный клиренс и способы выделения различных веществ.

Клубочковая фильтрация и канальцевая секреция способствуют выделению веществ с мочой, тогда как канальцевая реабсорбция отфильтрованного или секретируемого вещества уменьшает его экскрецию. Если принять упрощенное допущение (справедливое для ряда низкомолекулярных веществ), согласно которому то или иное вещество беспрепятственно фильтруется, а в канальцах либо только реабсорбируется, либо только секретируется, либо не реабсорбируется и не секретируется, то клиренс этого вещества (Св) позволяет судить о способе его выделения. Сравнивая клиренс исследуемого вещества с клиренсом инулина, можно сделать следующие выводы.

1. Св < С инулин: экскреция вещества происходит путем фильтрации и реабсорбции.

2. Св = С инулин: экскреция вещества происходит только путем фильтрации.

3. Св > С инулин: экскреция вещества происходит путем фильтрации и секреции.

Правомочность подобных заключений зависит от того, насколько исходные допущения применимы по отношению к исследуемому веществу. В связи с этим бывает необходимо производить дополнительные исследования (например, определять молекулярную массу вещества и степень его связывания белками плазмы, зависимость экскреции и скорости канальцевого транспорта от содержания в плазме и т.д.). Если речь идет о совершенно неизвестном экзогенном соединении, сравнение клиренса этого соединения с клиренсом инулина позволяет сделать обоснованный вывод только тогда, когда Св > С инулин. В этом случае можно считать, что исследуемое вещество секретируется в почечных канальцах.

ИНКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧЕК

Помимо экскреторной, почки обладают инкреторной функцией, благодаря которой в них вырабатываются биологически активные вещества, оказывающие влияние на деятельность некоторых органов и систем.

При уменьшении АД в почке, эпителиальные клетки секретируют ренин. Ренин, компонент ренин-ангиотензиновой системы, представляет собой фермент, секретирующийся в почках гранулярными клетками юкстагломерулярного аппарата. Находясь в кровотоке, ренин катализирует отщепление декапептида, ангиотензина I, образующегося из белка плазмы, известного под названием ангиотензиноген, который синтезируется в основном в печени и всегда присутствует в плазме в высокой концентрации. Под влиянием другого ангиотензинпревращающего фермента, две терминально расположенные аминокислоты отщепляются от относительно неактивного ангиотензина I с освобождением в плазме высокоактивного октапептида ангиотензина II. Некоторое количество ангиотензинпревращающего фермента присутствует в плазме, но основная его масса содержится в эндотелии кровеносных сосудов во всем организме, включая почки. Капилляры легких особенно богаты данным ферментом, и поэтому значительная

часть ангиотензина I плазмы превращается в ангиотензин II по мере протекания крови через легкие. Ангиотензиноген и ангиотензинпревращающий фермент в норме присутствуют в высокой и относительно постоянной концентрации в плазме и главным фактором, определяющим скорость продукции ангиотензина II в ренин-анигиотензиновой системе, является концентрация ренина в плазме крови. Следует отметить, что определенные ткани и органы, а не только почки (например, мозг, сердце, матка) также могут продуцировать ренин(или его изформы) и ангиотензиноген. Поскольку, как указывалось ранее, ангиотензинпревращающий фермент широко представлен в эндотелии капилляров, то все компоненты, необходимые для образования ангиотензина II, содержаться локально в этих тканях и органах. Т.е. существуют полностью изолированные внепочечные ренин-ангиотензиновые системы; ангиотензин II, продуцируемый такими системами, действует локально, как паракринный фактор. Физиологический эффект ангиотензина II состоит в том, что он повышает артериальное давление благодаря сужению артериальных сосудов, усиливает секрецию альдостерона, увеличивает чувство жажды, регулирует реабсорбцию натрия в дистальных отделах канальцев и собирательных трубках. Все эти эффекты способствуют нормализации объема крови и артериального давления.

В почках вырабатываются кинины (например, брадикинин), которые являются сильными вазодилятаторами, участвующими в регуляции почечного кровотока и выделения натрия.

В мозговом веществе почки образуются простагландины (в том числе простагландин А или медуллин), которые участвуют в регуляции общего и почечного кровотока, вызывают натрийурез, уменьшают чувствительность клеток к АДГ. Есть основания считать, что простагландиновая система,нахаходится в тесной функциональной связи с ренин-ангиотензин-альдостероновой и является ее антагонистом. Активация простагландиновой системы приводит к уменьшению почечной гемодинамики. Вместе с тем простагландиновая система является как бы связующим звеном между ренин-ангиотензин-альдостероновой и калликреин-кининовой системами.

Основные эффекты, связанные с взаимодействием калликреин-кининовой и простагландиновой систем почки, сводятся к следующему: 1) под влиянием кининов усиливается синтез простагландинов; 2) простагландины, образованные под влиянием кининов, выполняют функции медиаторов, опосредуя действие кининов, свзанное с увеличением выделения натрия с мочой, а также со снижением чувствительности сосудов почки к прессорным воздействиям ангиотензина II и адренергических стимулов.

