Водно-солевой обмен.

Водно-солевым обменом называют совокупность процессов поступ­ления воды и электролитов в организм, распределения их во внут­ренней среде и выделения из организма. У здорового человека поддерживается равенство объемов выделяющейся из организма и поступившей в него за сутки воды, что называют водным балансом организма. Можно рассматривать также и баланс электролитов — натрия, калия, кальция и т.п. Средние показатели водного баланса здорового человека в состоянии покоя показаны в табл. 12.1, а ба­ланса электролитов в табл. 12.2.

При различных возмущающих воздействиях (сдвиги температуры среды, разный уровень физической активности, изменение характера питания) отдельные показатели баланса могут меняться, но сам баланс

495


Таблица 12.1.

Средние величины параметров водного баланса организма человека (мл/сут)

 

         
  Потребление и образование воды   Выделение воды  
Питье и жидкая пища 1200 С мочой 1500 С твердой пищей 1000 С потом 500 Образующаяся эндогенная С выдыхаемым вода "окисления" 300 воздухом 400
  Внутренний цикл жидкостей желудочно-кишечного тракта  
  Секреция Реабсорбция  
  Слюна 1500 Желудочный сок 2500 Желчь 500 Сок pancreas 700 Кишечный сок 3000    
  Итого 8200 — 8100 = вода в кале 1 i , 00 j
         
               

Поступление: 2500


Выделение 2500


Таблица 12.2

Среднесуточный баланс обмена некоторых веществ у человека

 

  поступление   выделение  
ЙРШРГТЙЯ        
  пища метаболизм моча фекалии пот и воздух
Натрий (ммоль) 2,5 2,5
Калий (ммоль) 5,0
Хлорид (ммоль) 2,5 2,5
Азот (г)
Кислоты (мэкв)        
нелетучие - 50
летучие
           

при этом сохраняется. В условиях патологии происходят нарушения баланса с преобладанием либо задержки, либо потерь воды.

Вода является важнейшим неорганическим компонентом организ­ма, обеспечивающим связь внешней и внутренней среды, транспорт веществ между клетками и органами. Являясь растворителем орга­нических и неорганических веществ, вода представляет собой ос­новную среду развертывания метаболических процессов. Она входит в состав различных систем органических веществ. Каждый грамм

406


гликогена, например, содержит 1,5 мл воды, каждый грамм белка —

3 мл воды. При ее участии формируются такие структуры как кле­
точные мембраны, транспортные частицы крови, макромолекулярные
и надмолекулярные образования. В процессе обмена веществ и
окислении водорода, отделенного от субстрата, образуется эндоген­
ная "вода окисления",
причем ее количество зависит от вида рас­
падающихся субстратов и уровня обмена веществ. Так, в покое при
окислении 100 г жира образуется более 100 мл воды, 100 г белка
— около 40 мл воды, 100 г углеводов — 55 мл воды. Повышение
катаболизма и энергетического обмена ведет к резкому увеличению
образуемой эндогенной воды.

Однако, эндогенной воды у человека недостаточно для обеспече­ния водной среды метаболических процессов, особенно выведения в растворенном виде продуктов метаболизма. В частности, повышение потребления белков и, соответственно, конечное превращение их в мочевину, удаляемую из организма с мочой, ведет к абсолютной необходимости возрастания потерь воды в почках, что требует по­вышенного ее поступления в организм. При питании преимуще­ственно углеводной, жировой пищей и небольшом поступлении в организм NaCl потребность организма в поступлении воды меньше. У здорового взрослого человека суточная потребность в воде колеб­лется от 1 до 3 л.

Общее количество воды в организме составляет у человека от 44 до 70% массы тела или примерно 38-42 л. Содержание ее в разных тканях варьирует от 10% в жировой ткани до 83-90% в почках и крови, с возрастом количество воды в организме уменьшается, так­же как и при ожирении. У женщин содержание воды ниже, чем у мужчин.

Вода организма образует два водных пространства: внутрикле­точное (2/3 обшей воды) и внеклеточное (1/3 общей воды). В ус­ловиях патологии появляется третье водное пространство — вода полостей тела: брюшной, плевральной и т.д. Внеклеточное водное пространство включает два сектора: 1) внутрисосудистый водный сектор, т.е. плазму крови, объем которой составляет около 4- 5% массы тела, и 2) интерстициальный водный сектор, содержащий 1/

4 всей воды организма (15% массы тела) и являющийся наиболее
подвижным, меняющим объем при избытке или недостатке воды в
теле. Вся вода организма обновляется примерно через месяц, а
внеклеточное водное пространство — за неделю.

Избыточное поступление и образование воды при неадекватно малом ее выделении из организма ведет к накоплению воды и этот сдвиг водного баланса получил название гипергидратация. При ги­пергидратации вода накапливается, в основном, в интерстициальном водном секторе. Значительная степень гипергидратации проявляется водной интоксикацией. При этом в интерстициальном водном сек­торе осмотическое давление становится ниже, чем внутри клеток, они поглощают воду, набухают и осмотическое давление в них ста­новится тоже сниженным. В результате повышенной чувствитель­ности нервных клеток к уменьшению осмолярности водная инток-

497


сикация может сопровождаться возбуждением нервных центров и мышечными судорогами.

Недостаточное поступление и образование воды или чрезмерно большое ее выделение приводят к уменьшению водных пространств, главным образом, интерстициального сектора, что носит название дегидратация. Это сопровождается сгущением крови, ухудшением ее реологических свойств и нарушением гемодинамики. Недостаток в организме воды в объеме 20% массы тела ведет к летальному ис­ходу.

Система регуляции водного баланса обеспечивает два основных гомеостатических процесса: во-первых, поддержание постоянства общего объема жидкости в организме и, во-вторых, оптимальное распределение воды между водными пространствами и секторами организма. К числу факторов поддержания водного гомеостазиса относятся осмотическое и онкотическое давление жидкостей водных пространств, гидростатическое и гидродинамическое давление крови, проницаемость гистогематических барьеров и других мембран, ак­тивный транспорт электролитов и неэлектролитов, нейро-эндокрин­ные механизмы регуляции деятельности почек и других органов выделения, а также питьевое поведение и жажда.

Водный баланс организма тесно связан с обменом электролитов. Суммарная концентрация минеральных и других ионов создает оп­ределенную величину осмотического давления. Концентрация от­дельных минеральных ионов определяет функциональное состояние возбудимых и невозбудимых тканей, а также состояние проница­емости биологических мембран, — поэтому принято говорить о водно-электролитном (или солевом) обмене. Поскольку синтез ми­неральных ионов в организме не осуществляется, они должны по­ступать в организм с пищей и питьем. Для поддержания электро­литного баланса и, соответственно, жизнедеятельности, организм в сутки должен получать примерно 130 ммоль натрия и хлора, 75 ммоль калия, 26 ммоль фосфора, 20 ммоль кальция и других эле­ментов.

Данные о физиологической роли, суточной потребности и пище­вых источниках минеральных ионов приведены в таблице 12.3. В этой же таблице представлены сведения о микроэлементах. К ним относят ту часть минеральных ионов, которые выполняют в орга­низме ряд важных функций, но суточная потребность в этих эле­ментах невелика.

