Физиология почки значение для организма. Строение и функции почек человека

Естественными продуктами обмена веществ являются углекислый газ, вода, мочевина, неорганические соли, азотсодержащие продукты и многое другое. Эти вещества, накапливаясь в организме, могут привести к нарушению синтеза ферментов, гормонов, поддержанию гомеостаза.

Водяные пары выводятся через дыхательные пути (через легкие).

Потовые железы помогают удалить остатки воды, соли, мочевину и также тепло. В коже работают сальные железы, которые обеспечивают смазку кожи и защищают её.

К органам выделения относится также и пищеварительный тракт. С калом удаляются не переваренные продукты и плотные отходы.

Главным экскреторным органом являются почки. Они регулируют объем и химический состав крови за счет избирательного выделения из организма воды и солей. Прекращение функции почек приводит организм к гибели через 3-4 недели.

Функции почек делятся на экскреторные -

Поддержание осмолярности плазмы крови на уровне 300 мОсм/кг путем выведения избытка воды.
Поддержание концентрации электролитов плазмы
Поддержание pH плазмы за счет выведения протонов H+ и реабсорбции аниона HCO3
Выведение азотсодержащих продуктов обмена белка - мочевины, мочевой кислоты и креатинина.

и - неэкскреторные -

Образование ренина - факторы регуляции кровяного давления
Образование эритропоэтина - факторов, стимулирующих эритропоэз в красном костном мозге.
Превращение витамина Д в активную форму
Разложение инсулина
Образование простогландина

Экскреторная функция почек осуществляется за счет образования и выведения мочи. При этом происходит процессы фильтрации, реабсорбции и секреции. Все эти процессы направлены главным образом на процесс экскреции.

Моча является стерильным раствором. Уринотерапия - это использование мочи, как лечебного средства. Моча - это водный раствор азотсодержащих соединений и солей. Она обычно прозрачна - янтарного или бледно-желтого цвета. Реакция мочи слабокислая, но pН может колебаться от 4.5 до 8. Плотность = 1,002-1,04. На долю воды в моче приходится 96%, а 4% составляют оргнаические и неорганические вещества плотного остатка.

Среднее количество суточного выделения мочи составляет 1,5 л, в ней содержится 60 г растворенных веществ. 25 г - неорганические вещества и 35 - органические вещества - мочевина, мочевая кислота, креатинин. Постоянное выделение мочи называется полиурией. Временное повышение выделение мочи - диурез. Уменьшение выделения мочи обозначается как олигурия.

Моча образуется в парных органах почках. Почки лежат в забрюшинном пространстве. Каждая почка окружена капсулой, которая ограничивает растяжение почек и препятствует набуханию почек. Это важно для кровообращения почек.

На внутренней стороне располагаются ворота почек, в области ворот находится почечная лоханка с мочеточником, почечная артерия, почечный нерв и выходит почечная вена и лимфатический сосуд. Длина = 10-12 см, ширина = 5-6см, толщина =3-4 см. Верхний полюс почки соответствует уровню 12 ребра, а нижний, на уровне L3. Левая почка располагается на 1,5- 2 см выше правой.

На разрезе видно корковое вещество и мозговое вещество почки.

Мозговое вещество состоит из конической формы пирамид, которые широким основанием направлены к корковому веществу, а суживающим концом, сосочками открывается в лоханку. Для функции почек очень важным является кровоснабжение почек и кровь получает через почечную артерию, которая отходит непосредственно от аорты. Артерия входя в почку делится на междолевые артерии. От них идут дугообразные артерия, далее междольковые артерии, далее приносящие артериолы, участвующие в формировании капиллярных клубочков. Приносящая артериола формирует первичную сеть капилляров, которые затем сливаются в выносящую артериолу и выносящая артериола с диаметром в 2 раза меньше. Выносящая артериола формирует вторичную сеть капидяров, которые окружают канальцевую часть нейтрона. Часть выносящих артериол распадаются не на капиляры, а на прямые тонкие сосуды, идущие параллельно канальцевой части. Уже из вторичной сети капилляров формируются венулы, обеспечивающие отток венозной крови в систему почечных вен.

Структурно-функциональной единицей почки является нефрон.

В состав нефрона входит почечное тельце, которое состоит из петель капилляров, образованной приносящей артериолы(30 - 50 петель капиляров). Этот клубочек окружен капсулой Шумлянского - Боумена. Капсула состоит из висцерального и париетального листков. Между ними образуется просвет, полость, от которой начинается канальцевая часть нефрона представлена проксимальным извитым канальцем, который переходит в проксимальный прямой каналец. Следующей частью является петля Генле - тонкий нисходящий, тонкий восходящий и толстый восходящий отдел, который дальше переходит в дистальный извитой каналец. Далее он переходит в соединительный каналец, коорый переходит в собирательную трубочку.

На вершине почечных пирамид в лоханку. Количество нефронов в каждой почке от 1 млн до 1,2 млн.

Особенность строения почечного тельца. Оно имеет размер около 200 мкм. Клубочек капилляров оказывается вдавленный в двухстенную капсулу. Диаметр выносящей артериоллы в 2 раза меньше. Клубочек капилляров вместе с капсулой образуют структуру почечного фильтра, который отделяет кровь от просвета капсулы, в которой скапливается первичная моча. В структуре почечного фильтра первым элементом будет являться эндотелий капилляров. Особенностью капилляров будет то что крупные отверстия пор эндотелия - 100 нм. Эндотелий лежит на базальной мембране с толщиной 0,2-0,3 мкм. Она построена из фибриллярных нитей, гликопротеинов, которые имеют на себе отрицательный заряд. Эти фибриллярные нити образуют плетения и формируют поры 4 нм. К базальной мембране снаружи прилежит висцеральный листок капсулы, который образован специализированными отросчатыми клетками подоцитами, которые своими выростами соединяются с базальной мембраной. Отростки подоцитов переплетаются и образуются щелевидное пространство, которое имеет толщину 25-30 нм. Между базальной мембраной и подоцитами образованы мезангиальные клетки, которые являются аналогами перицитов для других капилляров. Эти клетки расположены между петлями капилляров, они обладают сократительной функцией, поэтому при сокращении они могут выключать часть капилляров клубочков и менять площадь фильтрующей поверхности. Мезангиальные клетки могут секретировать различные вещества, захватывать иммунные комплексы и вовлекаться в воспалительный процесс в клубочках.

Почки имеют 2 вида нефронов:

Корковые нефроны - короткая петля Генле. Располагаются в корковом веществе. Выносящие капилляры образуют капиллярную сеть, облают ограниченной способностью к реабсорбции натрия. Их в почке насчитывается от 80 до 90%
Юкстамедуллярный нефрон - лежат на границе между корковым и мозговым веществом. Длинная петля Генле, которая уходит глубоко в мозговое вещество. Выносящая артериола в этих нефронах имеет одинаковый диаметр с приносящей. Выносящая артериола образует тонкие прямые сосуды, глубоко проникающие в мозговое вещество. Юкстамедуллярные нефроны - 10-20%, они обладают повышенной реабсорбцией к ионам натрия.

Клубочковый фильтр пропускает веществ с размером 4 нм и не пропускает вещества - 8 нм. По молекулярной массе свободно проходят вещества с молекулярным весом 10000 и постепенно снижается проницаемость по мере увеличения веса до 70000 веществ, которые несут отрицательный заряд. Электронейтральные вещества могут проходить с массой до 100000. Суммарная площадь фильтрующей мембраны 0,4 мм, а общая площадь у человека, а общая площадь 0,8-1 кв м.

У взрослого человека в состоянии покоя через почку протекает 1200 - 1300 мл в минуту. Это будет 25% минутного объема. Фильтруется в клубочках плазма, а не сама кровь. С этой целью употребляется гематокрит.

Если гематокрит 45%, а плазма 55%, то количество плазмы составит = (0,55*1200)=660 мл /мин и количество первичной мочи = 125 мл /мин (20% от плазменного тока). За сутки = 180 л.

Процессы фильтрации в клубочках зависят от трёх факторов:

Градиент давления между внутренней полостью капилляра и капсулой.
Структура почечного фильтра
Площадь фильтрующей мембраны, от которой будет зависеть объемная скорость фильтрации.

Процесс фильтрации относится к процессам пассивной проницаемости, которая осуществляется под действием сил гидростатического давления и в клубочках фильтрационное давление будет складывать из гидростатического давления крови в капиллярах, онкотического давления и гидростатического давления в капсуле. Гидростатическое давление = 50-70 мм рт.ст., т.к. кровь идет прямо из аорты (её брюшной части).

Онкотическое давление - образуемое белками плазмы. Белковые молекулы, крупные, они не соизмеримы с порами фильтра, поэтому пройти через него не могут. Они будут препятствовать процессу фильтрации. Оно будет составлять 30 мм.

Гидростатичесоке давление образовавшегося фильтрата, который находится в просвете капсулы. В первично моче = 20мм.

ФД=Рг-(Р0=Рм)

Рг - гидростатическое давление крови в капиллярах

Ро-онкотическое давление

Рм - давление первичной мочи.

По мере движения крови в капиллярах онкотическое давление растет и фильтрация на определенном этапе прекратится, т.к. оно будет превышать силы способствующие фильтрации.

За 1 минуту образуется 125 мл первичной мочи - 180 л за сутки. Конечной мочи - 1-1,5 л. Происходит процесс реабсорбции. Из 125 мл в конечную мочу попадет 1 мл. Концентрация веществ в первичной моче соответствует концентрации растворенных веществ в плазме крови, т.е. первичная моча будет изотонична плазме. Осмотическое давление в первичной моче и плазме одинаково - 280-300 мОс молей на кг

Скорость клубочковой фильтрации определяется по коэффициенту очищения инулина.

Инулин - это полисахарид, который обладает способностью проходить через почечный фильтр и не подвергается реабсорбции. Он безвреден для организма. Испытуемому вводят инулин в кровь, внутривенно. Через некоторое время определяют концентрацию инулина в плазме. Аналогичная концентрация инулина в первичной моче. Далее у исследуемого определяют количество выведенной конечной мочи и концентрацию инулина в моче(конечной) У нас остается одно неизвестное- объем первичной мочи.

СКФ(мл/мин)= Мин*Vмочи / Пин(концентрация инсулина)

Далее будут происходить процессы реабсорбции . Они осуществляются эпителием канальцевой части и зависят от особенности строения клеток. Проксимальный извитой каналец выстлан клетками кубического эпителия на поверхности которого имеются микроворсинки, щеточная кайма. Одна клетка до 6,5 тысяч ворсинок. Клетки соединены плотными контактами и в то же время между ними образуются боковые межклеточные пространства. В проксимальном прямом канальце ворсинок на клетку становится меньше и клетки укорачиваются. В тонком сегменте петли Генле эпителий почечный уплощается, ворсинки выражены слабо или могут вообще отсутствовать. Длина петель Генле от 2- до 25 мм. В дистальном отделе нефрона клетки становятся кубическими и они образуют короткие и широкие ворсинки. Дистальный извитой каналец имеет длину до 5 мм и в начальной его части расположено плотное пятно (macula dence) - это натриевый рецептор. Дистальный извитой каналец впадает в извитую собирательную трубочку длиной 20 мм. В этих трубочках выделяют P(principal) клетки и эти клетки реагируют на действие антидиуретического гормона, который повышает проницаемость для воды. Еще выделяют вставочные I клетки. Они обнаружены в собирательных трубочках и дистальном извитом канальце. Клетки с липидными включениями - секретируют простогландины, которые могут выделяться и в собирательных трубочках. Процессы реабсорбции осуществляются почечным эпителием и могут проходить как пассивно, так и активно. Пассивная реабсорбция называется обязательной реабсорбцией и она характерна для проксимальных отделов нефрона. А вот активная реабсорбция является факультативной или необязательной. Если пассивная не требует энергозатрат, то активная связана с переносом веществ против концентрационного градиента. В проксимальном извитом канальце из 125 образовавшихся будет всасываться 100 мл, в петле Генле - 7 мл, в дистальном извитом канальце 12 мл. и в собирательных трубочках 5. 1 мл. - конечная моча.