Таким образом, все три основные эндокринные системы почки - ренин - ангиотензиновая, простогландиновая и калликреин - кининовая, - обеспечивающие ауторегуляцию почечного кровотока и поддержание водно-солевого равновесия, тесно связаны между собой.

В последние годы были получены доказательства новой гормонообразующей функции почки, связанной с регуляцией обмена кальция. Клетки почки извлекают из плазмы крови, образующийся в печени прогормон - ОН- витамин Д₃, - превращают его в физиологически активный гормон - активные формы витамина D₃. Этот стероидный гормон стимулирует образование кальцийсвязывающего белка в кишечнике, способствует освобождению кальция из костей и регулирует реабсорбцию Са⁺ в почечных канальцах.

Почки играют определенную роль в регуляции состояния системы свертывания крови. В них синтезируется активатор плазминогена - урокиназа.

Эритропоэтин - это пептидный гормон, который участвует в регуляции продукции эритроцитов костным мозгом. Его главным источником являются почки, которые секретируют эритропоэтин, представляющий собой специальную группу клеток в интерстициальной ткани. Стимулом к его секреции является снижение нормального давления кислорода в почках, что происходит, например, при анемии, артериальной гипоксии или неадекватном почечном кровотоке. Эритропоэтин стимулирует увеличение продукции эритроцитов костным мозгом. Почечная патология может привести к снижению секреции эритропоэтина, и последующее снижение активности костного мозга, которое является важным фактором возникновения анемии при хронической почечной патологии.

ГОМЕОСТАТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ПОЧЕК

Почки участвуют в регуляции:

1. Объема крови и других жидкостей внутренней среды.

2.Постоянства осмотического давления крови, плазмы, лимфы и других жидкостей тела.

3. Ионного состава жидкостей внутренней среды и ионного баланса организма (Na⁺, К⁺, Cl^_, Р^_,Ca⁺).

4. В поддержании кислотно-щелочного равновесия.

5. Экскреции избытка органических веществ, поступающих с пищей, или образовавшихся в ходе метаболизма (глюкоза, аминокислоты).

6. Экскрекции конечных продуктов азотистого обмена и чужеродных веществ.

7. Метаболизма белков, липидов и углеводов.

8. В поддержании артериального давления (АД) (ренин-ангиотензин-альдостероновая с-ма).

9. Секреции ферментов и физиологически активных веществ (ренин, брадикинин простагландины, урокиназа, витамин Д₃).

10. Почки участвуют в регуляции эритропоэза (эритропоэтин).

11. В почках синтезируется - урокиназа, которая участвует в фибринолизе(в процессе перехода плазминогена в плазмин).

Таким образом - почки являются органом участвующими в обеспечении постоянства основных физико-химических констант крови и других жидкостей внутренней среды организма, циркуляторного гомеостаза, регуляции обмена различных органических веществ.

РОЛЬ ПОЧЕК В ОСМО- И ВОЛЮМОРЕЦЕПЦИИ

Почки являются основным органом осморегуляции. При избытке воды в организме (гипергидротации) обеспечивают выделение избытка воды из организма в виде гипотонической мочи. При недостатке воды в организме (дегидратации) почки экономят воду и выделяют мочу, гипертоническую по отношению к плазме крови. При избыточном содержании воды в организме концентрация растворенных осмотически активных веществ в крови снижается и ее осмотическое давление падает. Это уменьшает активность центральных осморецепторов, расположенных в супраоптической области ядра гипоталамуса, а также периферических осморецепторов имеющихся в печени, почке, селезенке и ряде других органов, что снижает выделение АДГ из нейрогипофиза в кровь и приводит к усилению выделения воды почкой.

При обезвоживании организма(или введении в сосудистое русло гипертонического раствора NaCl) а также при падении АД, под влиянием вегетативных нервов и гормонов изменяется тонус сосудов и почек,увеличивается концентрация осмотически активных веществ в плазме крови, возбуждаются осморецепторы, усиливается секреция АДГ и активируется ЮГА (югстагламерулярный комплекс) - запускается ренин -ангиотензин-альдостероновая система. На выделение ренина ЮГА к-ками влияют следующие факторы:

1. При изменении АД - включается внутрипочечный барорецепторный механизм. Роль рецептора играет участок приносящего сосуда чувствительный к давлению или растяжению.

2. Выделение ренина увеличивается при снижении объема плазмы. Выброс ренина запускается внутрипочечными рецепторами (сосудистой стенки и плотного пятна) чувствительными к изменению концентрации ионов натрия и хлора.

3. Гуморальные агенты(циркулирующие и образованные местно) -вазопресин, ангиотензин II, простагландины, электролиты.

Все эти факторы действуют на ЮГА непосредственно или опосредовано через другие контролирующие механизмы.