Основным катионом внеклеточного водного пространства является натрий, а анионом — хлор. Во внутриклеточном пространстве ос­новной катион — калий, а анионами являются фосфат и белки.

Для обеспечения физиологических процессов важна не столько общая концентрация каждого электролита в водных пространствах, сколько их активность или эффективная концентрация свободных ионов, поскольку часть ионов находится в связанном состоянии (Са и Mg с протеинами, Na в ячейках клеточных органелл и т.п.). Роль электролитов в жизнедеятельности организма многообразна и не­однозначна. Натрий поддерживает осмотическое давление внекле-

498


Таблица 12.3Физиологическая роль, суточная потребность организма и источники поступления основных минеральных ионов и микроэлементов


Элементы


Физиологическая роль и суточная потребность


Источники


 


Натрий Содержится преимущественно во внеклеточ-

ной жидкости и плазме крови. Играет роль в процессах возбуждения, создании величи­ны осмотического давления жидкостей внут­ренней среды, распределении и выведении воды из организма; участвует в функции бикарбонатной буферной системы. Суточная потребность 130-155 ммоль.

Кальций Выполняет функцию структурного компонен­та в тканях зубов и костей, где содержится до 99% общего количества кальция в орга­низме. Вторичный посредник регуляции функций и метаболизма клеток. Необходим для осуществлений процессов возбуждения клеток, синаптической передачи, свертыва­ния крови, сокращения мышц. Суточная по­требность 20-30 ммоль.

Калий.Содержится преимущественно внутри клеток,

а также в жидкостях внутренней среды. Необходим для обеспечения возбудимости клеток, проводимости в нервных волокнах, сократимости мышц, основных функциональ­ных свойств миокарда. Суточная потребность 55-80 ммоль.

Хлор Содержится во внеклеточной и внутрикле-

точной жидкостях внутренней среды. Играет роль в процессах возбуждения и торможе­ния, в проведении нервных импульсов, си­наптической передаче, образовании соляной кислоты желудочного сока. Суточная потреб­ность 130-155 ммоль.

Фосфор В виде фосфатного аниона содержание в клетках в 40 раз выше, чем во внеклеточ­ной среде. До 80% содержится в костях и зубах в виде минеральных веществ. В со­ставе фосфолипидов входит в структуру клеточных мембран, липопротеидов. Необхо­димый элемент макроергических соединений и их производных, циклических нуклеотидов, коферментов, играющих важнейшую роль в метаболизме и регуляции физиологических функций. Суточная потребность 20-30 ммоль.


Поваренная соль, растительная и животная пища, жидкости, потреб­ляемые при питье

Молоко и молоч­ные продукты, ово­щи, зеленые пи­щевые приправы

Овощи (картофель), мясо, сухофрукты (изюм), орехи

Поваренная соль, растительная и животная пища, жидкости, потреб­ляемые при питье

Молоко, рыба, мясо, яйца, орехи, злаки.


499


Таблица 12.3 (продолжение)


Железо

Йод

Магний


Содержится в гемоглобине эритроцитов (до 66%), скелетных мышцах, печени, костном мозге, селезенке. Входит в состав многих ферментов и коферментов. Суточная по­требность 170-280 мкмоль.

Необходимый компонент гормонов щитовид­ной железы, их предшественников и мета­болитов. Суточная потребность 1-3 нмоль.

Содержится в костной ткани (необходим для ее образования), скелетных мышцах и нерв­ной системе. Входит в состав многих фер­ментов и коферментов. Необходим для функции клеточных мембран, сократимости миокарда и гладких мышц. Суточная потреб­ность 10-15 ммоль.


Печень, мясо, рыба, яйца, сухо­фрукты, орехи.

Морепродукты, ры­бий жир, йодир­ованная поваренная

Мясо, молоко, злаки


 


Медь


Содержится в печени, селезенке, играет Яйца, печень, поч-роль в процессах всасывания железа, син- ки. рыба, шпинат, теза гемоглобина, входит в состав ряда виноград ферментов и пигментов. Суточная потреб­ность 30-80 мкмоль.


 


Фтор

Сера

Цинк


Содержится в зубных тканях и необходим для их целостности. Входит в состав неко­торых ферментов. Суточная потребность около 50 мкмоль. При пятикратной передо­зировке токсичен.

Входит в состав аминокислот, белков (инсу­лин) и витаминов, биологически активных веществ, участвует в обезвреживании эндо­генных токсинов в печени. Суточная потреб­ность 30-40 ммоль.

Важный компонент ряда ферментов, гормо­нов. Необходим для процессов роста. Су­точная потребность 150-300 мкмоль.


Пищевые продукты, вода, фторирован­ные зубные пасты и NaCI

Мясо, печень, рыба, яйца

Мясо, бобы, кра­бы, яичный желток


 


Кобальт


Входит в состав витамина В-12, необходим Печень для нормального эритропоэза. Содержится в печени, костной ткани. Суточная потреб­ность точно не известна, предположительно 2-4 мкмоль.


точной жидкости, причем его дефицит не может быть восполнен другими катионами. Изменение уровня натрия в жидкостях орга­низма неизбежно влечет за собой сдвиг осмотического давления и в результате — объема жидкостей. Уменьшение концентрации на-

500


трия во внеклеточной жидкости способствует перемещению воды в клетки, а увеличение содержания натрия вызывает выход воды из клеток. Содержание натрия в клеточной микросреде определяет величину мембранного потенциала и, соответственно, — возбуди­мость клеток.

Основное количество калия (98%) находится внутри клеток в виде непрочных соединений с белками, углеводами и фосфором. Часть калия содержится в клетках в ионизированном виде и обеспечивает мембранный потенциал. Во внеклеточной среде небольшой количе­ство калия находится преимущественно в ионизированном виде. Обычно выход калия из клеток зависит от увеличения их биологи­ческой активности, распада белка и гликогена, недостатка кислоро­да. Концентрация калия увеличивается при ацидозе и снижается при алкалозе.

Уровень калия в клетках и внеклеточной среде играет важнейшую роль в деятельности сердечно-сосудистой, мышечной и нервной систем, в секреторной и моторной функциях пищеварительного тракта, экскреторной функции почек.

Кальций участвует в физиологических процессах только в иони­зированном виде. Этот катион необходим для обеспечения возбуди­мости нервно- мышечной системы, проницаемости мембран, сверты­вания крови. Ионизация кальция в крови зависит от рН. При аци­дозе содержание ионизированного кальция повышается, а при ал­калозе — падает. Алкалоз и снижение уровня кальция ведут к рез­кому повышению нейромышечной возбудимости и тетании. Влияет на уровень кальция и концентрация белков в плазме крови. Содер­жание кальция в крови поддерживается в норме в диапазоне 2-4 ммоль/л. Внутриклеточный ионизированный кальций является важ­нейшим вторичным посредником нервно-гуморальных регуляторных влияний, обеспечивает процессы освобождения медиаторов и секре­цию гормонов, энергетику клетки. Основное депо кальция — кост­ная ткань, в которой содержится 90% катиона в связанном виде.

Магний, как и калий, является основным внутриклеточным кати­оном, т.к. его концентрация в клетках значительно выше, чем во внеклеточной среде. Половина всего магния находится в костях, 49% в клетках мягких тканей и лишь 1% во внеклеточном водном пространстве. Уровень магния в крови составляет 0,7-1 ммоль/л, при этом более 60% катиона находится в ионизированном виде. Магний входит в состав более 300 разных ферментных комплексов, обеспечивая их активность. Он способствует синтезу белков, необ­ходим для поддержания состояния клеточных мембран. Катион уменьшает возбудимость нервно-мышечной системы, сократительную способность миокарда и гладких мышц сосудов, оказывает депрес­сивное действие на психические функции.

Главным анионом внеклеточной жидкости является хлор, 65% которого находится в ее мобильной части. Концентрация хлора в плазме крови в норме колеблется от 90 до 105 ммоль/л. Специаль­ной физиологической роли этот анион не выполняет, хотя участвует в формировании потенциала покоя возбудимых клеток. Избыток

501


хлора ведет к ацидозу. Анион необходим для образования соляной кислоты в желудке.

Фосфаты являются основными внутриклеточными анионами, где концентрация фосфата выше, чем во внеклеточной среде в 40 раз. Содержание неорганического фосфата в крови составляет 0,94-1,44 ммолль/л, но 50% неорганического фосфата находится в костях, где он вместе с кальцием образуют основное минеральное вещество костной ткани. Фосфаты — необходимый компонент клеточных мем­бран, играют ключевую роль в метаболических процессах, входя в состав многих коферментов, нуклеиновых кислот и фосфопротеинов, вторичных посредников и макроэргических соединений.

Сульфаты в большем количестве содержатся во внутриклеточном пространстве, входят в состав многих биологически активных ве­ществ. В плазме крови неорганических сульфатов содержится 0,3-1,5 ммоль/л. Они необходимы для обезвреживания токсических со­единений в печени.

Для гомеостаза электролитов необходимо взаимодействие несколь­ких процессов: поступление в организм, перераспределение и депо­нирование в клетках и их микроокружении, выделение из организ­ма. Поступление в организм зависит от состава и свойств пищевых продуктов и воды, особенностей их всасывания в желудочно-ки­шечном тракте и состояния энтерального барьера. Однако, несмотря на широкие колебания количества и состава пищевых веществ и воды, водно-солевой баланс в здоровом организме неуклонно под­держивается за счет изменений экскреции с помощью органов вы­деления. Основную роль в этом гомеостатическом регулировании выполняют почки.

Регуляция водно-солевого обмена, как и большинство физиологичес­ких регуляций, включает афферентное, центральное и эфферентное звенья. Афферентное звено представлено массой рецепторных аппара­тов сосудистого русла, тканей и органов, воспринимающих сдвиги осмотического давления, объема жидкостей и их ионного состава. В результате, в центральной нервной системе создается интегрированная картина состояния водно-солевого баланса в организме. Следствием центрального анализа является изменение питьевого и пищевого по­ведения, перестройка работы желудочно-кишечного тракта и системы выделения (прежде всего функции почек), реализуемая через эффе­рентные звенья регуляции. Последние представлены нервными и, в большей мере, гормональными влияниями.

Функции почек

Функции почек многообразны, при этом часть из них связана с процессами выделения, в которых почки играют ведущую роль, другая же часть может быть названа невыделительными функциями почек. Почки участвуют в регуляции:

1) водного баланса организма (табл. 12.1) и, соответственно, объ­емов вне- и внутриклеточных водных пространств, поскольку ме­няют количество выводимой с мочой воды;

502


2) ионного баланса и состава жидкостей внутренней среды путем
избирательного изменения экскреции ионов с мочой;

3) постоянства осмотического давления жидкостей внутренней
среды, за счет изменения количества выводимых осмотически ак­
тивных веществ (солей, мочевины, глюкозы и др.);

4) кислотно-основного баланса, путем изменения экскреции во­
дородных ионов, нелетучих кислот и оснований (глава 13).

5) метаболизма белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и
других органических соединений, во-первых, за счет изменений
экскреции продуктов метаболизма и избытка соединений, поступив­
ших с пищей или образовавшихся в организме, во-вторых, благо­
даря собственной метаболической функции (синтез аммиака и мо­
чевины, новообразование глюкозы, гидролиз белков и липидов, син­
тез ферментов, простаноидов и т.п.);

6) циркуляторного гомеостазиса, путем регуляции обмена электро­
литов, объема циркулирующей крови, внутренней секреции гормо­
нов, регулирующих функции сердечно-сосудистой системы —ренина,
кальцитриола и др. (глава 5), а также экскретируя другие гумораль­
ные регуляторы системы кровообращения;

 

7) эритропоэза, за счет внутренней секреции эритропоэтина —
гуморального регулятора эритрона (глава 6);

8) гемостаза, путем образования гуморальных регуляторов сверты­
вания крови и фибринолиза (урокиназы, тромбопластина, тромбок-
сана и простациклина) и участвуя в обмене физиологических анти­
коагулянтов (гепарина).

Экскретируя из внутренней среды чужеродные и вредные веще­ства, почки выполняют защитную функцию. Таким образом, выде­ляют следующие функции почек: экскреторную, гомеостатическую, метаболическую, инкреторную и защитную. Основной функцией по­чек, обеспечивающей ведущую роль в выделительной системе орга­низма, является образование и выделение мочи.

Механизмы мочеообразования.Моча образуется в почках из кро­ви, причем почка относится к наиболее интенсивно кровоснабжаемым органам — ежеминутно через почку проходит 1/4 всего объе­ма крови, выбрасываемой сердцем. Основной структурно-функци­ональной единицей почки, обеспечивающей образование мочи, яв­ляется нефрон. В почке человека и многих млекопитающих содер­жится около 1,2 миллионов нефронов. Однако, не все нефроны работают в почке одновременно, существует определенная периодичность функционирования отдельных нефронов, когда часть из них функционирует, а другие нет. Эта периодичность обеспечивает надежность деятельности почки за счет функционального дублиро­вания. В связи с этим важным показателем функциональной актив­ности почки является масса действующих нефронов в конкретный момент времени.

Нефрон состоит из нескольких последовательно соединенных от­делов (рис. 12.1), располагающихся в корковом и мозговом веществе почки.

503


Рис.12.1. Морфологические особенности интракортикальных (I) и юкстамедуллярных (II) нефронов.

I — междолевая артерия, 2 — междолевая вена,

3 — дугообразная венула, 5 — междольковая артериола, 6 — междольковая венула, 7 — приносящая артериаола, 8 — выносящая артериола, 9 — сосудистый клубочек, 10 — проксимальный извитой каналец,

11 — прямой нисходящий сосуд, 12 — прямой восходящий сосуд,
13 — петля Генле, 14 — дистальный извитой каналец,

15 — собирательная трубочка.

1) Сосудистый клубочек или мальпигиевое тельце, находится в корковом веществе, имеет около 50 капиллярных петель, связанных друг с другом и подвешенных как на брыжейке с помощью мезангия, состоящего из волокнистых структур и мезангиальных клеток. Снаружи клубочки покрыты двухслойной капсулой Боумена- Шумлянского. Висцеральный листок капсулы покрывает капилляры клу-

504


бочка и состоит из эпителиальных отростчатых клеток — подоцитов. Отростки подоцитов (большие и малые), называемые педикулами, покрывают всю поверхность капилляров, тесно переплетаясь друг с другом и оставляя межпедикулярные пространства не более 30 нм. Пространства заполнены фибриллярными структурами, образующими щелевую диафрагму, формирующую решетку или сито с диаметром пор около 10 нм. Наружный или париетальный листок капсулы состоит из базальной мембраны, покрытой кубическими эпителиаль­ными клетками, переходящими в эпителий канальцев. Между двумя листками капсулы, расположенными наподобие чаши, имеется щель или полость капсулы, переходящая в просвет главного или прокси­мального отдела канальцев.

2) Главный или проксимальный отдел канальцев, начинающийся
от полости капсулы извитой частью, которая затем переходит в
прямую часть канальца. Клетки проксимального отдела на апикаль­
ной мембране имеют щеточную каемку из микроворсин, покрытых гликокаликсом. Проксимальный отдел расположен в корковом ве­ществе, где переходит в петлю Генле.

3) Тонкий нисходящий отдел петли Генле, который покрыт плос­
кими клетками со щелевидными пространствами в цитоплазме ши­
риной до 7 нм, спускающийся в мозговое вещество почки, где
поворачивает на 180° и переходит в восходящую часть, являющуюся началом дистального отдела канальцев.

4) Дистальный отдел канальцев, состоящий из восходящей части
петли Генле или прямого отдела и извитой части. Восходящая часть покрыта клетками, напоминающими клетки проксимального отдела, но лишенными щеточной каемки. Извитая часть дистального ка­нальца вновь располагается в коре почки, подходит к клубочку и
обязательно соприкасается с его полюсом между приносящей и
выносящей артериолами. Здесь эпителий канальца становится ци­
линдрическим, ядра клеток гиперхромными, этот участок выглядит
темным, плотным, что и дало ему название macula densa — плотное
пятно. Поскольку непрерывная базальная мембрана здесь отсутствует
и клетки эпителия канальца имеют тесный контакт с гранулирован­
ными миоэпителиоидными клетками артериолы клубочка, плотное
пятно относят к юкстагломеруллярному аппарату почки. Дистальные
извитые канальцы через короткий связующий отдел впадают в коре
почек в следующий отдел нефрона — собирательные трубки.

5) Собирательные трубки спускаются из коры почек вглубь моз­
гового вещества, где их эпителий из кубического становится ци­
линдрическим. Темные цилиндрические эпителиальные клетки дис-
тальных отделов собирательных трубок богаты карбангидразой и
обеспечивают секрецию ионов водорода. В глубине мозгового веще­
ства в области вершин пирамид собирательные трубки сливаются в
выводные протоки, открывающиеся в полость лоханки.

По особенностям локализации клубочков в коре почек, строения канальцев и особенностям кровоснабжения различают три типа неф-ронов: суперфициальные, интракортикальные и юкстамедуллярные (рис. 12.1).

505


Суперфициальные нефроны имеют поверхностно расположенные в коре клубочки, наиболее короткую петлю Генле, их 20-30%. Интра-кортикальные нефроны, клубочки которых расположены в средней части коры почки, наиболее многочисленны (60-70%) и выполняют основную роль в процессах ультрафильтрации мочи. Диаметр их приносящей артериолы больше, чем у выносящей, ветви последней дают густую сеть капилляров в корковом и мозговом веществе. Юкстамедуллярных нефронов значительно меньше (10-15%), клу­бочки их расположены у границы коркового и мозгового вещества почки, выносящие артериолы шире приносящих, петли Генле самые длинные и спускаются почти до вершины сосочка пирамид. Выно­сящие артериолы образуют прямые капиллярные нисходящие и вос­ходящие сосуды, идущие в глубину мозгового вещества параллельно петлям Генле. Юкстамедуллярные нефроны играют ведущую роль в процессах концентрирования и разведения мочи.

Механизм мочеобразования складывается из трех основных про­цессов: 1) клубочковой ультрафильтрации из плазмы крови воды и низкомолекулярных компонентов с образованием первичной мочи; 2) канальцевой реабсорбции (обратного всасывания в кровь) воды и необходимых для организма веществ из первичной мочи; 3) каналь­цевой секреции ионов, органических веществ эндогенной и экзо­генной природы.

Клубочковая ультрафильтрация и ее регуля­ция. Процесс клубочковой ультрафильтрации (далее просто фильт­рация) осуществляется под влиянием физико-химических и биоло­гических факторов через структуры гломерулярного фильтра, нахо­дящегося на пути выхода жидкости из просвета капилляров клубоч­ка в полость капсулы. Гломерулярный фильтр состоит из 3-х слоев: эндотелия капилляров, базальной мембраны и эпителия висцераль­ного листка капсулы или подоцитов. Эндотелий капилляров прони­зан отверстиями диаметром до 100 нм, что позволяет свободно про­ходить через них воде с растворенными в ней веществами, но не форменным элементам крови. На поверхности эндотелия находится особая выстилка — гликокаликс, мешающая доступу форменных элементов и крупных молекул к лежащей под эндотелием базальной мембране. Базалъная мембрана является основной частью фильтра, препятствующей проникновению из плазмы крови крупномолекуляр­ных соединений (белков). При этом не только размер пор мембраны (около 2,9 нм), но и отрицательный заряд препятствуют прохожде­нию молекул с отрицательным зарядом, например альбуминов. Базальная мембрана довольно быстро "изнашивается" и ее элементы непрерывно восстанавливаются с помощью мезангиальных клеток, при этом в течение года происходит полная замена ее основного вещества. Третий слой фильтра образован отростками подоцитов, между кото­рыми остаются щелевые диафрагмы с диаметром пор около 10 нм, поры покрыты гликокаликсом, оставляющим отверстия радиусом около 3 нм. Эта часть фильтра также несет отрицательный заряд.

Поскольку подоциты содержат внутри отростков — педикул акто-миозиновые миофибриллы, они могут сокращаться и расслабляться,

506


действуя как микронасосы, откачивающие фильтрат в полость кап­сулы. Эта активность подоцитов составляет один из биологических факторов обеспечения процесса фильтрации, к числу которых от­носится также сокращение и расслабление мезангиалъных клеток, изменяющих тем самым площадь поверхности клубочкового фильтра.

Физико-химические факторы обеспечения фильтрации представ­лены отрицательным зарядом структур фильтра и фильтрационным давлением, являющимся основной причиной фильтрационного про­цесса.

Фильтрационное давление — это сила, обеспечивающая движение жидкости с растворенными в ней веществами из плазмы крови капилляров клубочка в просвет капсулы. Эта сила создается гидро­статическим давлением крови в капилляре клубочка. Препятству­ющими фильтрации силами являются онкотическое давление белков плазмы крови (т.к. белки почти не проходят через фильтр) и дав­ление жидкости (первичной мочи) в полости капсулы клубочка. Таким образом, фильтрационное давление (ФД) представляет собой разность между гидростатическим давлением крови в капиллярах (Рг) и суммой онкотического давления плазмы крови (Ро) и давления первичной мочи (Рм) в капсуле: ФД = Рг -(Ро + Рм). Гидроста­тическое давление крови в капиллярах клубочка высокое, примерно 65-70 мм рт.ст., т.е. почти в 2 раза выше, чем в капиллярах других тканей. Это связано, во-первых, с тем, что капилляры клубочка находятся близко к аорте (короткие почечные и внутрипочечные артерии), и, во-вторых, — диаметр приносящих артериол клубочка больше, чем у выносящих. Гидростатическое давление изменяется при сдвигах соотношения диаметров приносящей и выносящей ар­териол, что является ведущим механизмом регуляции процесса фильтрации. Онкотическое давление белков плазмы крови составляет около 25-30 мм рт.ст., а давление первичной мочи в капсуле — примерно 15-20 мм рт.ст. Таким образом, ФД составляет в среднем: 70 - (30+20) = 20 мм рт.ст.

Основной количественной характеристикой процесса фильтрации является скорость клубочковой фильтрации (СКФ). СКФ — это объем ультрафильтрата или первичной мочи, образующийся в почках за единицу времени. Эта величина зависит от нескольких факторов: 1) от объема крови, точнее плазмы, проходящей через кору почек в единицу времени, т.е. почечного плазмотока, составляющего в среднем у здорового человека массой 70 кг около 600 мл в мин; 2) фильтрационного давления, обеспечивающего сам процесс фильтра­ции; 3) фильтрационной поверхности, которая равна примерно 2-3% от общей поверхности капилляров клубочка (1,6 м) и может меняться при сокращении подоцитов и мезангиальных клеток; 4) массы действующих нефронов, т.е. числа клубочков, осуществля­ющих процесс фильтрации в определенное время.

СКФ поддерживается в физиологических условиях на довольно постоянном уровне (несмотря на изменения системного артериаль­ного давления) за счет механизмов ауторегуляции. К их числу от­носятся: 1) миогенная ауторегуляция тонуса приносящих артериол

507


по принципу феномена Бейлиса-Остроумова (см.главу 7); 2) изме­нение соотношения тонуса приносящих и выносящих артериол клу­бочка; 3) активация внутрипочечных гуморальных факторов регуля­ции почечного кровообращения (ренин-ангиотензинной системы, кининов, простагландинов); 4) изменения числа функционирующих нефронов. Первые два механизма поддерживают постоянство крово­тока в клубочках и фильтрационное давление; третий — кроме этого, меняет площадь фильтрационной поверхности и функции подоцитов, четвертый — определяет конечный суммарный эффект ауторегуляции СКФ в органе.

СКФ определяют в результате сопоставления концентрации опре­деленного вещества в плазме крови и моче. При этом, используемое вещество должно выделяться вместе с водой только путем фильт­рации и не всасываться в нефроне обратно в кровь. Таким усло­виям больше всего соответствует полисахарид фруктозы инулин. Исходя из концентрации инулина в плазме [Пин], и, определив его концентрацию в определенном объеме (V) конечной мочи [Мин], рассчитывают какой объем первичной мочи соответствует найденной концентрации инулина. Насколько выросла концентрация инулина в конечной моче по сравнению с его концентрацией в плазме, во столько раз больше объем профильтровавшейся плазмы (т.е. пер­вичной мочи) объема конечной мочи. Этот показатель получил на­звание "клиренса" инулина или коэффициента очищения и рассчи­тывается по формуле:

показывающей какой объем плазмы крови в единицу времени вывел найденное количество инулина в мочу или "очистился" от инулина. По мере прохождения мочи по канальцам вода всасывается обратно в кровь и концентрация инулина растет, что и находят в конечной моче.

Поскольку инулин в организме отсутствует, для определения СКФ его необходимо капельно вводить в кровоток, создавая постоянную концентрацию. Это затрудняет исследование, поэтому в клинике обычно используют эндогенное вещество креатинин, концентрация которого в крови довольно стабильна. Клиренс эндогенного креатинина получил название пробы Реберга. Сравнивая клиренс инулина с клиренсом других веществ, определяют процессы, участвующие в выделении этих веществ с мочой. Если клиренс определенного ве­щества равен клиренсу инулина, значит вещество выделяется почка­ми только путем фильтрации в клубочках. Если клиренс вещества больше клиренса инулина, следовательно, вещество выделяется не только за счет фильтрации, но и секрецией эпителием канальцев. Если клиренс вещества меньше, чем у инулина, — вещество после фильтрации реабсорбируется в канальцах.

В норме СКФ составляет у мужчин около 125 мл/мин, а у жен­щин — 11О мл/мин. В сутки образуется около 180 л первичной мочи, а за 25 мин фильтруется примерно 3 л плазмы крови, т.е.

508


весь циркулирующий ее объем. За сутки этот объем плазмы крови фильтруется, т.е. очищается, примерно 60 раз. Так как объем ко­нечной мочи около 1,5 л в сутки, очевидно, что из объема первич­ной мочи за это время всасывается в канальцах обратно в кровь примерно 178,5 л жидкости.

Поскольку первичная моча (клубочковый ультрафильтрат) образу­ется из плазмы крови, по своему составу она близка плазме, почти полностью лишенной белков. Так, в ультрафильтрате такое же как в плазме крови количество аминокислот, глюкозы, мочевины, креатинина, свободных ионов и низкомолекулярных комплексов. В связи с тем, что белки-анионы не проникают через клубочковый фильтр, для сохранения мембранного равновесия Доннана (равен­ства произведений концентрации противоположно заряженных ионов электролитов, находящихся по обе стороны мембраны) в первичной моче оказывается на 5% больше концентрация анионов хлора и бикарбоната и, пропорционально меньше концентрация катионов натрия и калия. В первичную мочу проходит небольшое количество наиболее мелких молекул белка —менее 3% гемоглобина и 0,01% альбуминов.

Регуляция СКФ осуществляется за счет нервных и гуморальных влияний. Независимо от природы, регулирующие факторы влияют на СКФ за счет изменения: 1) тонуса артериол клубочков и, соот­ветственно, объемного кровотока (плазмотока) через них и величины фильтрационного давления; 2) тонуса мезангиальных клеток и фильтрационной поверхности; 3) активности подоцитов и их "отса­сывающей" функции. Нервные влияния реализуются вазомоторными ветвями почечных нервов, преимущественно симпатической приро­ды, обеспечивающими изменение соотношения тонуса приносящих и выносящих артериол клубочков. Кроме того, симпатические влияния на юкстагломерулярные клетки через бета-адренорецепторы стиму­лируют секрецию ренина и тем самым реализуют ангиотензинный механизм регуляции фильтрации (спазм выносящих и(или) принося­щих артериол). Гуморальные факторы (табл. 12.4) могут как увеличи­вать, так и уменьшать клубочковую фильтрацию через три описан­ных выше механизма, причем эффекты вазопрессина реализуются через V-1-рецепторы (глава 5). Важнейшую роль играет ауторегуляция коркового кровотока в почке.

Канальцевая реабсорбция и ее регуляция. Сравнение состава и количества первичной и конечной мочи пока­зывает, что в канальцах нефрона происходит процесс обратного всасывания воды и веществ, профильтровавшихся в клубочках. Этот процесс называется каналъцевой реабсорбцией и в зависимости от отдела канальцев, где он происходит, различают реабсорбцию про­ксимальную и дистальную. Реабсорбция представляет собой транс­порт веществ из мочи в лимфу и кровь и в зависимости от меха­низма транспорта выделяют пассивную, первично и вторично ак­тивную реабсорбцию.