На проксимальную реабсорбцию приходится - 60-80% фильтрата. Всасываются все физиологически ценные электролиты и питательные вещества - глюкоза, аминокислоты, витамины и низкомолекулярные белки. Реабсорбируется мочевая кислота, 2/3 ионов натрия, хлора, магния, кальция, сульфаты, фосфаты, бикарбонаты. Эпителий проксимального канальца могут секретировать органические кислоты, протоны водорода и некоторые лекарственные вещества - пенициллин, сульфаниламиды. Особенностью проксимальной реабсорбции всасываются с эквивалентным количеством воды и поэтому изоосмотичность мочи не нарушается. Натрия проходит через апикальную мембрану по электрохимическому градиенту. Внутри клеток натрий движется по эндоплазматической сети, а из клетки он удаляется активным транспортом натриево-калиевого насоса. Глюкоза поступает в проксимальный каналец в 100 мг в минуту. Перенос глюкозы внутрь клетки происходит с помощью специальных переносчиков и этот процесс натрий зависимый. Этот комплекс протаскивается внутрь клетки. Транспорт глюкозы - вторично активный транспорт. Всасывание глюкозы ограничено наличием переносчика. Если глюкозы выделяется много, при повышении концентрации ее в крови, то глюкозы будет выделяются много и на нее будет не хватать переносчиков. Глюкоза остается в моче и будет выводится во вторичной моче. - > полиурия. Подвергаются всасыванию аминокислоты и в проксимальном отделе они реабсорбируются на 99%. Моча из проксимального извитого канальца поступает в петлю Генле. В нисходящем отделе петли Генле начинается повышение осмотической концентрации мочи, за счет того, что нисзодящее колено петли Генле пропускает воду, но не пропускает вещества. Идет концентрирование мочи в нисзодящем колене, за счет всасывания воды.

Восходящее колено петли Генле проницаемо для осмотически активных веществ, но овду не пропускает и за счет активной работы эпителия вещества переводятся из канальца в интерстициальные просвет, а в восходящем колене давление падает. Моча становится гипотоничной, но в интерстиции повышается осмотическое давление. Поскольку нисходящее и восходящее колено идут очень близко друг от друга, они формируют поворотно-противоточную систему, которая способствует всасыванию из нисходящего колена и всасыванию осмотических веществ из восходящего. В петле Генле происходит дополнительное всасывание воды и веществ - 3-7 мл.

Регуляция почками электролитного баланса.

Жидкостные пространства организма. У здорового взрослого человека, количество воды составляет 60% от веса тела. Вода в теле распределяется в 2х жидкостных пространствах - внутриклеточная жидкость(2/3 - 40% тела) и внеклеточная жидкость - 1/3 - 20% от веса тела. Общий, циркулирующий объем крови составляет 1/3 от объема внеклеточной жидкости. 2/3 - интерстициальная жидкость. Это правило третей. Оно удобно в клинике при расстройстве жидкостных и электролитных расстройств. Мужчина - 70 кг - 40л воды. 25л - внутри клеток. 15л - во внеклеточной жидкости и 5л из внеклеточной жидкости - объем крови. Т.к кровь содержит форменные элементы, величина объема плазмы определяется с помощью гематокрита.

Гематокрит в норме - 0.4-0.45. На плазму будет приходится 0.6-0.55.

Еще есть жидкость, которая содержится в полостях - плевральная, внутриглазная, внутрисуставная и тд. Они в целом составляют величину - 1 л.

В жидкостях находятся электролиты.

Натрий - 135-145 ммол/л

Внутриклеточная жидкость(2/3) Внеклеточная жидкость(1.3)

На увеличение натрия и повышенное потребление воды, почки реагируют натрийурезом и диурезом. Ограничение потребления натрия - антинатрийурез и антидиурез. При интенсивно потоотделении, рвоте, поносе - приводят к интенсивным экстраренальным потерям натрия. Большинство людей потребляет большее количество соли, чем они нуждаются. У больных адиссоновой болезнью - потребление большего количество соли из за больших потерь натрия.

Увеличение выделения натрия с водой наблюдается при:

1. увеличенном объеме жидкости в организме.

2. усиленном поглощении натрия.

3. болезни Аддисона.

4. усиленной потере солей в почках.

Уменьшение выделение натрия с мочой наблюдается при:

1. Отеки разного происхождения.

2. Острая кровопотеря

3. Низкое потребление натрия

4. Лечение минералокортикоидами

5. Усиленная потеря натрия экстраренальными путями

Регуляция выведения натрия.

Регулируется гемодинамическими и физическими факторами. Увеличение перитубулярного капиллярного гидростатического давления и снижение коллоидноосмотического давления, уменьшают реабсорбцию натрия. Понижение перитубулярного гидростатического давления и повышение коллоидноосмотического повышает реабсорбцию натрия и воды. Большое значение представляет собой система - ренин - ангиотензин - альдостерон. Очень важная функция в регуляции натриевого гомеостаза.

Очень важен Юкстагломерулярный аппарат почек . В состав юкстагломерулярного аппарата входит следующий компонент - специализированные эпителиоидные клетки , которые в основном окружают приносящую афферентную артериолу и эти клетки внутри содержат секреторные гранулы с ферментом ренином. Вторым компонентом аппарата является плотное пятно (macula densa ), которое лежит в начальной части дистальной части извитого канальца. Этот каналец подходит к почечному тельцу. Сюда же относят клетки интестиция между выносящей и приносящей артериоллы - клетки околососудистого полюса клубочка. Это экстраклубочковые мезангеальные клетки.

Этот аппарат реагирует на изменение системного кровяного давления, местного клубочкового давления, на повышение концентрации хлористого натрия в дистальных канальцах. Это изменение воспринимается плотным пятном.

Юкстагломерулярный аппарат реагирует на возбуждение симпатической нервной системы.

При всех вышеперечисленных воздействиях начинается усиленное выделение ренина, который непосредственно поступает в кровь.

Ренин - Ангиотензиноген (белок плазмы крови) - Ангиотензин 1 - Ангиотензин 2 (под действием Ангиотензин превращающий фермент, в основном в легких). Ангиотензин 2 - физиологически активное вещество, которое действует в трёх направлениях:

1. Он влияет на надпочечники, которые стимулируют альдостерон

2. На головной мозг(гипоталамус), где стимулирует выработку АДГ и стимулирует центр жажды

3. Оказывает прямое влияние на кровеносных сосуды мышц - сужение

При болезни почек повышается давление. Давление повышается и при анатомическом сужение почечной артерии. Это дает стойкую гипертонию. Влияние ангиотензина 2 на надпочечники, приводит к тому, что альдостерон вызывает задержку натрия в организме, т.к. он в эпителиях почечных канальцев усиливает работу натрие-калиевого насос. Он обеспечивает энергетическую функцию этого насоса. Альдостерон способствует реабсорбции натрия. Он будет способствовать выведению калия. Вместе с натрием идет вода. Задержка воды происходит, т.к. выделяется антидиуретический гормон. Если альдостерона у нас не будет, то начинается потеря натрия и задержка калия. На выведение натрия в почках влияет предсердный натрий - уретический пептид. Этот фактор способствует расширению сосудов, увеличиваются процессы фильтрации и происходит развитие диуреза и натрийуреза.

Конечное действие - уменьшение объема плазмы, снижение периферического сосудистого сопротивление, понижение среднего артериального давления и минутного объема крови.

На выведение натрия почками влияют простогландины и кинины. Простогландин E2 увеличивает выведение почками натрия и воды. Брадикинин как сосудорасширяющее вещество действует аналогично. Возбуждение симпатической системы повышает реабсорбцию натрия и снижает его выделение с мочой. Это эффект связан с сужением сосудов и уменьшением клубочковой фильтрации и с прямым влиянием на всасывание натрия в канальцах. Симпатическая система активирует ренин - ангиотензины - альдостерон.

Калий. Калий свободно фильтруется но 90% всасывается в проксимальном извитом канальце. 10% достигает дистальных отделов нефрона, где происходит наиболее тонкая регуляция содержания калия в моче за счет секреторных процессов. Выделение калия с мочой в прямой зависимости от его концентрации с плазмой. Содержание калия в моче увеличивается, если содержание его в плазме начинает превышать 4 ммол/л. Выведению калия способствует альдостерон, т.к. он способствует его секреции.

При болезни Адиссона в условиях сниженного образования альдостерона может возникнуть резкое повышение содержания калия в крови - гиперкалимия. Она опасна тем, что она вызывает аритмию в сердце. Повышенное содержание калия может вызвать остановку сердца в диастолу. Гиперкалимия сопровождается развитием ацидоза, при опухолях надпочечников и увеличении образования альдостерона концентрация калия в плазме уменьшается. Развивается гипокалимия вместе с метаболическим алкалозом. Гипокалимия приводит к гиперполяризации нервных мембран и возникновению параличей.

Кальций - 900 мг за сутки с молоком и молочными продуктами. Кальций плохо всасывается в кишечнике и 750 мг покидает вместе с каловыми массами, а 150 - выводится с мочой. Уровень его концентрации в плазме - 2,2-2,6.

40% кальция с плазмой связано с белками, 60% находится в ионизированном состоянии.

10% ионизированного кальция образует связи с анионами цитрата, фосфата и карбоната и сульфата. Ионизированный кальций свободно проходит клубочковый фильтр, но в конечной моче остается из 100% поступившего кальция 0,5-2%.

60% кальция реабсорбируется в проксимальном канальце, 20 % в толстом восходящем колене петли Генле и 5-10% реабсорбируется в дистальных трубочках.

Уменьшение содержания кальция в плазме стимулирует выработку парат гормона, а увеличение - тормозит. Парат гормон способствует реабсорбции кальция в петле генле и в дистальных отделах нефрона. На уровень содержания кальция влияет гормон щитовидной железы - кальцитонин. Он способствует выведению кальция с мочой, а по другим данных - уменьшает реабсорбцию кальция в почках.

Магний - 0,75 - 1,0. Содержится главным образом во внутриклеточной жидкости. Большая часть его находится в костях. 20% связан с белками, 80% - ионизированный. Он свободно проходит клубочковый фильтр.

С мочой выделяется 2 г солей магния в сутки. Реабсорбция - 25% в проксимальном сегменте, 65% в петле генле. Очень мало реабсорбируется в дистальном отделе.

Реабсорбция фосфата. Жидкие среды организма содержат органические фосфаты, в форме фосфолипидов и органических эфиров фосфатов. Органические фосфаты - однозамещенные(80%) и 20% двухзамещенные соли фосфорной кислоты.

Почки ежедневно фильтрует 6 г фосфатов, из которых 5,3 подвергаются реабсорбции

5% в петле Генле. Соли фосфорной кислоты - буферная система, которая активно работает в почках.

Паратгормон тормозит всасывание фосфатов в проксимальном сегменте и, таким образом, увеличивает выведение их с конечной мочой. Секреция является активным процессом. С помощью нее происходит удаление веществ, которые не могут пройти через почечный фильтра - краски, контрастное вещество, лекарственные препараты, ионы калия, мочевина, мочевая кислота, креатинин. Все эти вещества могут выводится за счет процессов секреции. Азотсодержащие вещества до 30г. Выводятся с мочей. 90% мочевой кислоты реабсорбируется. Креатинин выводится с мочой в количестве 1,8 г в сутки. Не летучие фрагменты обмена, чужеродные вещества. Появляются аминокислоты, белки в моче.

Почки участвуют в регуляции поддержания pН плазмы крови, которая в норме 7,36-7,44. Величина значения pН - порциальное давление углекислого газа, концентрацией нелетучих кислот и состоянием щелочного резерва. Не летучие кислоты нейтрализуются основаниями щелочного резерва. Почки подвергают их обработке и частично или полностью.

Почечный эпителий способен к активной секреции протонов водорода, причем в проксимальном5 извитом канальце, происходит секреция протонов водорода, по механизму антипорта при всасывании натрия. Протон водорода появляется при диссоциации угольной кислоты. Угольная кислота образуется из углекислого газа и воды под действием карбоангидразы. Затем она диссоциирует на протон водорода и анион карбоната. В канальце протон водорода может взаимодействовать с анионами бикарбоната с образованием угольной кислоты и распад угольной кислоты приводит к появлению воды и углекислого газа. Из канальцевой части происходит реабсорбция воды и углекислого газа, которые поступают в кровь.

В дистальных отделах нефрона секреция протонов водорода осуществляется водородным насосом калий- H- атфаза, причем в дистальных отделах этот процесс связан с затратой энергии. Если калий не выделяется, то протоны водороды накапливаются в крови. Возникает ацидоз. Транспорт и секреция протона водорода в дистальных отделах. Этот процесс осуществляют I клетки.

NH3+H+ -> NH4

Протон водорода превращает в щелочные фосфаты, в щелочные фосфаты кислые.

При абсорбции бикарбоната натрия натрий поглощается, а протон водорода выделяется. Нарушение функций почек может сопровождаться нарушением кислотно-щелочного равновесия.

Значение почек в регуляции водного обмена.

Почки регулируют не только выведение электролитов но и воды.

За сутки фильтруется 180 л первичной мочи. Установлено, что одно и тоже количество солей почки могут выводить в разных объемах воды. Почка может выводить 500 мл мочи с концентрацией 1400 мАСмоль.

Почки могут выводит 23,3 литра с концентрацией 30 мАс молей. Эти цифры отражают два существенных момента. Реабсорбции подвергается 87% воды, если объем конечной сочи 23 литра.

У животных способность к концентрированию еще выше - у крыс 3200 мАс молей, а у степных грызунов - 5000мАСмолей.

Антидиуретический гормон- вазопрессин - выделяется задней долей гипофиза. Он влияет на главные P клетки собирательных трубочек. Под его воздействием в апикальных мембранах происходит увеличение белковых водных каналов, которые называют аквапорины и это увеличивает процессы реабсорбции.

Если на V1 - рецепторы гладких мышц сосудов. Он запускает увеличение кальция, через диацилглицерол и инозилфосфат.

Механизмы регуляции осмотического давления.

Увеличение осмоляльности внеклеточной жидкости приводит к увеличению секреции АДГ, задержка воды в организме, стимулируется центр жажды и мочи будет выделяться мало.

Снижение объема внеклеточной жидкости боль, эмоции, стресс усиливают выработку АДГ, тошнота, рвота, вертикальное положение тела.

Морфий, никотин, барбитураты повышают выработку АДГ, ангиотензин 2 стимулирует выработку АДГ. Уменьшают выработку АДГ - снижение осмотического давления плазмы, увеличение объема внеклеточной жидкости, горизонтальное положение тела и прием алкоголя.

Водный диурез при большом потреблении жидкости и макс. Достигнет через 40 минут. Акт питья жидкости вызывает угнетение образования АДГ. Максимальный водный диурез, который возможен в почках это 16 мл. в минуту. Если водная нагрузка превышает этот предел, то ткани начнут набухать, вода будет задерживаться и наступит отравление водой. Осмотический диурез наступает, когда в канальцевой части нефрона остаются осмотически активные вещества и происходит увеличение выделения мочи.

Манитол - диуретик - не подвергается реабсорбции и поэтому его назначении вызывает осмотический диурез.

Выведение мочи.

Перистальтическое сокращение мочеточника. Начинаются в почечной лоханке и частота от 1 сокращения за 10 секунд, до 1 сокращения в 2-3 минуты. Скорость волны 3 см в секунду. Симпатическая угнетает выведение мочи, а парасимпатическая увеличивает.

Содержится большое количество болевых рецепторов и при их закупорке возникают боли - почечная колика. При этом возникает уретроренальный рефлекс, который тормозит образование мочи в почках.

Косое вхождение в области треугольника, способствует пережатию в отсутствии перистальтики. Медленное поступление мочи по мочеточникам обеспечивает медленное нарастание внутрипузырного давления и гладким мышцам пузыря присуще свойство пластического тонуса, при котором происходит приспособления к объему мочи.

Первые ощущении мочевого пузыря при скоплении 150 мл мочи. Нормальный объем мочевого пузыря взрослого - 300-400 мл. Мочевой пузырь имеет 2 сфинктера, внутренний гладкомышечный и наружный поперечно полосатый.

Оба сфинктера находятся в состоянии тонуса. При растяжении мочевого пузыря вызывает возбуждение парасимпатических центров 2-4 крестцовых сегментов. Спинного мозга. Это приводит к понижению тонуса сфинктера и вызывает его расслабление, а к мышцам мочевого пузыря идет сигнал для их сокращения

Наружный сфинктер находится под контролем головного мозга.

ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ

В процессе жизнедеятельности в организме человека и животных образуются значительные количества продуктов распада органических соединений, часть которых не используется клетками. Эти продукты распада обязательно должны быть удалены из организма.

Конечные продукты обмена веществ, выделяемые организмом, называются экскретами, а органы, выполняющие выделительные функции, экскреторными или выделительными. К выделительным органам человека и животных относят легкие, желудочно-кишечный тракт, кожу, почки.

Легкие - способствуют выделению в окружающую среду углекислого газа (СО 2) и воды в виде паров (около 400 мл в сутки).

Желудочно-кишечный тракт выделяет незначительное количество воды, желчных кислот, пигментов, холестерина, некоторые лекарственные вещества (при поступлении их в организм), соли тяжелых металлов (железо, кадмий, марганец) и непереваренные остатки пищи в виде каловых масс.

Кожа выполняет экскреторную функцию за счет наличия потовых и сальных желез. Потовые железы выделяют пот, в состав которого входят вода, соли, мочевина, мочевая кислота, креатинин и некоторые другие соединения.

Основным же органом выделения являются почки, которые выводят с мочой большую часть конечных продуктов обмена, главным образом содержащих азот (мочевину, аммиак, креатинин и др.). Процесс образования и выделения мочи из организма называется диурезом.

ФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК

Почкам принадлежит исключительная роль в поддержании нормальной жизнедеятельности организма. Главная функция почек - выделительная. Они удаляют из организма продукты распада, излишки воды, солей, вредные вещества и некоторые лекарственные препараты. Почки поддерживают на относительно постоянном уровне осмотическое давление внутренней среды организма за счет удаления излишка воды и солей (главным образом, хлорида натрия). Таким образом, почки принимают участие в водно-солевом обмене и осморегуляции.

Почки наряду с другими механизмами обеспечивают постоянство реакции крови (рН крови) за счет изменения интенсивности выделения кислых или щелочных солей фосфорной кислоты при сдвигах реакции крови в кислую или щелочную сторону.

Почки участвуют в образовании (синтезе) некоторых веществ, которые они же впоследствии и выводят. Почки осуществляют секреторную функцию. Они обладают способностью к секреции органических кислот и оснований, ионов К + и Н + . Установлено участие почек не только в минеральном, но и в липидном, белковом и углеводном обмене.

Таким образом, почки, регулируя величину осмотического давления в организме, постоянство реакции крови, осуществляя синтетическую, секреторную и экскреторную функции, принимают активное участие в поддержании постоянства состава внутренней среды организма (гомеостаза).

Строение почек. Для того чтобы яснее представить работу почек, необходимо познакомиться с их строением, так как функциональная активность органа тесно связана с его структурными особенностями. Почки располагаются по обеим сторонам поясничного отдела позвоночника. На внутренней их стороне имеется углубление, в котором находятся сосуды и нервы, окруженные соединительной тканью. Почки покрыты соединительнотканной капсулой. Размеры почки взрослого человека около 11х5 см, масса в среднем равна 200-250 г.

На продольном разрезе почки различают 2 слоя: корковый - темно-красный и мозговой - более светлый (рис. 1).

Рис. 1. Строение почки. А - общий вид; Б - увеличенный в несколько раз участок почечной ткани; 1 - капсула почечного клубочка;

2 - извитой каналец первого порядка; 3 - петля нефрона; 4 - извитой каналец второго порядка; 5 - собирательная трубка.

При микроскопическом изучении структуры почек млекопитающих видно, что они состоят из большого количества сложных образований, так называемых нефронов. Нефрон является структурно-функциональной единицей почки. Количество нефронов варьирует в зависимости от вида животного. У человека общее число нефронов в почке достигает в среднем 1 млн.

Нефрон представляет собой длинный каналец, начальный отдел которого в виде двустенной чаши окружает артериальный капиллярный клубочек, а конечный - впадает в собирательную трубку.

В нефроне выделяют следующие отделы: 1) почечное (мальпигиево) тельце состоит из сосудистого клубочка и окружающей его капсулы почечного клубочка (Шумлянского-Боумена) (рис. 2);

Рис. 2. Схема строения почечного тельца. 1 - приносящий сосуд; 2 - выносящий сосуд; 3 - капилляры клубочка;

4 - полость капсулы; 5 - извитой каналец; 6 - капсула.

2) проксимальный сегмент включает извитую (извитой каналец первого порядка) и прямую части (толстый нисходящий отдел петли нефрона (Генле); 3) тонкий сегмент петли нефрона; 4) дистальный сегмент, состоящий из прямой (толстый восходящий отдел петли нефрона) и извитой части (извитой каналец второго порядка). Дистальные извитые канальцы открываются в собирательные рубки (рис.3).

Рис. 3. Схема строения нефрона (по Смиту).

1 - клубочек; 2 - проксимальный извитой каналец; 3 - нисходящая часть петли нефрона; 4 - восходящая часть петли нефрона;

5 - дистальный извитой каналец; б - собирательная трубка. В кружочках - схема строения эпителия в различных частях нефрона.

Различные сегменты нефрона располагаются в определенных зонах почки. В корковом слое находятся сосудистые клубочки, элементы проксимального и дистального сегментов. В мозговом веществе располагаются элементы тонкого сегмента канальцев, толстые восходящие колена петель нефрона и собирательные трубки.

Собирательные трубки, сливаясь, образуют общие выводные протоки, которые проходят через мозговой слой почки к верхушкам сосочков, выступающим в полсть почечной лоханки. Почечные лоханки открываются в мочеточники, которые в свою очередь впадают в мочевой пузырь.

Кровоснабжение почек. Почки получают кровь из почечной артерии – одной из крупных ветвей аорты. Артерия в почке делится на большое количество мелких сосудов – артериол, приносящих кровь к клубочку (приносящая артериола), которые затем распадаются на капилляры (первая сеть капилляров). Капилляры сосудистого клубочка, сливаясь, образуют выносящую артериолу, диаметр которой в 2 раза меньше диаметра приносящей. Выносящая артериола вновь распадается на сеть капилляров, оплетающих канальцы (вторая сеть капилляров).

Таким образом, для почек характерно наличие двух сетей капилляров: 1) капилляры сосудистого клубочка; 2) капилляры, оплетающие почечные канальцы.

Артериальные капилляры переходят в венозные. В дальнейшем они, сливаясь в вены, отдают кровь в нижнюю полую вену.

Давление крови в капилляры сосудистого клубочка выше, чем во всех капиллярах тела. Оно равно 9,332-11,299 кПа (70-90 мм рт.ст.), что составляет 60-70% от величины давления в аорте. В капиллярах, оплетающих канальцы почки, давление невелико – 2,67-5,33 кПа (20-40 мм рт.ст.).

Через почки вся кровь (5-6 л) проходит за 5 мин. В течение суток через почки протекает около 1000-1500 л крови. Такой обильный кровоток позволяет полностью удалить все образующиеся ненужные и даже вредные для организма вещества.

Лимфатические сосуды почек сопровождают кровеносные сосуды, образуя у ворот почки сплетение, окружающее почечную артерию и вену.

Иннервация почек. Почки хорошо иннервируются. Иннервация почек (эфферентные волокна) осуществляется преимущественно за счет симпатических нервов (чревные нервы). Парасимпатическая иннервация почек (блуждающие нервы) выражена незначительно. В почках обнаружен рецепторный аппарат, от которого отходят афферентные (чувствительные) волокна, идущие главным образом в составе симпатических нервов. Большое количество рецепторов и нервных волокон обнаружено в капсуле, окружающей почки.

В последнее время изучение иннервации почек привлекает особое внимание в связи с проблемой их пересадки.

Юкстагломерулярный комплекс. Юкстагломерулярный, или околоклубочковый, комплекс состоит в основном из миоэпителиальных клеток, располагающихся главным образом вокруг приносящей артериолы клубочка и секретирующих биологически активное вещество - ренин.

Юкстагломерулярный комплекс участвует в регуляции водно-солевого обмена и поддержании постоянства артериального давления.

Секреция ренина находится в обратной зависимости от количества крови, притекающей по приносящей артериоле, и от количества натрия в первичной моче. При уменьшении количества притекающей к почкам крови и снижении в ней содержания солей натрия выделение ренина и его активность возрастают.

При некоторых заболеваниях почек увеличивается секреция ренина, что может привести к стойкому повышению величины артериального давления и нарушению водно-солевого обмена в организме.

Почка - паренхиматозный, наиболее сложно устроенный орган в мочевой системе. Структурно-функциональными единицами ее являются нефроны, которые, в процессе образования мочи, обеспечивают все основные функции органа. К ним относятся: регуляция водно-электролитного баланса организма; задержка жизненно важных веществ, таких как белок и глюкоза; поддержание кислотно-основного баланса; экскреция продуктов обмена, водорастворимых токсинов, лекарств; регуляция осмотического и кровяного давления, эритро-поэза; эндокринная функция.

Регуляция водно-электролитного баланса организма. Почки позволяют человеку есть и пить в соответствии с его привычками без изменения состава жидкостных и электролитных параметров организма.

Кровоснабжение почек в норме составляет 20 % от сердечного выброса. Примерно 99 % почечного кровотока приходится на корковый и 1 % - на мозговой слой почек. Большинство нефронов расположено в корковом, наружном слое органа. Мозговой, внутренний слой почки содержит специализированные нефроны в юкстамедуллярной области, лежащей на границе мозгового слоя. Эти нефроны обладают высокой концентрационной способностью, механизм которой будет рассмотрен ниже.

Почка - поистине уникальный орган, имеющий два капиллярных бассейна, состоящих из двух типов капилляров: клубочковых, находящихся под высоким

давлением и осуществляющих фильтрацию, и околоканальцевых (паратубуляр-ных), с низким давлением. Все это позволяет фильтровать и реабсорбировать большие объемы жидкости.

Нефрон - структурно-функциональная единица почки. Каждая почка содержит около миллиона нефронов. Нефрон состоит из клубочка и канальцев (рис. 2.6). Канальцы разделены на следующие отделы: проксимальный каналец, петля мозгового слоя (петля Генле) и дистальный каналец, впадающий в собирательную трубку. Моча образуется в результате трехфазного процесса: 1) простой фильтрации; 2) избирательной реабсорбции; 3) пассивной реабсорбции и экскреции.

Фильтрация происходит через полупроницаемую стенку капилляров клубочка, которая в основном непроницаема для белков и крупных молекул. Таким образом, фильтрат не содержит белка и клеточных элементов. Клубоч-ковый фильтрат формируется путем продавливания крови через капилляры клубочков. Движущей силой фильтрации является гидростатическое давление, которое регулируется приносящей и выносящей артериолами и обеспечивается артериальным давлением. Каждую минуту фильтруется около 20 % почечного

плазмотока (125 мл/мин), что равняется скорости клубочковой фильтрации.

Для сохранения относительно постоянных величин почечного кровотока и скорости клубочковой фильтрации в клубочках поддерживается достаточно постоянное гидростатическое давление. При изменении артериального давления происходит сокращение или расширение афферентной и эфферентной артериол - сосудов мышечного типа, входящих и выходящих из каждого клубочка. Этот процесс называется ауторе-гуляцией.

Ауторегуляция скорости клубочко-вой фильтрации достигается посредством саморегуляции почечного кровотока и механизма обратной связи, известного как клубочково-канальцевое равновесие.

Клубочково-канальцевое равновесие. При уменьшении скорости клубочко-вой фильтрации происходит снижение тока жидкости в канальцах и увеличивается время реабсорбции ионов натрия и хлора. Уменьшение количества ионов натрия и хлора, достигающих дисталь-ного канальца, ведет к снижению сопротивления афферентных артериол

Рис. 2.6. Образование и выведение мочи:

1 - почечная лоханка; 2 - большие чашки; 3 - малые чашки; 4 - пиелоуретеральный сегмент; 5 - мочеточник; 6 - капсула; 7 - тельце почки; 8 - проксимальный извитой каналец; 9 - дистальный извитой каналец; 10 - собирательная трубочка;

11 - петля нефрона; 12 - решетчатое поле почечного сосочка

и сопровождается повышением почечного кровотока. При этом усиливается секреция ренина из юкстагломерулярного аппарата, что стимулирует выброс ангиотензина II, вызывающего сокращение эфферентных артериол. Повышение гидростатического давления в капиллярах клубочков возвращает скорость клубочковой фильтрации к ее нормальным значениям.

Юкстагломерулярный комплекс состоит из клеток плотного пятна (macula densa) - юкстагломерулярных клеток, являющихся специализированным эпителием дистального канальца, чувствительного к концентрации ионов натрия и способного влиять на клетки гладкой мускулатуры стенок афферентной и эфферентной артериол. Клетки macula densa также секретируют ренин - фермент, конвертирующий сывороточный белок ангиотензиноген в ангиотензин I. Впоследствии ангиотензин-превращающий фермент, который образуется в небольших количествах в легких, проксимальных канальцах и других тканях, превращает ангиотензин I в ангиотензин II, вызывающий вазоконстрикцию и повышающий артериальное давление. Ангиотензин II также стимулирует кору надпочечников, повышая секрецию альдостерона, который в свою очередь вызывает задержку воды и натрия, увеличивая объем циркулирующей крови.

Приведенная схема поддержания клубочково-канальцевого равновесия представляет собой систему отрицательной обратной связи. Другими словами, начальным стимулом системы является падение объема циркулирующей крови, приводящее к снижению перфузионного давления почек. Когда объем циркулирующей крови, перфузия почек и скорость клубочковой фильтрации восстановились, система отвечает снижением или выключением ответа на исходный стимул.

Селективная, или пассивная, реабсорбция. Функция почечных канальцев - селективная реабсорбция 99 % клубочкового фильтрата. Проксимальный каналец абсорбирует 60 % всех растворенных веществ, в том числе 100 % глюкозы и аминокислот, 90 % бикарбоната и 80-90 % неорганического фосфора и воды.

Реабсорбция происходит посредством активного и пассивного транспорта. Активный транспорт требует энергии для перемещения веществ против электрохимического или концентрационного градиента. Это основная детерминанта потребления кислорода почками. Посредством пассивного транспорта происходит реабсорбция веществ по электрохимическому и концентрационному градиентам или по градиенту давлений.

В основном реабсорбция осуществляется посредством активного транспорта веществ и свободного перемещения воды по принципу осмоса. При активной реабсорбции веществ происходит снижение их концентраций и, следовательно, падение осмотической активности в просвете канальца. Затем из-за присутствия осмотических сил вода перемещается из канальца в интерстиций, где концентрация осмотически активных веществ выше.

Петля Генле - это часть канальца, погружающаяся, или «изгибающаяся», из коркового слоя в мозговой (нисходящее колено) и затем возвращающаяся в кору почек (восходящая колено). Именно в этой части канальца моча при необходимости концентрируется. Это возможно благодаря высокой концентрации веществ в интерстиции мозгового слоя, которая поддерживается за счет наличия «противоточно-поворотной системы». Противоточно-поворотная система

поддерживает высокий осмотический градиент интерстиция мозгового слоя, что позволяет почкам концентрировать мочу. Петля Генле - это противоточ-но-поворотный множитель, а vasa recta (отдел перикапиллярной системы, входящий в мозговой слой в области высокой концентрации абсорбированных из первичной мочи веществ) - это противоточно-поворотный обменник, механизм которого описан ниже.

Функции различных частей петли Генле:

Нисходящее колено петли Генле относительно непроницаемо для растворенных веществ и хорошо проницаемо для воды, перемещаемой из канальца по осмотическому градиенту: жидкость в канальце становится гиперосмолярной.

Тонкий сегмент восходящего колена петли Генле практически непроницаем для воды, но в то же время проницаем для растворенных веществ, особенно ионов натрия и хлора, которые перемещаются по концентрационному градиенту из просвета канальца, жидкость в котором вначале становится изотонич-ной, а затем гипотоничной по мере выхода из нее ионов. Мочевина, абсорбировавшаяся в интерстиций мозгового слоя почки из собирательной трубки, диффундирует в восходящее колено. Это поддерживает концентрацию мочевины в интерстиции мозгового слоя, играя важную роль в процессе концентрации мочи.

Толстый сегмент восходящего колена петли Генле и начальный отдел дис-тального канальца непроницаемы для воды. Однако здесь происходит активный транспорт ионов натрия и хлора из просвета канальца, вследствие чего жидкость этого отдела канальца становится крайне гипотоничной.

Дистальный каналец и собирательная трубка: конечная концентрация мочи зависит от количества антидиуретического гормона, секретируемого задней долей гипофиза. В присутствии антидиуретического гормона дистальный каналец и собирательная трубка становятся проницаемыми для воды. При прохождении собирательной трубки через мозговой слой с высокой интерстициаль-ной концентрацией веществ вода выходит из просвета трубки и формируется концентрированная моча. При отсутствии антидиуретического гормона стенки дистального канальца становятся непроницаемыми для воды; таким образом формируется большое количество разведенной мочи.

Имеется тесная связь между гипоталамусом и задним гипофизом. В гипоталамусе присутствуют клетки-осморецепторы, чувствительные к изменению осмотического давления крови. При высоком потреблении воды наблюдается снижение осмотического давления крови, а при ее дефиците, соответственно, идет обратный процесс. При повышении осмотического давления крови нервные импульсы из гипоталамуса стимулируют задний гипофиз и усиливают секрецию антидиуретического гормона. В результате выработки антидиуретического гормона снижается потеря воды почками, так как она реабсорбируется в собирательных трубках.

Vasa Recta взаимодействует с петлей Генле посредством сложного механизма, направленного на концентрацию мочи путем противоточно-поворотного обмена. При отсутствии vasa recta высокая концентрация веществ в мозговом слое вымывалась бы током крови. Вещества диффундируют из сосудов, несущих кровь прямо в корковый слой и в сосуды, спускающиеся в мозговой слой,

в то время как вода делает противоположное: движется из нисходящих сосудов в восходящие. Эта система посредством подобного шунта позволяет веществам и воде рециркулировать внутри мозгового слоя.

Поддержание кислотно-основного состояния. Легкие и почки в совокупности поддерживают рН крови и внеклеточной жидкости в пределах 7,35-7,45 (34- 46 нмоль/л - концентрация Н+). Углекислый газ (СО 2), растворенный в крови, является кислотой и элиминируется легкими. Почки же удаляют связанную кислоту посредством трех процессов: канальцевой секреции кислоты, клубоч-ковой фильтрации буферов, связанных с Н+, и образования аммиака.

1. Канальцевая секреция кислоты: бикарбонат натрия фильтруется в клубочке, реабсорбируясь затем в проксимальном канальце. Натрий абсорбируется посредством Na+/Н+-ионной помпы, обменивая Na+ на Н+-ионы на мембранах эпителия проксимального канальца.Na+/К+-помпа продвигает натрий через клетку из первичной мочи в обмен на калий.

2. Клубочковая фильтрация буферов, связанных с Н+:

А. Основная часть фильтруемого бикарбоната реабсорбируется (90 % в проксимальном канальце). Н+, высвобожденный при канальцевой секреции кислоты (см. выше), соединяясь с бикарбонатом (HCO 3), формирует углекислоту:

Карбоангидраза, присутствующая в клетках проксимального канальца, катализирует реакцию расщепления угольной кислоты на СО 2 и Н 2 О. СО 2 диффундирует в эпителиальную клетку и в присутствии карбоангидразы образует углекислоту. Последняя ионизируется до Н+ и НСО 3 . Н+ затем выкачивается из клетки в просвет канальца Na+/Н+-помпой, а натрий возвращается в плазму Na+/К+-помпой (см. выше); вода же абсорбируется пассивно.

B. Другие буферы, включая неорганический фосфат (НРО 3), ураты и ионы креатинина, в дистальном отделе нефрона экскретируются в мочу как кислоты, если они связаны с Н+.

3. Аммиак (NH 3) образуется ферментативно из глутамина и других аминокислот и секретируется в канальцы нефрона. Аммиак в сочетании с секретирован-ным в мочу Н+-ионом формирует недиффундирующий аммиак-ион (NH 4 -), выводимый с мочой.

Экскреция продуктов метаболизма. Фильтрация их происходит во время продвижения крови по клубочку. Некоторые ненужные организму вещества и чужеродные субстанции, например лекарственные препараты, не могут быть выведены из организма путем фильтрации. Такие вещества секретируются в канальцы нефрона и выделяются из организма с мочой.

Гормоны и почки. Ренин повышает продукцию ангиотензина II, высвобождаемого при снижении внутрисосудистого объема, например при кровопотере или дегидратации. Это ведет к:

■ констрикции эфферентных артериол для поддержания скорости клубоч-ковой фильтрации за счет повышения фильтрационного давления в клубочке;

■ выбросу альдостерона из коркового вещества надпочечников;

■ повышению секреции антидиуретического гормона задней долей гипофиза;

■ положительному инотропному действию на сердце и артериальной вазо-констрикции.

Альдостерон усиливает реабсорбцию ионов натрия и воды в дистальном канальце и собирательной трубочке, где Na+ обменивается на К+ и ионы водорода специфическими клеточными помпами. Секреция альдостерона усиливается при снижении концентрации Na+ в сыворотке крови. Это может произойти, например, при потере большого объема желудочного сока, так как желудочный сок содержит значительное число ионов натрия, хлора, водорода и калия. Следовательно, невозможно корригировать возникающий алкалоз и гипокалиемию без предварительного возмещения ионов натрия физиологическим раствором.

Предсердный натрийуретический пептид секретируется при повышении давления в предсердиях, например при сердечной недостаточности или жидкостной перегрузке. Предсердный натрийуретический пептид приводит к повышению потерь натрия, хлоридов и воды преимущественно за счет повышения скорости клубочковой фильтрации.

Антидиуретический гормон повышает проницаемость стенок дистального канальца и собирательной трубки для воды и таким образом концентрирует мочу. С другой стороны, при сниженной секреции антидиуретического гормона формируется значительное количество «разведенной» мочи. Подобная ситуация возникает преимущественно при падении концентрации натрия в плазме крови после потребления больших объемов воды. Снижение уровня натрия контролируется осморецепторами. При кровопотере или дегидратации гормоны взаимодействуют между собой, что играет роль в поддержании нормального внутрисосудистого объема.

К другим веществам, синтезируемым почками, относятся 1,25-дигидрок-си-витамин D (наиболее активная форма витамина D), обеспечивающий абсорбцию кальция из кишечника, и эритропоэтин, стимулирующий продукцию эритроцитов. Продукция этих веществ снижается при почечной недостаточности.

Физиология мочевыделения. Образующаяся в почечных канальцах моча выделяется в почечную чашечку, а затем в фазе ее систолы попадает в почечную лоханку. Последняя постепенно заполняется мочой, и по достижении порога раздражения возникают импульсы от барорецепторов, сокращается мускулатура почечной лоханки, раскрывается просвет мочеточника и моча благодаря сокращениям его стенки продвигается в мочевой пузырь.

Функция нижних мочевыводящих путей состоит из двух фаз - накопления мочи (резервуарная функция) и ее эвакуации. При этом отмечается определенный, но равномерный режим работы мочевого пузыря и запирательного аппарата, то есть чередование между его заполнением и опорожнением. При физиологических условиях заполнение мочевого пузыря происходит подсознательно и очень медленно (у взрослого человека в течение 2-4 часов), а эвакуация осуществляется по желанию и заканчивается в течение 20-30 секунд. У ребенка до 1,5-2 лет мочеиспускание рефлекторное. Во время роста, с развитием проводящих путей между центрами спинного мозга и головным мозгом, мочеиспускание становится контролируемым.

Процессы накопления и эвакуации мочи обеспечиваются определенными анатомическими образованиями и составляют единую функциональную систему. Удержание мочи обеспечивают следующие образования: шейка мочевого пузыря и проксимальная уретра, часто рассматриваемая как внутренний сфинктер (или гладкомышечный сфинктер мочевого пузыря), наружный сфинктер (или поперечно-полосатый сфинктер уретры), мышцы тазового дна. Накопление мочи обеспечивается мышцами мочевого пузыря. Функционально процесс удержания мочи связан со сложным комплексом физиологических механизмов как запирательного аппарата, так и мочевого пузыря, что обеспечивается рефлекторными актами и чисто механическими компонентами.

Для лучшего понимания нормальной функции и дисфункции нижних мочевых путей необходимо изложить особенности их нервной регуляции. Афферентная иннервация мочевого пузыря и уретры осуществляется за счет рецепторов, чувствительных к болевому, температурному и прессорному воздействию. Чувствительные рецепторы имеются во всех слоях мочевого пузыря, но наибольшее их количество расположено в области треугольника Льето. Выделяются резко специализированные рецепторы мочевого пузыря, реагирующие на быстрые изменения его объема, и окончания, воспринимающие медленные изменения внутреннего давления. По степени адаптации к наполнению различают фазные и тонические рецепторы мочевого пузыря. Важную роль в акте мочеиспускания играют рецепторы, заложенные в стенке уретры, особенно в ее проксимальном отделе, а также чувствительные рецепторы поперечно-полосатых мышц уретры и промежности.

Все нервные импульсы, генерируемые в нижних мочевыводящих путях, поступают в центральные отделы нервной системы, за счет чего осуществляется координированный акт мочеиспускания. К нервным центрам относятся:

■ интрамедиолатеральные клетки стволов и клетки вентральных рогов серого вещества сакрального отдела спинного мозга;

■ ретикулярная формация ствола мозга;

■ мозжечок, который получает нервные импульсы от детрузора и мышц тазового дна через спиноцеребеллярный тракт;

■ передняя группа ядер гипоталамуса;

■ базальные ганглии, образования стволовой клетки мозга: хвостатое ядро, чечевицеобразное ядро, черная субстанция, красное ядро;

■ зрительные бугры (неспецифические таламические ядра, которые расположены во внутреннем слое);

■ кора головного мозга - является центром координации акта мочеиспускания. Эфферентная система регуляции акта мочеиспускания начинается от коры

головного мозга, причем корковые центры регуляции акта мочеиспускания - понятие функционально-динамическое, имеющее, помимо постоянного анатомического представления, многочисленные условно-рефлекторные связи. Из клеток 5-го слоя коры больших полушарий возникают нисходящие волокна, идущие к субкортикальным образованиям и дальше к спинному мозгу. Однако считается, что нет убедительных доказательств наличия прямого кортикоспи-нального пути, а существуют многочисленные короткие пути и промежуточные пункты.

В медиальной ретикулярной формации начинаются аксоны, проходящие через вентральный ретикулоспинальный путь к спинным центрам мочеиспускания. Спинномозговые центры мочеиспускания располагаются в тора-колюмбальном и сакральном отделах спинного мозга, что соответствует парасимпатическим и симпатическим участкам вегетативной нервной системы. Моторные преганглионарные симпатические нейроны начинаются в клетках, которые локализуются в интермедиолатеральных ядрах сегментов от Th 12 до L 2, и участвуют в формировании чревных нервов и ганглиев чревного сплетения. Преганглионарные волокна проходят через ганглии паравертебрального ствола и в составе чревного нерва заканчиваются в узлах пузырных сплетений. Постганглионарные волокна направляются к детрузору, шейке мочевого пузыря и треугольнику Льето. Адренергические рецепторы размещаются в нижних мочевыводящих путях неравномерно: α-адренорецепторы преобладают в области шейки мочевого пузыря, проксимальной уретры, предстательной железе; Р-адренергические рецепторы располагаются в области тела мочевого пузыря. Рецепторы высвобождают адренергические нейромедиаторы (норад-реналин и адреналин). В мочевой системе преобладаютα1А- и α1D -адрено-рецепторы. На рис. 2.7 представлена локализация адренорецепторов в мочевом пузыре, простате и уретре.

Парасимпатические эфферентные группы, идущие к нижним мочевым путям, начинаются клеточными телами в сакральных парасимпатических ядрах (интермедиалатеральном сером веществе) от S2-S4 сегментов. Моторные волокна через вентральный корешок и далее в составе тазовых и подчревных нервов направляются к пузырному сплетению. Холинергиче-ские рецепторы преобладают в области тела мочевого пузыря и почти не встречаются в проксимальной уретре.

Возбуждение парасимпатической нервной системы ведет к сокращению детрузора. Возбуждение симпатической нервной системы вызывает неоднозначные функциональные изменения. Так, моторный β-адренер-гический эффект вызывает расслабление детрузора, раскрытие устьев мочеточников; α -адренергическое влияние вызывает сокращение три-гональной мышцы и интрамуральной мускулатуры мочеточников, повышает тонус области внутреннего сфинктера и проксимальной уретры.

Рис. 2.7. Локализация адренорецепторов в мочевом пузыре, простате и уретре: 1 - β-адренорецепторы; 2 - мочевой пузырь; 3 -α -адренорецепторы; 4 - предстательная железа; 5 - проксимальная уретра

Таким образом, суммарное действие симпатической иннервации на нижние мочевыводящие пути заключается в постоянном поддержании тонуса внутреннего сфинктера и проксимальной уретры, раскрытии устьев мочеточников, расслаблении детрузора по мере наполнения мочевого пузыря. Прекращение симпатического влияния совпадает с активацией рефлекса мочеиспускания.

Помимо симпатической и парасимпатической иннервации акт мочеиспускания регулирует и соматическая нервная система. Эфферентные нейроны, идущие от серого вещества переднего рога S2-S4 сегментов спинного мозга через срамное сплетение и срамной нерв, заканчиваются в области поперечнополосатого наружного сфинктера и в мускулатуре тазового дна.

Акт мочеиспускания обеспечивается за счет сложной рефлекторной регуляции центральной и периферической нервной системы. Рефлекторные механизмы скоординированы во времени. Активность рефлекса отражает сумму всех возбуждающих и тормозящих нервных импульсов, воздействующих на аппарат нижних мочевыводящих путей.

Акт мочеиспускания осуществляется следующим образом. Сокращающийся m. detrusor urinae выжимает мочу из мочевого пузыря в мочеиспускательный канал, открывающийся благодаря расслаблению своих сфинктеров: непроизвольного (m. sphincter vesicae) и произвольного (m. sphincter urethrae). При этом у мужчин происходит также расслабление мышечной части предстательной железы, выполняющей функции третьего (непроизвольного) сфинктера. Закрытие мочевого пузыря происходит при расслаблении m. detrusor и сокращении названных сфинктеров.

Возбуждение центра мочеиспускания вызывает импульсацию в парасимпатических волокнах тазовых внутренностных нервов (nn. splanchnici pelvici), а мышца наружного сфинктера иннервируется соматическим нервом - ветвью полового нерва (n. pudendus).

Движение мочи по мочеиспускательному каналу играет важную роль в акте мочеиспускания: оно рефлекторно по афферентным волокнам полового нерва стимулирует сокращение мочевого пузыря. Поступление мочи в задние отделы мочеиспускательного канала и его растяжение способствуют сокращению мышцы мочевого пузыря. Передача афферентных и эфферентных импульсов этого рефлекса осуществляется по подчревному нерву (n. hypogastricus).

Почки обеспечивают постоянство среды, необходимой для функционирования клеток организма. Они регулируют водно-солевой баланс, кислотно-щелочное состояние, выделяют продукты азотистого обмена и чужеродные вещества.

Клубочковая фильтрация

Клубочковая фильтрация является начальным этапом мочеобразования. В просвет боуменовой капсулы поступает моча или т.н. «безбелковый ультрафильтрат» плазмы. В ультрафильтрат попадает лишь небольшое количество белка с низкой молекулярной массой (до 50 000 Да), большая часть которого реабсорбируется в проксимальных канальцах. Ультрафильтрат в клубочках образуется со скоростью 120-130 мл/мин или около 180 л в сутки. Образование свободного от форменных элементов и белков крови ультрафильтрата зависит прежде всего от гидростатического давления в клубочковых капиллярах, создаваемого работой сердца. Величина эффективного фильтрационного давления невелика. Гидростатическому давлению в клубочках, которое остается неизменным на всем протяжении клубочкового капилляра, противодействуют онкотическое давление плазмы внутри капилляра и гидростатическое давление в боуменовой капсуле (или проксимальном канальце). В обеспечении высокой скорости клубочковой фильтрации (СКФ) имеет значение проницаемость фильтрующей мембраны и площадь поверхности, доступной для фильтрации. СКФ рассчитывается с учетом уровня креатинина в сыворотке крови по формуле Кокрофта-Голта у взрослых и по или формуле Филлера с учетом уровня цистатина С в крови (таблица 1.1). У новорожденных из-за малого диаметра и меньшей фильтрующей поверхности клубочков СКФ значительно меньше, чем у взрослых, и равняется 20-30 мл/мин. У взрослых такой уровень СКФ свидетельствовал бы о тяжелой степени прогрессирующего (склерозирующего) процесса в почках, т.е. о хронической болезни почек (ХБП) 4 степени. Далее в течение первого года жизни СКФ повышается и достигает нормального уровня взрослого.

Таблица 1.1. Нормативы сывороточного креатинина, цистатина С и СКФ в зависимости от возраста

Возраст	Креатинин		Цистатин С, мг/л	СКФ, мл/мин/1.73м 2
Возраст	µмоль/л	мг/дл	Цистатин С, мг/л	СКФ, мл/мин/1.73м 2
3 дня	80-130	0,8-1,5	1,2-2,4	20-30
7 дней	30-40	0,4-0,6	1,0-2,2	20-30
1 мес – 1 год	25-40	0,4-0,6	0,8-1.6	70-100
2-8 лет	40-60	0,5-0,7	0,6-1.4	90-130
9-18 лет	50-80	0,6-0,9	0,6-1.4	90-130

Таким образом, величина СКФ зависит от числа функционирующих клубочков (массы действующих нефронов). При склерозировании клубочков (нефронов) падает и СКФ.

Изменение состава мочи с появлением патологических элементов (форменные элементы крови, белок) зависит от нарушения проницаемости трехслойного клубочкового барьера . Состояние проницаемости фильтрационного барьера определяется величиной пор и электрическим зарядом. Поры эндотелия задерживают форменные элементы, следующие 2 слоя – и подоциты являются барьерами для прохождения белков плазмы. Анионы задерживаются в большей степени благодаря высокому отрицательному заряду в нормальных структурах стенки капилляра. При генетической или приобретенной патологии проницаемость капилляра повышается вследствие структурных нарушений. Например, нарушения структуры подоцитов, щелевой мембраны приводят к (возможен ) , истончение , генетические аномалии коллагена – к эритроцитурии и (наследственный нефрит, болезнь тонких базальных мембран) .

Почечный кровоток и его регуляция

СКФ близка 90-130 мл/мин. Фильтрация снижается при сужении приносящих артериол и увеличивается при сужении выносящих. Регуляция почечного кровотока многогранная и сложная.

Канальцево-клубочковая обратная связь.

ЮГА осуществляет регуляцию СКФ в отдельных нефронах в зависимости от состава ультрафильтрата в дистальном канальце в зоне macula densa (плотного пятна). Клетки плотного пятна передают сигнал о повышении концентрации NaCl в канальце, что стимулирует высвобождение аденозина , синтезируемого клетками ЮГА. воздействует на рецепторы ангиотензина А1 и вызывает констрикцию приносящих артериол , что в свою очередь снижает СКФ и предотвращает чрезмерную потерю солей и воды с мочой. Стимулом для продукции ренина клетками ЮГА является падение концентрации NaCl в содержимом канальцев.

Транспорт веществ в канальцах

В канальцах происходит активный и пассивный транспорт веществ. . Активная реабсорбция идет с затратой энергии, обычно в виде АТФ (работа Na+/K+-АТФазы), против градиента концентрации. При наличии электрической или химической разности ионы и молекулы могут транспортироваться пассивно, путем простой диффузии.

Реабсорбция глюкозы

В проксимальных канальцах полностью реабсорбируется глюкоза. Экскреция ее с мочой связано обычно с гипергликемией, превышающей транспортные возможности канальцев. Транспорт осуществляется с помощью белка-переносчика и он сопряжен первичным активным транспортом натрия. Глюкозурия при нормальном содержании сахара в крови встречается при канальцевой патологии (ренальная глюкозурия) вследствие нарушения реабсорбции.

Реабсорбция белка

Белки, выводимые с мочой, предоставляют очень небольшую часть фильтруемых белков. Основная масса фильтруемых белков реабсорбируется в проксимальном канальце путем эндоцитоза. Реабсорбированные белки гидролизируются в вакуоли до аминокислот или пептидов. В нормальной моче остаются такие низкомолекулярные белки, как?2–микроглобулин, лизоцим, ?1 и?2 – микроглобулины, их количество незначительное. В окончательной моче содержится 40-150 мг белка, из них 40% составляет альбумин, 10% IgG, 5% — легкие цепи и 3% IgА, остальную часть составляют другие белки, главным образом, образующиеся в канальцах – белок Тамм-Хорсфалла. Повышение альбуминурии происходит при клубочковой патологии, повышение белка Тамм-Хорсфалла свидетельствует о патологии канальцев.

Реабсорбция аминокислот

Для транспорта аминокислот, которые реабсорбируются в проксимальных канальцах, существуют по меньшей мере четыре активные транспортные системы. Из-за их дефекта возникают

различные типы наследственных аминоацидурий. Так же в проксимальных канальцах реабсорбируются кальций, фосфор, натрий, кальций и другие вещества. При синдроме Фанкони поражается проксимальный каналец с нарушением реабсорбции ряда веществ (аммиак, глюкоза, фосфор, карбонаты и др.).

Транспорт натрия.

Почки имеют большое значение в поддержании водно-солевого баланса. Для этого в почках существует высокоэффективный транспорт натрия. Натрий – основной катион внеклеточной среды и для поддержания солевого баланса его концентрация строго контролируется. Натрий и хлор свободно фильтруются в клубочках. Но 99% профильтровавшихся воды и NaCl подвергается реабсорбции, и только 1% выделяется с мочой. Это происходит в основном в проксимальных канальцах (70%) и петле Генле (25%). В дистальных канальцах и в собирательных трубках реабсорбируется 2-5% Na+. Натрий всасывается в перитубулярную плазму за счет фермента Na+/K+- АТФ-азы, расположенного в базолатеральных мембранах канальцевого эпителия. За счет создаваемого градиента концентрации происходит пассивный транспорт других ионов посредством ионных каналов и переносчиков. Так, в проксимальных канальцах происходят ко-транспортные процессы: Na++HCO3-, Na++аминокислоты, Na++глюкоза, Na++органические молекулы; также происходит Na+/Н+- обмен и транспорт Сl-. Реобсорбция натрия сопровождается параллельным всасыванием эквивалентного количества воды. Поэтому содержимое проксимальных канальцев остается изотоничным относительно плазмы. В отличие от проксимального сегмента в других отделах канальцев натрий и вода всасываются независимо друг от друга. В дистальных канальцах и собирательных трубках реабсорбция натрия и воды регулируется гормонами.

Регуляция водно-солевого баланса в организме

Вода – основная составляющая организма человека и занимает 60% от массы тела взрослого . У новорожденных содержание воды выше, составляет 75% и приближается к 60% от массы тела к концу первого года жизни. В организме вода содержится в двух пространствах: внутриклеточном и внеклеточном. Последнее в свою очередь делится на внутрисосудистое (плазма) и межклеточное (интерстициальное). Объем внутриклеточной жидкости больше (30-40% массы тела), чем внеклеточной (20-25% массы тела). У плода и новорожденных объем внеклеточной жидкости относительно больше, чем у взрослых, поэтому они больше подвержены гипо-, гипергидратации. Водно-солевой баланс в организме регулируется за счет контроля двух показателей: осмоляльности и объема циркулирующей крови. Общая осмоляльность внеклеточной жидкости, создаваемая в основном солями натрия, равна 290 мосм/кг. Нормальное функционирование клеток возможно лишь при очень небольших колебаниях осмоляльности плазмы и внутрисосудистого объема.

Осмоляльность.

Все компоненты тела находятся в состоянии осмотического равновесия. Осморецепторы контролируют потребление воды, экскрецию ее почками в зависимости от концентрации солей натрия. При нарушении содержания натрия в организме система регуляции осмоляльности сдвигает водный баланс и тем самым изменяет внутрисосудистый объем для восстановления осмотического равновесия. Существуют сложные системы волюморецепторов, чувствительных к изменению объема. Изменение объема (гипо-, гиперволемия) вызывает изменение экскреции натрия. Однако в условиях гиповолемии первым включается механизм восстановления внутрисосудистого объема, т.е. происходит задержка воды в ущерб осмоляльности.

Регуляция экскреции натрия почками.

Натриевый баланс регулируется почками. Потребление натрия фактически не регулируется. Именно почки адаптируются к резким колебаниям потребления соли. Экскреция натрия может снижаться почти до нуля и столь же резко возрастать. Ведущим фактором, определяющим выделение натрия почками, является СКФ. Достаточно небольших изменений СКФ, чтобы вызвать выраженные изменения экскретируемого натрия. Поскольку СКФ изменяется, должны существовать механизмы регуляции выделения натрия почками. Существуют внешние и внутренние факторы регуляции. К внешним факторам относятся гормональные факторы, к внутренним – внутрипочечные механизмы. К последним относится клубочково-канальцевый баланс. Благодаря ему повышение или снижение реабсорбции натрия сопровождается повышением или снижением СКФ. Транспорт натрия регулируется рядом гормонов. Это – альдостерон, предсердный натрийуретический пептид, ангиотензин II, норадреналин, простагландины, допамин, вазопрессин.

Транспорт калия в почках.

Калий – основной катион клеточной цитоплазмы, где его концентрация во много раз выше содержания во внеклеточной жидкости. Такая разница потенциалов чрезвычайно важна для функционирования клеток нервной, мышечной ткани, включая миокард. Калий свободно фильтруется в клубочках почек, далее он почти полностью (до 95%) реабсорбируется. Если натрий всасывается по всей длине почечных канальцев, а с мочой экскретируется натрий, который не успел реабсорбироваться, то основная часть профильтрованного калия реабсорбируется до того, как моча достигнет собирательных трубок. Тот калий, который все-таки выделяется с мочой, специально секретируется в собирательных трубках. Секреция калия осуществляется основными клетками собирательных трубок. Диуретические препараты амилорид, триамтерен подавляют секрецию калия, обладая калий-сберегающим эффектом. Транспорт калия регулируется активностью Na+/K+-АТФ-азы и калиевыми каналами. Альдостерон регулирует как деятельность транспортера Na+/K+-АТФ-азы, так и состояние калиевых каналов. Он увеличивает реабсорбцию натрия и секрецию калия. блокирует рецепторы альдостерона, оказывая калий сберегающий эффект. Помимо почек

калий выделяется желудочно-кишечным трактом и при потоотделении. На клеточное распределение калия влияют гормоны (, катехоламины, гормоны щитовидной железы, альдостерон), кислотно-щелочное состояние и повреждение клеток. Лизис клеток приводит к гиперкалиемии. Ацидоз способствует выходу калия из клеток (Н+ внутри клетки замещает К+), а эффект алкалоза противоположный. Катехоламины способствуют гипокалиемии. Связь между инсулином и поглощением клеткой калия двухсторонняя. Гиперкалиемия стимулирует, гипокалиемия угнетает выделение . Поэтому инсулин способствует входу калия в клетку. На этом основано действие глюкозо-инсулиновых растворов при гиперкалиемии.

Транспорт кальция, фосфатов и магния.

Кальций – основной двухвалентный катион организма. Второй по значимости двухвалентный катион – магний. Основной двухвалентный анион – фосфат. Большая часть этих трех элементов сосредоточена в костной ткани. Концентрация Са?+ и НРО4?- (в меньшей степени Мg?+) в плазме крови поддерживаются благодаря быстрому высвобождению их с костной ткани. Концентрация Са?+ и НРО4?- в плазме крови тесно связаны. Произведение Са?+ х НРО4?- поддерживается на определенном уровне. Даже незначительный прирост в величине этого показателя приводит к формированию труднорастворимого фосфата кальция, который откладывается в костях. Особую опасность представляют внеклеточные отложения этих солей в сосудах, мышцах при нарушении костно-минерального обмена. Концентрация кальция в плазме крови поддерживается в нормальных пределах за счет всасывания из кишечника и путем высвобождения из костей. Уровень магния определяется скоростью его выведения с мочой, а фосфата – всеми тремя способами.

Всасывание кальция в кишечнике усиливается витамином Д. Всего из пищевого кальция всасывается 25-30%. Общее содержание Са?+ в плазме составляет 2,5 ммоль/л, из которых 50% находятся в свободном (ионизированном) состоянии, 45% в виде комплекса с белками, 5% в связи с другими ионами. В клубочках почек фильтруются только свободные ионы. Кальций реабсорбируется на всем протяжении почечных канальцев, из них 70% – в проксимальных канальцах, 20% – в толстом сегменте восходящего участка петли Генле. В этих отделах реабсорбция протекает пассивно по межклеточным щелям. Диффузии способствует активная реабсорбция натрия. В дистальных канальцах происходит активная реабсорбция Са?+ в комплексе с белками с помощью Са?+-АТФазы, и этот процесс регулируется витамином Д и паратиреоидным гормоном. Поскольку реабсорбция кальция в проксимальных канальцах и восходящем колене петли Генле носит пассивный характер и связана с реабсорбцией натрия, все лекарственные препараты, влияющие на транспорт натрия в этих отделах (например, ) блокируют реабсорбцию кальция. Напротив, тиазиды, ингибирующие обратное всасывание натрия на уровне дистальных канальцев, не действуют на активный захват кальция. Более того, в их присутствии реабсорбция кальция даже несколько

усиливается, уменьшая Са?+-урию. Этот эффект тиазидов в клинике используется у больных нефролитиазом для уменьшения камнеобразования путем снижения кальция в моче.

В кишечнике всасывается 65% поступающего с пищей фосфата. 55% фосфата плазмы крови находится в свободном состоянии, которые свободно фильтруются и затем реабсорбируются в канальцах. 80% реабсорбируется в проксимальных канальцах трансклеточно с помощью транспортера NaPi?-. Его активность ингибируется паратгормоном. Далее 10% фосфатных анионов реабсорбируется в дистальных канальцах, 2-3%- в собирательных трубках.

Магний в основном содержится в тканях: 55% в костной ткани, 45%- в мягких тканях и только 10% находится во внеклеточных жидкостях. Ионы Мg?+ из крови свободно фильтруются, затем реабсорбируются в канальцах (30% в проксимальном, 65% — в толстом восходящем колене петли Генле, 5% — в дистальных канальцах).

Осмотическое концентрирование и разведение мочи

В зависимости от состояния водного баланса организма почки могут выделять гипотоническую или гипертоническую мочу. В этом процессе участвует так называемой противоточно-поворотно-множительная система, в состав которой входят параллельно расположенные в мозговом слое отделы петли Генле, собирательные трубки и прямые сосуды. Принцип работы этой системы заключается в том, что при движении двух потоков жидкости в противоположных направлениях (по нисходящему и восходящему отделу петли Генле) осуществляется двухсторонний обмен натрия и воды через интерстициальную ткань и стенку канальцев петли Генле.

Изотоничная моча из проксимального канальца поступает в нисходящую часть петли Генле, стенка которой проницаема для воды, но относительно непроницаема для солей. В восходящем толстом отделе петли Генле стенка канальца не пропускает воду, но активно реабсорбирует натрий, хлор, калий без воды. Таким образом, в нисходящем отделе петли Генле моча становится все более концентрированной по мере продвижения к вершине петли. При этом значительно уменьшается объем мочи. В дальнейшем при движении вверх по непроницаемому для воды восходящему отделу и дистальному канальцу осмотическая концентрация внутри канальцев падает. В дистальных канальцах и собирательных трубках осуществляется вторая фаза концентрирования мочи. Осмотическая концентрация мочи в этом отделе зависит от антидиуретического гормона (АДГ).

При обычном водном режиме относительная плотность мочи за сутки колеблется в пределах 1008-1025 (осмолярность 100-900 мосм/л), что обусловлено неравномерным приемом жидкости в течение дня и другими факторами. При избытке воды в организме уровень АДГ в крови снижается и стенка собирательных трубок остается непроницаемой для воды и выделяются большие объемы гипотонической мочи. В условиях дефицита жидкости в

организме повышается секреция АДГ гипофизом, который взаимодействуя с V2 рецепторами повышает проницаемость клеток собирательных трубок для воды, способствует реабсорбции осмотически свободной воды. Моча становится концентрированной с уменьшением количества.

В механизме осмотического концентрирования мочи важное значение имеет мочевина. В отличие от наружной зоны мозгового вещества, где повышение осмоляльности обусловлено главным образом накоплением солей натрия, во внутреннем мозговом веществе в нем участвует мочевина. В мозговом веществе существует специальная система, обеспечивающая круговорот мочевины и ее удержание в почке. Главную роль в этом процессе играет способность АДГ увеличивать проницаемость для мочевины стенки тех частей собирательных трубок, которые расположены во внутреннем мозговом слое почек. В вышележащих отделах канальцев стенка собирательных трубок непроницаема для мочевины. Там из-за реабсорбции воды концентрация мочевины повышается, а ниже большие количества мочевины реабсорбируются в мозговое вещество, повышая осмоляльность интерстиция. Отсюда мочевина поступает в просвет тонкого восходящего отдела петли Генле и движется по канальцу. Далее мочевина вновь реабсорбируется под влиянием АДГ, что и обеспечивает беспрерывный ее круговорот в почке и объясняет важную роль мочевины в процессе осмотического концентрирования мочи. У детей грудного возраста в отличие от взрослых снижена функция по осмотическому концентрированию и разведению мочи. У них компенсаторная реакция на дегидратацию и гипергидратацию осуществляется в основном клубочками, а не канальцевым аппаратом почек. Примерно к концу первого года жизни заканчивается формирование осморегулирующей функции почек. В сохранении высокой осмоляльности интерстиция мозгового вещества также играют роль прямые артериолы (vasa recta). Они работают как противоточные обменники.

Кислотно-щелочное состояние и его регуляция

В процессе метаболизма в организме образуется некоторые количество кислот, часть ионов Н+ поступает с пищей, в связи с чем возникает необходимость выведения избытка кислот из организма.

К почечным механизмам поддержания КЩС относятся основные три механизма. Во-первых, секретируемые ионы водорода участвуют в реабсорбции бикарбоната. Важным местом реабсорбции НСО3- является проксимальный каналец, где 90% профильтровавшегося НСО3- всасывается обратно. Это осуществляется не за счет прямого транспорта, а посредством специального механизма, в котором участвует карбоангидраза и Na+/H+- обменник. Таким образом, интенсивная секреция Н+ используется для возвращения профильтровавшихся бикарбонатов.

Базолатеральная Просвет

мембрана канальца

НСО3- НСО3- H+? H+ + HCO3-

На данном этапе ионы Н+ находятся в постоянном круговороте, обеспечиваемом карбоангидразой, и элиминации Н+ с мочой не происходит. Ионы водорода секретируются на всем протяжении канальцев. Далее в дистальных участках нефрона экскреция кислот осуществляется двумя механизмами: за счет связывания Н+ с фосфатами и с аммиаком (NH3). Ближе к собирательным трубочкам к Na+/H+ обменнику подключается (а затем превалирует) Н+-АТФ-аза. Эти процессы происходят во вставочных клетках собирательных трубок.

Фосфаты и органические кислоты связываются с водородным ионом и экскретируются с мочой. Работают системы Н++НРО4?- ? Н2РО4 или Н++ органическая кислота. Их экскреция определяет так называемую титруемую кислотность. В регуляции КЩС участвуют несколько гормонов. Паратиреоидный гормон подавляет реабсорбцию фосфатов в проксимальном канальце и косвенно участвует в регуляции кислотно-щелочного равновесия. На уровне собирательных трубок в регуляции участвует альдостерон: стимулирует реабсорбцию Na+ и действие Н+-АТФазы. Экскреция Н+ с титруемыми кислотами ограничена. Поэтому наиболее эффективной системой экскреции Н+ является аммонийный механизм, составляющий 60% от суммарной экскреции Н+ почками. В проксимальном и дистальном канальцах из глутамина непрерывно образуется аммиак (NH3). Связывая Н+, он превращается в аммоний (NH4) и с мочой выделяется в виде NH4Cl. Доля экскретируемых с мочой свободных (незабуференных) водородных ионов незначительна. У новорожденных функция почек по регуляции кислотно-основного равновесия недоразвита, в связи с чем для его сохранения важно сбалансировать питание.

