Механизм образования мочи

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ПОЧЕК

Ткань почки можно разделить на две зоны: внешнюю (корковую) красно-корич­невого цвета и внутреннюю (мозговую), имеющую лилово-красный цвет. Основная функциональная единица почечной паренхимы нефрон. В обеих почках человека их около 2 млн, у крысы —62000, у собаки 816000.

В нефроне млекопитающих можно выделить следующие отделы (рис. 17.1): по­чечное (мальпигиево) тельце, состоящее из сосудистого клубочка Шумлянского и окру­жающей клубочек капсулы (капсулы Боумена) ¹; проксимальный сегмент нефрона, состоящий из проксимального извитого и прямого канальцев; тонкий сегмент, со­держащий тонкое нисходящее и тонкое восходящее колена петли нефрона (петли Генле); дистальный сегмент, состоящий из толстого восходящего колена петли нефрона, дистального извитого и связующего канальцев. Связующий каналец соеди­няется с собирательной трубкой. Последние проходят через корковое и мозговое вещества почки и, сливаясь вместе, образуют в почечном сосочке протоки, откры­вающиеся в чашечки.

В почке млекопитающих различают два типа нефронов: корковые (85%), почеч­ное тельце которых локализуется в наружной зоне коркового вещества, и юкста-медуллярные (15%), клубочки которых расположены на границе коркового и мозго­вого вещества почки.

В нефроне происходят три главных процесса: фильтрация в клубочках, реабсорб-ция и секреция в канальцах.

Клубочковая фильтрация. Начальным этапом образования мочи является фильт­рация в клубочках почечных телец. Клубочковая фильтрация — пассивный_щюц££с^_

В условиях покоя у взрослого человека около 1/4 части крови, выбрасываемой в аорту левым желудочком сердца, поступает в почечные артерии. Иными словами, через обе почки у взрослого мужчины проходит около 1300 мл крови в минуту, у женщин несколько меньше. Общая фильтрационная поверхность клубочков почек составляет примерно 1,5 м². В клубочках из кровеносных капилляров в просвет кап­сулы почечного клубочка происходит ультрафильтрация плазмы крови, в результате

чего образуется первичная моча, в которой практически отсутствует белок. В норме белки как коллоидные вещества не проходят через стенку капилляров в полость капсул почечного клубочка. При ряде патологических состояний проницаемость мемб­раны почечного фильтра повышается, что ведет к изменению состава ультрафильт­рата. Повышение проницаемости является главной причиной протеинурии, и прежде всего альбуминурии. В норме объемная скорость фильтрации в среднем составляет 125 мл/мин, что в 100 раз превышает продукцию конечной мочи. Скорость фильт­рации обеспечивается фильтрационным давлением, которое можно выразить следую­щей формулой:

ФД = КД - (ОД + КапсД),

где ФД — фильтрационное давление; КД — капиллярное давление; ОД — онкотическое давление; КапсД — внутрикапсулярное давление. Следовательно, для обеспечения процесса фильтрации необходимо, чтобы гидростатическое давление крови в капил­лярах превышало сумму онкотического и внутрикапсулярного. В норме эта вели-

чина составляет около 40 гПа (30 мм рт. ст.). Вещества, усиливающие кровообра­щение в почках или увеличивающие количество функционирующих клубочков (на­пример, теобромин, теофиллин, плоды можжевельника, листья толокнянки и др.), обладают мочегонными свойствами.

Капиллярное давление в почках зависит не столько от артериального давления, сколько от соотношения просвета «приносящей» и «выносящей» артериол клубочка. «Выносящая» артериола примерно на 30% меньше по диаметру, чем «приносящая», регуляция их просвета осуществляется прежде всего кининовой системой. Сужение «выносящей» артериолы увеличивает фильтрацию. Напротив, сужение «приносящей» артериолы снижает фильтрацию.

По величине клубочковой фильтрации судят о фильтрационной способности почек. Если ввести в кровяное русло вещество, которое фильтруется в клубочках, но не реабсорбируется и не секретируется канальцами нефронов, то его клиренс численно равен объемной скорости к лубочковой фильтрации. Клиренс (очи щение) любого соединения принято выражать количеством миллилитров плазмы, которое в 1 мин полностью освобождается от определенного вещества при протекан ии~ёё~ через почки. В еществами, по которым чаще определяют клубочковую фильтрацию, являются инулин и маннитол. Для определения клиренса (например, инулина) необ­ходимо величину минутного диуреза умножить на К_м/К_кр (отношение концентраций данного вещества в моче и плазме крови):

где С—клиренс; К_м — концентрация данного соединения в моче; К_кр — концентрация в плазме крови; V— количество мочи в 1 мин, мл. В случае с инулином в норме получим величину клубочковой фильтрации, равную 100—125 мл за 1 мин¹.