Проксимальная реабсорбция обеспечивает полное всасывание ряда веществ первичной мочи — глюкозы, белка, аминокислот и вита-

509


Таблица 12.4

Основные гормональные влияния на процессы мочеобразования

 

Процессы Увеличивают Уменьшают
Клубочковая фильтрация Простагландины Вазопрессин
  Атриопептид Ангиотензин-Н
  Прогестерон Норадреналин
  Глюкокортикоиды Адреналин
  Окситоцин Лейкотриены
  Глюкагон  
  Т-3 и Т-4  
  Паратирин  
  Хорионический  
  гонадотропин  
Канальцевая реабсорбция Вазопрессин Простагландины
воды Пролактин Атриопептид
  Ангиотензин-II Кинины
  Инсулин Паратирин
  Эстрогены Кальцитриол
  Хорионический Т-3 и Т-4
  гонадотропин Эпифизарный
    экстракт

минов. Впроксимальных отделах всасывается 2/3 профильтровав­шихся воды и натрия, большие количества калия, двухвалентных катионов, хлора, бикарбоната, фосфата, а также мочевая кислота и мочевина. К концу проксимального отдела в его просвете остается только 1/3 объема ультрафильтрата, и, хотя его состав уже суще­ственно отличается от плазмы крови, осмотическое давление пер­вичной мочи остается таким же, как в плазме.

Всасывание воды происходит пассивно, по градиенту осмотичес­кого давления и зависит от реабсорбции натрия и хлорида. Реабсорбция натрия в проксимальном отделе осуществляется как актив­ным, так и пассивным транспортом. В начальном участке канальцев это активный процесс. Хотя натрий входит в клетки эпителия через апикальную мембрану пассивно через натриевые каналы по кон­центрационному и электрохимическому градиенту, его выведение через базолатеральные мембраны эпителиальных клеток происходит активно с помощью натрий-калиевых насосов, использующих энер­гию АТФ. Сопровождающим всасывающийся натрий анионом явля­ется здесь бикарбонат, а хлориды всасываются плохо. Объем мочи в канальце уменьшается из- за пассивной реабсорбции воды, и кон­центрация хлоридов в его содержимом растет. В конечных участках проксимальных канальцев межклеточные контакты высоко прони­цаемы для хлоридов (концентрация которых повысилась) и они пассивно по градиенту всасываются из мочи. Вместе с ними пас­сивно реабсорбируются натрий и вода. Такой пассивный транспорт одного иона (натрия) вместе с пассивным транспортом другого (хло­рида) носит название котранспорта. Таким образом, в проксималь­ном отделе нефрона существуют два механизма всасывания воды и ионов: 1) активный транспорт натрия с пассивной реабсорбцией

510


бикарбоната и воды, 2) пассивный транспорт хлоридов с пассивной реабсорбцией натрия и воды. Поскольку натрий и другие электро­литы всегда всасываются в проксимальных канальцах с осмотически эквивалентным количеством воды, моча в проксимальных отделах нефрона остается изоосмотичной плазме крови.

Проксимальная реабсорбция глюкозы и аминокислот осуществля­ется с помощью специальных переносчиков щеточной каемки апи­кальной мембраны эпителиальных клеток. Эти переносчики транс­портируют глюкозу или аминокислоту только если одновременно связывают и переносят натрий. Пассивное перемещение натрия по градиенту внутрь клеток ведет к прохождению через мембрану и переносчика с глюкозой или аминокислотой. Для реализации этого процесса необходима низкая концентрация в клетке натрия, созда­ющая градиент концентрации между внешней и внутриклеточной средой, что обеспечивается энергозависимой работой натрий-кали­евого насоса базальной мембраны. Поскольку перенос глюкозы или аминокислоты связан с натрием, а его транспорт определяется ак­тивным удалением натрия из клетки, такой вид транспорта назы­вают вторично активным или симпортом, т.е. совместным пассив­ным транспортом одного вещества (глюкоза) из-за активного транс­порта другого (натрия) с помощью одного переносчика.

Поскольку для реабсорбции глюкозы необходимо связывание каж­дой ее молекулы с молекулой переносчика, очевидно, что при из­бытке глюкозы может произойти полная загрузка всех молекул пере­носчиков и глюкоза уже не сможет всасываться в кровь. Эта си­туация характеризуется понятием "максимальный канальцевый транс­порт вещества", которое отражает максимальную загрузку канальцевых переносчиков при определенной концентрации вещества в пер­вичной моче и, соответственно, в крови. Постепенно повышая со­держание глюкозы в крови и тем самым в первичной моче, можно легко обнаружить ту величину ее концентрации, при которой глю­коза появляется в конечной моче и когда ее экскреция начинает линейно зависеть от прироста уровня в крови. Эта концентрация глюкозы в крови и, соответственно, ультрафильтрате свидетельствует о том, что все канальцевые переносчики достигли предела функци­ональных возможностей и полностью загружены. В это время реаб­сорбция глюкозы максимальна и составляет от 303 мг/мин у жен­щин и до 375 мг/мин у мужчин. Величине максимального канальцевого транспорта соответствует более старое понятие "почечный порог выведения".

Почечным порогом выведения называют ту концентрацию вещества в крови и в первичной моче, при которой оно уже не может быть полностью реабсорбировано в канальцах и появляется в конечной моче. Такие вещества, для которых может быть найден порог вы­ведения, т.е. реабсорбирующиеся при низких концентрациях в крови полностью, а при повышенных концентрациях — не полностью, носят название пороговых. Типичным примером является глюкоза, которая полностью всасывается из первичной мочи при концентра­циях в плазме крови ниже 10 моль/л, но появляется в конечной

511


моче, т.е. полностью не реабсорбируется, при содержании ее в плазме крови выше 10 моль/л. Следовательно, для глюкозы порог выведения составляет 10 моль/л.

Вещества, которые вообще не реабсорбируются в канальцах (ину­лин, маннитол) или мало реабсорбируются и выделяются пропорци­онально накоплению в крови (мочевина, сульфаты и др.), называ­ются непороговыми, т.к. для них порога выведения не существует.

Малые количества профильтровавшегося белка практически пол­ностью реабсорбируются в проксимальных канальцах с помощью пиноцитоза. Мелкие белковые молекулы абсорбируются на поверх­ности апикальной мембраны эпителиальных клеток и поглощаются ими с образованием вакуолей, которые передвигаясь сливаются с лизосомами. Протеолитические ферменты лизосом расщепляют по­глощенный белок, после чего низкомолекулярные фрагменты и ами­нокислоты переносятся в кровь через базолатеральную мембрану клеток.

Дистальная реабсорбция ионов и воды по объему значительно меньше проксимальной. Однако, существенно меняясь под влиянием регулирующих воздействий, она определяет состав конечной мочи и способность почки выделять либо концентрированную, либо разве­денную мочу (в зависимости от водного баланса организма). В дистальном отделе нефрона происходит активная реабсорбция на­трия. Хотя здесь всасывается всего 10% от профильтровавшегося количества катиона, этот процесс обеспечивает выраженное умень­шение его концентрации в моче и, напротив, повышение концент­рации в интерстициальной жидкости, что создает значительный гра­диент осмотического давления между мочой и интерстицием. Хлор всасывается преимущественно пассивно вслед за натрием. Способ­ность эпителия дистальных канальцев секретировать в мочу Н-ионы связана с реабсорбцией ионов натрия, этот вид транспорта в виде обмена натрия на протон получил название "антипорт". Активно всасывается в дистальном отделе канальцев калий, кальций и фос­фаты. В собирательных трубочках, главным образом юкстамедул-лярных нефронов, под влиянием вазопрессина повышается прони­цаемость стенки для мочевины и она, благодаря высокой концент­рации в просвете канальца, пассивно диффундирует в окружающее интерстициальное пространство, увеличивая его осмолярность. Под влиянием вазопрессина стенка дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек становится проницаемой и для воды, в результате чего происходит ее реабсорбция по осмотическому гра­диенту в гиперосмолярный интерстиций мозгового вещества и далее в кровь.

Способность почки образовывать концентрированную или разве­денную мочу обеспечивается деятельностью противоточно-множительной канальцевой системы почки, которая представлена парал­лельно расположенными коленами петли Генле и собирательными трубочками (рис.12.2). Моча двигается в этих канальцах в противо­положных направлениях (почему систему и назвали противоточной), а процессы транспорта веществ в одном колене системы усилива-

512


ются ("умножаются") за счет деятельности другого колена. Опреде­ляющую роль в работе противоточного механизма играет восходящее колено петли Генле, стенка которого непроницаема для воды, но активно реабсорбирует в окружающее интерстициальное простран­ство ионы натрия. В результате, интерстициальная жидкость стано­вится гиперосмотичной по отношению к содержимому нисходящего колена петли и по направлению к вершине петли осмотическое давление в окружающей ткани растет. Стенка же нисходящего ко­лена проницаема для воды, которая пассивно уходит из просвета в гиперосмотичный интерстиций. Таким образом, в нисходящем коле­не моча из-за всасывания воды становится все более и более ги­перосмотичной, т.е. устанавливается осмотическое равновесие с интерстициальной жидкостью. В восходящем колене, из-за всасывания натрия, моча становится все менее осмотичной и в корковый отдел дистального канальца восходит уже гипотоничная моча. Однако ее количество из-за всасывания воды и солей в петле Генле суще­ственно уменьшилось.

Рис. 12.2. Противоточно- множительная тубулярная система мозгового вещества почки.

Цифрами обозначены величины осмотического давления интерстициальной жидкости и мочи. В собирательной трубочке цифрами в скобках обозначено осмотическое давление мочи в отсутствие вазопрессина (разведение мочи), цифрами без скобок — осмо­тическое давление мочи в условиях действия вазопрессина (кон­центрирование мочи).

513


Собирательная трубочка, в которую затем поступает моча, тоже образует с восходящим коленом петли Генле противоточную систе­му. Стенка собирательной трубочки становится проницаемой для воды только в присутствии вазопрессина. В этом случае, по мере продвижения мочи по собирательным трубочкам вглубь мозгового вещества, в котором нарастает осмотическое давление из-за всасы­вания натрия в восходящем колене петли Генле, все больше воды пассивно уходит в гиперосмотичный интерстиций и моча становится все более концентрированной.

Под влиянием вазопрессина реализуется еще один важный для концентрирования мочи механизм — пассивный выход мочевины из собирательных трубочек в окружающий интерстиций. Всасывание воды в верхних отделах собирательных трубочек ведет к нарастанию концентрации мочевины в моче, а в самых нижних их отделах, расположенных в глубине мозгового вещества, вазопрессин повыша­ет проницаемость для мочевины и она пассивно диффундирует в интерстиций, резко повышая его осмотическое давление. Таким образом, интерстиций мозгового вещества становится наиболее вы­соко осмотичным в области вершины почечных пирамид, где и происходит увеличение всасывания воды из просвета канальцев в интерстиций и концентрирование мочи.

Мочевина интерстициальной жидкости по концентрационному гра­диенту диффундирует в просвет тонкой восходящей части петли Генле и вновь поступает с током мочи в дистальные канальцы и собирательные трубочки. Так осуществляется кругооборот мочевины в канальцах, сохраняющих высокий уровень ее концентрации в мозговом веществе. Описанные процессы протекают в основном в юкстамедуллярных нефронах, имеющих наиболее длинные петли Генле, спускающиеся глубоко внутрь мозгового вещества почки.

В мозговом веществе почки имеется и другая — сосудистая противоточная система, образованная кровеносными капиллярами. По­скольку кровеносная сеть юкстамедуллярных нефронов образует длинные параллельные прямые нисходящие и восходящие капилляр­ные сосуды (рис. 12.1), спускающиеся вглубь мозгового вещества, двигающаяся по нисходящему прямому капиллярному сосуду кровь постепенно отдает воду в окружающее интерстициальное простран­ство в силу нарастающего осмотического давления в ткани и, на­против, обогащается натрием и мочевиной, сгущается и замедляет свое движение. В восходящем капиллярном сосуде по мере движе­ния крови в ткани с постепенно снижающимся осмотическим дав­лением происходят обратные процессы — натрий и мочевина по концентрационному градиенту диффундируют обратно в ткань, а вода всасывается в кровь. Таким образом, и эта противоточная система способствует поддержанию высокого осмотического давления в глу­боких слоях ткани мозгового вещества, обеспечивая удаление воды и удержание натрия и мочевины в интерстиций.

Деятельность описанных противоточных систем во многом зависит от скорости движения находящихся в них жидкостей (мочи или крови). Чем скорее будет двигаться моча по трубкам противоточной

514


системы канальцев, тем меньшие количества натрия, мочевины и воды успеют реабсорбироваться в интерстиций и большие количе­ства менее концентрированной мочи будут выделяться почкой. Чем выше будет скорость кровотока по прямым капиллярным сосудам мозгового вещества почки, тем больше натрия и мочевины унесет кровь из почечного интерстиция, т.к. они не успеют диффундиро­вать из крови назад в ткань. Этот эффект называют "вымыванием" осмотически активных веществ из интерстиция, в результате его осмолярность падает, концентрирование мочи уменьшается и почкой выделяется больше мочи низкого удельного веса (разведение мочи). Чем медленнее происходит движение мочи или крови в мозговом веществе почек, тем больше осмотически активных веществ накап­ливается в интерстиции и выше способность почки концентрировать мочу.

Регуляция каналъцевой реабсорбции осуществляется как нервным, так и, в большей мере, гуморальным путем.

Нервные влияния преимущественно реализуются симпатическими проводниками и медиаторами через бета- адренорецепторы мембран клеток проксимальных и дистальных канальцев. Симпатические эф­фекты проявляются в виде активации процессов реабсорбции глюкозы, натрия, воды и фосфатов и реализуются через систему вторичных посредников (аденилатциклаза — цАМФ). В регуляции процессов ме­таболизма почечной ткани существенную роль играют трофические влияния симпатической нервной системы. Нервная регуляция крово­обращения в мозговом веществе почки увеличивает или уменьшает эффективность сосудистой противоточной системы и концентрирова­ние мочи. Сосудистые эффекты нервной регуляции могут опосредо­ваться через внутрипочечные системы гуморальных регуляторов — ренин- ангиотензинную, кининовую, простагландины и др.

Основным фактором регуляции реабсорбции воды в дистальных отделах нефрона является гормон вазопрессин, называвшийся ранее антидиуретическим гормоном. Этот гормон образуется в супраопти-ческом и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса и поступает в кровь из нейрогипофиза. Влияние вазопрессина на проницаемость эпителия канальцев обусловлено наличием рецепторов к гормону, относящихся к V-2 типу, на поверхности базолатеральной мембраны клеток эпи­телия. Образование гормон-рецепторного комплекса (глава 3), влечет за собой через посредство GS-белка и гуанилового нуклеотида акти­вацию аденилатциклазы и образование цАМФ у базолатеральной мем­браны (рис. 12.3). После этого цАМФ пересекает клетку эпителия и, достигнув апикальной мембраны, активирует цАМФ- зависимые проте-инкиназы. Под влиянием этих ферментов происходит фосфорилирова-ние мембранных белков, приводящее к повышению проницаемости для воды и увеличению поверхности мембраны. Перестройка ультра­структур клетки ведет к образованию специализированных вакуолей, переносящих большие потоки воды по осмотическому градиенту от апикальной к базолатеральной мембране, не позволяя самой клетке набухать. Такой транспорт воды через клетки эпителия реализуется вазопрессином в собирательных трубочках. Кроме того, в дистальных

515


Рис. 12.3. Механизм действия вазопрессина на проницаемость собирательных трубочек для воды.

Б-л мембрана — базолатеральная мембрана клеток,

А мембрана — апикальная мембрана,

ГН — гуанидиновый нуклеотид, АЦ — аденилатциклаза.

канальцах вазопрессин обусловливает активацию и выход из клеток гиалуронидаз, вызывающих расщепление гликозаминогликанов основ­ного межклеточного вещества и межклеточный пассивный транспорт воды по осмотическому градиенту.

Канальцевая реабсорбция воды регулируется и другими гормона­ми. С учетом механизмов действия все гормоны, регулирующие реабсорбцию воды, можно представить в виде шести групп:

1) повышающие проницаемость мембран дистальных отделов неф-
рона для воды (вазопрессин, пролактин, хорионический гонадотро-
пин);

2) меняющие чувствительность клеточных рецепторов к вазопрес-
сину (паратирин, кальцитонин, кальцитриол, простагландины, аль-
достерон);

3) меняющие осмотический градиент интерстиция мозгового слоя
почки и, соответственно, пассивный осмотический транспорт воды
(паратирин, кальцитриол, тиреоидные гормоны, инсулин, вазопрессин);

 

4) меняющие активный транспорт натрия и хлорида, а за счет
этого и пассивный транспорт воды (альдостерон, вазопрессин, ат-
риопептид, прогестерон, глюкагон, кальцитонин, простагландины);

5) повышающие осмотическое давление канальцевой мочи за счет
нереабсорбированных осмотически активных веществ, например глю­
козы (контринсулярные гормоны);

516


6) меняющие кровоток по прямым сосудам мозгового .вещества и, тем самым, накопление или "вымывание" осмотически активных веществ из интерстиция (ангиотензин- II, кинины, простагландины, паратирин, вазопрессин, атриопептид).

Канальцевая реабсорбция электролитов, также как и воды, регу­лируется преимущественно гормональными, а не нервными влия­ниями.

Реабсорбция натрия в проксимальных канальцах активируется аль-достероном и угнетается паратирином, в толстой части восходящего калена петли Генле реабсорбция натрия активируется вазопресси-ном, глюкагоном, кальцитонином, а угнетается простагландинами Е. В дистальном отделе канальцев основными регуляторами транспорта натрия являются альдостерон (активация), простагландины и атри­опептид (угнетение). Регуляция канальцевого транспорта кальция, фосфата и частично магния обеспечивается, в основном, кальций-регулирующими гормонами. Паратирин имеет в канальцевом аппа­рате почки несколько участков действия. В проксимальных каналь­цах (прямой отдел) всасывание кальция происходит параллельно с транспортом натрия и воды. Угнетение реабсорбции натрия в этом отделе под влиянием паратирина сопровождается параллельным сни­жением реабсорбции кальция. За пределами проксимального каналь­ца паратирин избирательно усиливает реабсорбцию кальция, особен­но в дистальном извитом канальце и корковой части собирательных трубочек. Реабсорбция кальция активируется также кальцитриолом, а подавляется кальцитонином. Всасывание фосфата в канальцах почки угнетается и паратирином (проксимальная реабсорбция), и кальци­тонином (дистальная реабсорбция), а усиливается кальцитриолом и соматотропином. Паратирин активирует реабсорбцию магния в кор­ковой части восходящего колена петли Генле и тормозит прокси­мальную реабсорбцию бикарбоната.

Канальцевая секреция и ее регуляция. Каналь-цевой секрецией называют активный транспорт в мочу веществ, со­держащихся в крови или образуемых в самих клетках канальцевого эпителия, например аммиака. Секреция осуществляется, как прави­ло, против концентрационного или электрохимического градиента с затратами энергии. Путем канальцевой секреции из крови выделя­ются как ионы (К+, Н+), органические кислоты и основания эндо­генного происхождения, так и поступившие в организм чужеродные вещества, в том числе органического происхождения. Для ряда чу­жеродных организму веществ органической природы (антибиотиков, красителей и рентгеноконтрастных препаратов) скорость и интен­сивность выделения из крови путем канальцевой секреции значи­тельно превышает их выведение путем клубочковой фильтрации. Таким образом, канальцевая секреция является одним из механиз­мов обеспечения гомеостазиса.

Способностью к секреции обладают клетки эпителия и прокси­мального, и дистальных отделов канальцев. При этом, клетки про­ксимальных канальцев секретируют органические соединения с по­мощью специальных переносчиков: один из которых обеспечивает


секрецию органических кислот (парааминогиппуровой кислоты, ди-одраста, фенолрота, пенициллина и др.), а другой — секрецию ор­ганических оснований (гуанидина, пиперидина, тиамина, холина, се-ротонина, хинина, морфина и т.п.). Секреция водородных ионов происходит в проксимальных канальцах в большей мере, чем в дистальных. Однако, дистальная секреция водородных ионов играет основную роль в регуляции кислотно-основного состояния внутрен­ней среды (см. главу 13).

Секреция калия происходит в дистальных канальцах и собира­тельных трубочках, регуляция осуществляется альдостероном, усили­вающим секрецию К+ и подавляющим его реабсорбцию. Секреция аммиака, образующегося в самих клетках эпителия, происходит и в проксимальном, и в дистальном отделах.

Регуляция канальцевой секреции осуществляется с помощью гор­монов и симпатической нервной системы. Эффекты нервной регу­ляции осуществляются за счет изменений кровотока в постгломеру-лярных капиллярах почки, т.е. транспорта веществ с кровью секре-тирующим клеткам, и влияния на энергетический обмен в клетках эпителия канальцев. К числу гормонов, усиливающих проксималь­ную канальцевую секрецию органических веществ за счет метаболи­ческих эффектов, относятся соматотропин аденогипофиза, иодсодер-жащие гормоны щитовидной железы и андрогены.

Процесс секреции некоторых веществ в проксимальных канальцах идет настолько интенсивно, что за одно прохождение крови через корковое вещество почек из нее удаляются полн








Дата добавления: 2016-03-27; просмотров: 1691;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.127 сек.