Другие функции почек

Функции почек многообразны. Они обладают не только экскретирующей, но и секретирующей функцией. В почках синтезируются ряд гормонов и другие активные вещества. В почечной ткани происходит катаболизм ряда биологически активных веществ ( , ПТГ и др.), поступающих в просвет канальца в составе . При почечной недостаточности катаболическая способность почек снижается, что приводит к избыточному накоплению их в крови. В почечной ткани происходит синтез глюкозы (), окисление жирных кислот. Благодаря многочисленным функциям, почки участвуют в регуляции , поддержании костно-минерального обмена. Нарушение названных функций имеет место при потере функционирующей паренхимы почек. Поэтому при развитии конечных стадий хронических болезней почек (ХБП) клинические симптомы болезни включают не только уремическую интоксикацию и нарушения водно-солевого баланса, но и анемию, гипертензию с сердечно- сосудистыми осложнениями и костные нарушения.

Гормоны и почки

Почки и эндокринная система тесно взаимосвязаны. В почках синтезируется ряд гормонов (ренин, витамин Д3, эритропоэтин и др.) Для некоторых гормонов почки служат органом-мишенью, другие же гормоны активно метаболизируются и выводятся ими. Именно комплексность функций почек обусловливает комплекс гормональных нарушений, наблюдающихся при хронической почечной недостаточности (ХПН).

Гормоны, образующиеся в почках Экстраренальные гормоны, действующие на почки Гормоны, метаболизируемые и выводимые почками

Дигидрооксихолекальциферол

— 1,25(ОН)2Д3

Эритропоэтин

Калликреин

Простагландины

Альдостерон и стероиды Вазопрессин (АДГ) Паратиреоидный гормон Кальцитонин Натрийуретический пептид предсердий Катехоламины Эндотелин Пептидные гормоны Стероиды Катехоламины Инсулин

Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС)

Ренин вырабатывается в юкстагломерулярном аппарате почек (ЮГА), находящемся в тесном контакте со специальной частью дистальных канальцев – macula densa. Ренин действует на ангиотензиноген (?-глобулин,

синтезируемый печенью) с образованием неактивного ангиотензина I, который под действием ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) переходит в активный ангиотензин II. АПФ содержатся во многих тканях (почках, мозге, в сосудах, легких и др., во всех эндотелиальных клетках).

Биологическое действие ангиотензина II.

1) Вазоконстрикция

2) Стимуляция секреции альдостерона

3) Реабсорбция натрия в почечных канальцах

4) Активация симпатической нервной системы и выделения катехоламинов

5) Центральное действие (жажда, центральное прессорное действие, высвобождение АДГ)

Следует отметить, что в настоящее время к действию ангиотензина на ЦНС приковано повышенное внимание в связи с его влиянием на , симпатическую нервную систему, чувство жажды, на АДГ и натриевый аппетит. Самым важным действием ангиотензина II является непосредственное сокращение сосудов, стимуляция образования альдостерона в клубочковой зоне коры надпочечников и регуляция транспорта натрия в почках. РААС важна для поддержания гомеостаза натрия: при потере соли (диарея, рвота) стимулируется выделение ренина и увеличение уровня ангиотензина, что в свою очередь приводит к выбросу альдостерона, который способствует сохранению натрия в организме. Также ангиотензин II вызывает сокращение сосудов, поддерживая кровяное давление, несмотря на уменьшение объема крови и внеклеточной жидкости (при кровопотере, диарее, рвоте). Напротив, накопление натрия ингибирует РААС.

Витамин Д

Витамин Д3 (холекальциферол) вместе с парат-гормоном (ПТГ) является важным регулятором минерального обмена, и представляет собой жирорастворимую молекулу, подобную холестерину. Он поступает в организм с пищей (молочные продукты) и образуется в коже под действием ультрафиолетовых лучей. В печени витамин Д3 превращается в 25-гидроксивитаминД3 (25-ОН Д3). Основной процесс биоактивации протекает с участием фермента 1?-гидроксилазы только в почках, где синтезируется 1,25-дигидроксивитаминД3 (1,25(ОН)2Д3), являющийся активным гормоном, оказывающим действие на кости, почки и желудочно-кишечный тракт. Он увеличивает всасывание кальция и фосфатов в кишечнике, взаимодействуя с ПТГ, способствует высвобождению кальция из костей и стимулирует реабсорбцию кальция из проксимальных канальцев почек. Нарушение метаболизма и действия витамина Д3 характерно для следующих заболеваний почек: Тубулопатии, ХБП:

1. В конечных стадиях ХБП отмечается снижение превращения неактивного 25-ОН Д3 в активный метаболит 1,25(ОН)2Д3? что ведет к развитию почечной остеодистрофии, вторичному гиперпаратиреозу. Поэтому при ХБП 3-5

стадии уровень 1,25(ОН)2 Д3 и Са снижается, что требует применения препаратов Д3 под контролем.

2. У больных синдромом Фанкони (нарушение канальцевой реабсорбции глюкозы, фосфатов, бикарбанотов, аминокислот, изменения костей) наблюдается снижение способности почек активировать витамин 1,25(ОН)2 Д3.

3. При заболевании с резистентностью рецепторов 1,25(ОН)2Д3 к витамину Д (витамин Д-зависимый II типа) имеет место мутация генов этих рецепторов, в связи с чем почки не отвечают на физиологические концентрации витамина Д3.

4. Д-зависимый 1 типа возникает в результате мутации гена1?-гидроксилазы и дефицита 1,25(ОН)2 Д3.

5. Идиопатическая гиперкальциемия, вероятно, связана с избыточным образованием в почках 1,25(ОН)2 Д3.

В настоящее время выявляется дефицит витамина Д в большой популяции населения земного шара.

Эритропоэтин

синтезируется почками и регулирует образование и развитие , выход ретикулоцитов в кровь. Как синтез, так и высвобождение эритропоэтина регулируется концентрацией кислорода в тканях. Активность почечного эритропоэтина также стимулируется андрогенами (что обусловливает более высокий уровень гемоглобина у мужчин), тиреоидными гормонами, простагландинами Е. Ренальная анемия, обусловленная ХПН, вызвана уменьшением синтеза эритропоэтина. Успешная трансплантация почек обычно повышает его синтез и устраняет анемию. Для коррекции анемии при ХПН применяетя рекомбинантный эритропоэтин.

Почечные простагландины

Почки – место образования всех основных простаноидов: простагландина Е2 (PGE2), простациклина и тромбоксана. PGE2 – преобладающий простагландин, синтезируемый в мозговом слое почек. Синтез тромбоксана, обладающего сосудосуживающим и агрегирующим действием, резко увеличивается при обструкции мочеточников. и нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) блокируют образование простагландинов. Этим объясняется как их противовоспалительный эффект, так и неблагоприятное действие на почки. Так, может вызвать падение почечного кровотока и СКФ, задержку солей и воды. и могут быть причиной папиллярного некроза и нефропатии, поскольку, блокируя выработку простагландинов и их сосудорасширяющее действие, уменьшают почечный медуллярный кровоток.

Почки играют ведущую роль в выведении продуктов обмена, в которых организм более не нуждается. Такими продуктами являются следующие метаболиты: мочевина (обмен аминокислот), креатинин (источник - креатин мышечной ткани), мочевая кислота (источник - нуклеиновые кислоты), конечные продукты расщепления гемоглобина (например, билирубин) и различные продукты метаболизма гормонов. Эти вещества необходимо вывести из организма сразу после их образования. Почки также выводят большинство токсинов и других чужеродных веществ, которые либо образуются в организме, либо попадают в него через пищеварительный тракт (например, пестициды, лекарственные препараты, пищевые добавки).

Регуляция водного и электролитного баланса . Для поддержания гомеостаза выделение воды и электролитов должно в точности соответствовать их поступлению. Если поступление превышает выделение, количество данного вещества в организме будет возрастать. Если же вещества поступает меньше, чем выводится, то его количество уменьшится.

Поступление воды и многих электролитов определяется в основном индивидуальными особенностями питьевого и пищевого поведения субъекта. Почки приводят в соответствие скорость выведения различных веществ скорости их поступления в организм. На рисунке показана реакция почек на резкое десятикратное возрастание поступления натрия: от низкого уровня в 30 мэкв/сут до высшего значения в 300 мэкв/сут. В течение 2-3 сут после повышения потребления натрия выделение его почками также возрастает до 300 мэкв/сут. Таким образом, между поступлением и выведением натрия вновь установится равновесие. Однако во время 2-3-дневной адаптации к высокому потреблению натрия наблюдается его незначительное накопление, которое приводит к небольшому увеличению объема внеклеточной жидкости, активирует гормональные реакции и другие компенсаторные ответы, оповещая почки о необходимости вывести натрий.

Способность почек изменять выделение натрия велика . В эксперименте показано, что у многих лиц его поступление может быть увеличено до 1500 мэкв/сут (в 10 раз выше нормы) или уменьшено до 10 мэкв/сут (менее 1/10 от нормы). При этом объем внеклеточной жидкости или концентрация ионов Na+ в плазме изменяется незначительно. Это также справедливо для воды и большинства таких электролитов, как хлориды, калий, кальций, протоны, магний, фосфат-ион. В следующих главах мы рассмотрим особые механизмы, которые позволяют почкам проявлять поистине удивительные способности поддерживать гомеостаз.

Регуляция артериального давления . Почкам принадлежит ведущая роль в долговременной регуляции артериального давления, осуществляемая с помощью изменения выделения натрия и воды. Почки также вносят вклад в систему быстрой регуляции артериального давления путем секреции факторов или веществ, влияющих на сосуды, например ренина, приводящего к образованию ангиотензина II.

Регуляция кислотно-щелочного равновесия . Путем выделения кислых продуктов и регуляции буферной емкости жидких сред почки совместно с дыхательной системой принимают участие в регуляции кислотно-щелочного равновесия. Почки являются единственными органами, выделяющими определенные виды кислот, например серную и фосфорную, образовавшихся в результате обмена белков.

Регуляция образования эритроцитов . Почки вырабатывают эритропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов. Одним из главных стимулов выработки эритропоэтина служит гипоксия. Практически весь выделяемый в кровоток эритропоэтин приходится на долю почек, поэтому у лиц с тяжелыми урологическими заболеваниями или с удаленными почками и проходящими процедуру гемодиализа в результате недостатка эритропоэтина развивается тяжелая анемия.

Участие в образовании витамина D3 . Почками синтезируется активная форма витамина D: 1,25-дигидроксивитамин D3 (кальцитриол). Он образуется вследствие гидроксилирования молекулы данного витамина в первом положении. Кальцитриол необходим для процесса депонирования кальция в костях и его реабсорбции в пищеварительном тракте. Кальцитриол играет важную роль в регуляции содержания кальция и фосфатов.

Синтез глюкозы . При продолжительном воздержании от пищи почки вырабатывают глюкозу из аминокислот и других веществ. Данный процесс относится к глюконеогенезу. При длительном голодании способность почек к выработке глюкозы соперничает с печенью.

При хронической почечной патологии эти гомеостатические функции нарушаются, при этом быстро возникают тяжелые нарушения объема и состава жидких сред организма. В терминальной стадии почечной недостаточности калий, кислоты, жидкость и другие вещества в большом количестве накапливаются в организме в течение нескольких дней, пока с помощью гемодиализа хотя бы частично не будет восстановлен баланс жидкости и электролитов.