Реабсорбция и секреция. Суточное количество ультрафильтрата в 3 раза "превы­шает общее количество жидкости, содержащейся в организме. Естественно, что первичная моча во время движения по почечным канальцам (общая длина почеч­ных канальцев приблизительно 120 км) отдает большую часть своих составных частей, особенно воду, обратно в кровь. Лишь 1 % жидкости, профильтрованной клубочками, превращается в мочу.

В канальцах реабсорбируется 99% воды, натрия, хлора, гидрокарбоната, амино­кислот, 93 % калия, 45 % мочевины и т. д. Из первичной мочи в результате реаб-сорбции образуется вторичная, или окончательная, моча, которая затем поступает в почечные чашечки, лоханку и по мочеточникам попадает в мочевой пузырь.

Функциональное значение отдельных почечных канальцев в процессе мочеобразо-вания неодинаково. Клетки проксимального сегмента нефрона реабсорбируют попав­шие в фильтрат глюкозу, аминокислоты, витамины, электролиты; ^/j жидкости, со­ставляющей первичную мочу, подвергается реабсорбции также в проксимальных ка­нальцах. Вода первичной мочи подвергается также час тичной (пар циальной^) редбсорб-ции в дйстальных канальцах. В дист альн ых канальцах происходит и дополнительная ~ реабсороци я натрия. В этих же канальцах могут секретироваться в просвет нефрона ионы калия, аммония, водорода и др.

В настоящее время в значительной степени изучены молекулярные механизмы реабсорбции и секреции веществ клетками почечных канальцев. Так, установлено, что при реабсорбции натрий пассивно поступает из просвета канальца внутрь клетки, движется по ней к области базальной плазматической мембраны и с помощью «натриевого насоса» поступает во внеклеточную жидкость. До 80% энергии АТФ в клетках канальцев почек расходуется на «натриевый насос». Всасывание воды

в проксимальном сегменте происходит пассивно в результате активного всасывания натрия. Вода в этом случае «следует» за натрием. Кстати, в дистальном сегменте всасывание воды происходит вне всякой зависимости от всасывания ионов натрия, процесс этот регулируется антидиуретическим гормоном.

В отличие от натрия калий может не только реабсорбироваться, но и секрети-роваться. При секреции калий из межклеточной жидкости поступает через базаль-ную плазматическую мембрану в клетку канальца за счет работы «натрий-калиевого насоса», а затем выделяется в просвет нефрона через апикальную клеточную мемб­рану пассивно. Секреция, как и реабсорбция, является активным процессом, связанным с функцией клеток канальцев. Механизмы секреции те же, что и реабсорбции, но только все процессы протекают в обратном направлении — от крови к канальцу.

Вещества, которые не только фильтруются через клубочки, но и реабсорбируются или секретируются в канальцах, имеют клиренс, который показывает целостную ра­боту почек (смешанный клиренс). При этом в зависимости от того, комбинируется ли фильтрация с реабсорбцией или секрецией, выделяют два вида смешанного кли­ренса: фильтрационно-реабсорбционный клиренс и фильтрационно-секреционный кли­ренс. Величина смешанного фильтрационно-реабсорбционного клиренса меньше вели­чины клубочкового клиренса, так как часть вещества реабсорбируется из первичной мочи в канальцах. Значение этого показателя тем меньше, чем эффективнее реаб­сорбция в канальцах. Так, для глюкозы он в норме равен 0. Максимальное всасы­вание глюкозы в канальцах составляет 350 мг/мин. Принято максимальную способ­ность канальцев к обратному всасыванию обозначать 7^, (транспорт максимум). Иногда встречаются больные с заболеванием почек, которые, несмотря на высокое содержание глюкозы в плазме крови, не выделяют глюкозу с мочой, так как фильтруемое количество глюкозы ниже значения Т_ы. Наоборот, при врожденном заболевании почечная глюкозурия может быть основана на снижении значения Т_м.

Для мочевины величина смешанного фильтрационно-реабсорбционного клиренса составляет 70. Это значит, что из каждых 125 мл ультрафильтрата или плазмы крови за минуту от мочевины полностью освобождаются 70 мл. Иными словами, определенное количество мочевины, а именно то, которое содержится в 55 мл ультрафильтрата или плазмы, всасывается обратно.

Величина смешанного фильтрационно-секреционного клиренса может быть боль­ше клубочкового клиренса, так как к первичной моче прибавляется дополнительное количество вещества, которое секретируется в канальцах. Этот клиренс тем больше, чем сильнее секреция канальцев. Клиренс некоторых веществ, секретируемых каналь­цами (например, диодраст, парааминогиппуровая кислота), настолько высок, что практически приближается к величине почечного кровотока (количество крови, кото­рое за минуту проходит через почки). Таким образом, по клиренсу этих веществ можно определить величину кровотока.

Реабсорбция и секреция различных веществ регулируются ЦНС и гормональ­ными факторами. Например, при сильных болевых раздражениях или отрицательных эмоциях может возникнуть анурия (прекращение процесса мочеобразования). Всасыва­ние воды возрастает под влиянием антидиуретического гормона вазопрессина. Альдо-стерон увеличивает реабсорбцию натрия в канальцах, а вместе с ним и воды. Всасы­вание кальция и фосфата изменяется под влиянием паратиреоидного гормона. Парат-гормон стимулирует секрецию фосфата, а витамин D задерживает ее.

Регуляция реабсорбции натрия и воды в почке представлена на рис. 17.2. При недостаточном поступлении крови к почечным клубочкам, что сопровождается не­большим растяжением стенок артериол (снижение давления), происходит возбуждение заложенных в стенках артериол клеток юкстагломерулярного аппарата (ЮГА). Они начинают усиленно секретировать протеолитический фермент ренин, катализирующий начальный этап образования ангиотензина. Субстратом ферментативного действия ренина является ангиотензиноген — гликопротеин, относящийся к (х₂-глобулинам и со­держащийся в плазме крови и лимфе.

Ренин разрывает в молекуле ангиотензиногена пептидную связь, образованную двумя остатками лейцина, в результате чего освобождается декапептид — ангиотен-зин I, биологическая активность которого незначительна в среде, близкой к нейт­ральной.

Считают, что под влиянием специальной пептидазы, обнаруженной в плазме крови и тканях и ^получившей название ангиотензин I-превращающего фермента (дипептидил-карбоксипептидаза I) из ангиотензина I образуется октапептид ангио­тензин П. Главным местом этого превращения являются легкие.

В 1963 г. В. Н. Орехович и соавт. выделили из почек крупного рогатого скота протео-литический фермент, отличающийся по специфичности действия от всех известных к тому времени тканевых протеаз. Этот фермент отщепляет дипептиды от карбоксильного конца различных пептидов. Исключение составляют пептидные связи, образованные при участии иминогруппы пролина. Фермент был назван карбоксикатепсином. Оптимум его действия на­ходится в среде, близкой к нейтральной. Он активируется ионами хлора и относится к ме-таллоферментам. В. Н. Орехович выдвинул предположение, что именно карбоксикатепсин является тем ферментом, который превращает ангиотензин I (Асп —Apr —Вал —Иле —Вал —Гис-Про — Фен — Гис — Лей) в ангиотезин II, отщепляя от ангиотензина I дипептид Гис —Лей. Учитывая широкую специфичность действия карбоксикатепсина, В. Н. Орехович и сотр. пред­положили возможность участия этого фермента в инактивации антагониста ангиотензина — брадикинина. В 1969—1970 гг. были опубликованы работы, подтверждающие данные положе­ния. Одновременно было доказано, что превращение ангиотензина I в ангиотензин II проис­ходит не только в тканях легких, но и в почках (сейчас уже известно, что карбоксикатепсин имеется практически во всех тканях).

В отличие от совего предшественника (ангиотензина I) ангиотензин II обладает • очень высокой биологической активностью. В частности, ангиотензин II способен стимулировать секрецию надпочечниками альдостерона, который увеличивает реаб-сорбцию натрия в канальцах, а вместе с ним и воды. Объем циркулирующей крови возрастает, давление в артериоле повышается и восстанавливается равновесие си­стемы.

При снижении кровенаполнения предсердий и, возможно, каротидных сосудов реагируют волюморецепторы (объемные рецепторы), их импульс передается на гипо­таламус, где образуется АДГ (вазопрессин). По портальной системе гипофиза этот гормон попадает в заднюю долю гипофиза, концентрируется там и выделяется в кровь. Основной точкой приложения действия АДГ является, по-видимому, стенка дистальных канальцев нефрона, где он повышает уровень активности гиалуронидазы.

Последняя, деполимеризуя гиалуроновую кислоту, повышает проницаемость стенок канальцев. Вода пассивно диффундирует через мембраны клетки вследствие осмоти­ческого градиента между гиперосмотической межклеточной жидкостью организма и гипоосмотической мочой, т. е. АДГ регулирует реабсорбцию свободной воды. Таким образом, АДГ понижает осмотическое давление в тканях организма, а альдостерон повышает его.

Почки имеют также важное значение как инкреторный (внутрисекреторный) орган. Как уже отмечалось, в клетках ЮГА, расположенного в области сосудистого полюса клубочка, образуется ренин. Известно, что ренин через ангиотензин влияет на кро­вяное давление во всем организме. Ряд исследователей считают, что повышенное образование ренина является одной из главных причин развития определенных форм гипертонической болезни.

В почках также вырабатывается эритропоэтин, который стимулирует костномоз­говое кроветворение (эритропоэз). Эритропоэтин — вещество белковой природы. Его биосинтез почками активно происходит при различных стрессовых состояниях — гипоксии, кровопотере, шоке и т. д. В последние годы установлено, что в почках осуществляется также синтез простагландинов, которые способны менять чувстви­тельность почечной клетки к действию некоторых гормонов.

Дата добавления: 2014-12-27