В эксперименте на животных, было показано, что секреция АДГ возрастает при раздражении не только осморецепторов, но и специфических натриорецепторов. При введении в область III желудочка мозга гипертонического раствора NaCl наблюдался антидиурез, если вводить в то же место гипертонический раствор сахарозы, то мочеотделение не уменьшается.

Установлено, что уровень секреции АДГ также зависит от активности волюморецепторов, реагирующих на изменение объема внутриклеточной и внеклеточной жидкости. Ведущее значение в регуляции секреции АДГ имеют волюморецепторы, которые реагируют на изменение напряжения сосудистой стенки в области низкого давления. Прежде всего это рецепторы левого предсердия, импульсы от которых которых передаются в ЦНС по афферентным волокнам блуждающего нерв а, что приводит к снижению выделения АДГ нейрогипофизом, что приводит к усилению мочеотделения. Поскольку активация волюморецепторов в отличие от осморецепторов обусловлена увеличением объема жидкости, т.е. возросшим содержанием в организме воды и солей натрия, возбуждение волюморецепторов приводит к увеличению экскреции почкой не только воды, но и натрия. Эти процессы связаны с секрецией натрийуретического гормона, уменьшением секреции ренина,ангиотензина и альдостерона, при этом снижается тонус симпатической нервной системы, в результате уменьшается реабсорбция натрия и возрастает натрийурез и мочеотделение. В конечном счете востанавливается объем крови и внеклеточной жидкости.

РОЛЬ ПОЧЕК В РЕГУЛЯЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА

Новейшие данные свидетельствуют о существовании в организме систем регуляции баланса каждого из ионов. Регуляцию реабсорбции и секреции ионов в почечных канальцах осуществляется несколькими гормонами. Альдостерон (гормон коры надпочечников) регулирует реабсорбцию Na в дистальных отделах нефрона и в собирательных трубочках. Этот гормон выделяется в кровь при снижении концентрации натрия в плазме и уменьшении объема циркулирующей крови. Усиленное выделение натрия почкой вследствии угнетения его реабсорбции осуществляется натрийуретическим гормоном, который образуется в предсердии.

Альдостерон усиливает выделение калия с мочой. Уменьшает выделение К⁺ - инсулин. Экскреция К⁺ связана с кислотно-щелочным состоянием. Алкалоз сопровождается усилением выделения калия с мочой, а ацидоз - его уменьшением. При уменьшении концентрации кальция в крови паращитовидные железы выделяют паратгормон, который способствует нормолизации уровня Са⁺ в крови за счет увеличения его реабсорбции в почечных канальцах и повышения реабсорбции из костей. При гиперкальциемии, а также под влиянием гастрина, стимулируется выделение в кровь парафолликулярными клетками щитовидной железы кальцитонина. Тиреокальциотонин - снижает концентрацию Са⁺ в крови, увеличивает экскрецию его почкой и переходу ионов Са⁺ в кости. В регуляции обмена кальция участвуют образующиеся в почке активные формы витамина D₃. В почечных канальцах регулируется уровень реабсорбции Mg⁺, Сl^_, сульфатов и других ионов.

РОЛЬ ПОЧЕК В РЕГУЛЯЦИИ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОГО РАВНОВЕСИЯ

Кислотно-щелочное равновесие в водных пространствах организма регулируется путем поддержания рН крови, которое поддерживается за счет буферных систем легких и почек.

Роль почек заключается в том, что они выводят нелетучие кислоты и основания. К нелетучим кислотам относятся сульфаты и фосфаты - анионы, которые образуется при расщеплении белков и нуклеиновых кислот.

К нелетучим основаниям относятся щелочные ионы пищи; анионы. Кислотно-щелочное равновесие может нарушаться в результате изменений метаболизма. Сдвиги рН в кислую сторону компенсируются в 2 этапа: сначала включаются регуляторные механизмы дыхательной системы; затем выведение почками нелетучих анионов с образованием кислой мочи. Кислотно-щелочное равновесие мочи может изменяться от 4,5 до 8,0 (рН плазмы крови 7,35, венозной до 7,4).

Механизм закисления мочи основан на секреции клетками как проксимальных, так и дистальных канальцев ионов Н⁺. В просвете канальцев ионов Н⁺ взаимодействует с аммиаком, NaHCO₃ и NаНРО₄. В канальцах действует механизм Nа⁺Н обмена. Благодаря этому механизму Н выводится, а Na⁺ и НСО₃ - сохраняется.

В апикальной плазматической мембране и цитоплазме клеток различных отделов нефрона находится фермент карбоангидраза(КА), катализирующий гидратацию СО₂:

CO₂ + Н₂О карбоангидраза Н₂СО₃ H⁺ HCO₃^_

В просвете канальца ионы Н⁺ связываются не только с НСО₃, но и с такими соединениями, как двухзамещенный фосфат (Nа₂НРО₄) и некоторыми другими, в результате чего увеличивается экскреция титруемых кислот с мочой.

Секретируемые Н⁺ в просвете канальца связываются с аммиаком в результате образуется ион аммония NH₄.

NH₃ + H⁺ NH₄

Поиск по сайту: