Почки. И водносолевого обмена
 Скачать 4.04 Mb.
|
|
Механизм действия АДГ на почку АДГ увеличивает процесс факультативной реабсорбции воды в собирательной трубке, изменяя проницаемость ее стенок. В результате уменьшается объем образующейся мочи — диурез (от- 28 сюда и происходит название гормона — антидиуретический) и вы- деляется концентрированная моча. АДГ синтезируется в нейросе- креторных клетках гипоталамических ядер (супраоптического и паравентрикулярного). По отросткам этих клеток с током аксоплазмы гормон перемещается в заднюю долю гипофиза, откуда и поступает в кровь. Клеточный механизм действия АДГ в настоящее время изучен достаточно хорошо (рис.12). Рис. 12. Механизм действия АДГ на клетки собирательных трубок АДГ действует на главные клетки собирательных трубок, свя- зывается сV 2 рецепторами на базолатеральной мембране клеток, в результате активируется аденилатциклаза (АЦ), которая стимулиру- ет образование цАМФ, и запускается каскад реакций, приводящий к увеличению водной проницаемости. Условно эффекты АДГ можно разделить на апикальный и ба- зальный. В апикальной мембране цепь процессов завершается встра- иванием в мембрану клеток особого белка аквапорина. Аквапорин образует в гидрофобной мембране каналы (поры), по которым вода свободно перемещается из просвета собирательной трубки в интер- 29 стиций. В настоящее время известны 8 видов аквапоринов, часть из которых «работает» и в других отделах канальцев. Что касается базального эффекта, то согласно гипотезе А.Г. Гинецинского, в про- цесс вовлекаются ферменты гидролиза ГАГ (гликозаминогликанов), входящих в состав межклеточного вещества. Таким ферментом, в частности, является гиалуронидаза, а субстратом — гиалуроновая кислота. В результате происходит деполимеризация (разжижение) базальной мембраны, что облегчает движение воды по осмотическо- му градиенту. Схема, иллюстрирующая эффекты АДГ Существует заболевание, связанное с недостаточной секреци- ей АДГ. Оно называется несахарный диабет и характеризуется выде- лением значительных количеств мочи (до 25 л в сутки). Канальцевая секреция Секреция — это процесс переноса веществ через клетки из крови в просвет канальцев. В почке секретируются органические кислоты (парааминогиппуровая кислота (ПАГ), диодраст), орга- нические основания (холин, гуанидин), неорганические вещества (калий и водород), конечные продукты обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин), Важно отметить, что секретируются многие 30 лекарственные препараты и некоторые красители (пенициллин, салицилаты, сульфаниламиды, фуросемид, этакриновая кислота, морфин, хинин, атропин, фенолрот). Величина канальцевой секре- ции определяется методом очищения (руководство к проведению лабораторных работ). 31 ДИУРЕТИКИ Диуретиками называется группа фармакологических препаратов, обладающих способностью увеличивать мочеотделение за счет угнетения реабсорбции натрия, хлора и вторично усиливать выведение осмотически связанной с ними воды. Свое действие они оказывают на отдельные этапы транспорта натрия и хлора в разных отделах нефрона. Блокаторы входа на- трия в клетку Ингибиторование карбоангидразы Торможение Na + K + 2Cl - котранспортера Торможение NaCl котранспортера Блокада натриевых каналов (Амилорид, фуросемид) Блокаторы реабсорб- ции натрия Блокада энергообеспеченности ионных насосов и работы самих насосов (Сердечные гликозиды, этакриновая кислота) Конкуренты альдосте- рона Блокирование всех этапов переноса натрия через клетку (Верошпирон) Осмотические диуре- тики Увеличение осмотической концентрации ка- нальцевой жидкости за счет веществ, которые не реабсорбируются. (Маннитол) 32 РЕГУЛЯЦИЯ ВОДНО-СОЛЕВОГО ГОМЕОСТАЗА В регуляции водно-электролитного гомеостаза почка вы- полняет роль эффекторного органа. Общий объем жидкостей тела составляет у человека пример- но 60% массы тела. Этот объем распределен между двумя большими секторами: внутриклеточным и внеклеточным. Внутриклеточная жидкость Внеклеточная жидкость 40% Интерстициальная жид- кость 16% Кровь 4% Для нормальной жизнедеятельности организма в этих жид- костных средах необходимо поддерживать постоянство физико- химического состава и свойств — гомеостаз. Однако многие факторы, влияющие на организм, такие как прием, потеря или ограничение по- требления воды, усиленное потребление соли или ее дефицит, сме- щение метаболизма и т. д. способны изменять объем и состав жидко- стей тела. Отклонения параметров внутренней среды от некоторого нормального уровня включают механизмы регуляции. Система регу- ляции водно-электролитного гомеостаза имеет много контуров: это регуляция объема, осмотической концентрации, ионного состава и др. Основным контуром, с которым связаны остальные, является содержание в организме Na + . Действительно, ион натрия, удерживая молекулы воды, определяет объем и осмолярность жидкостей вну- тренней среды и обеспечивает целый ряд жизненно-важных функций. Регуляция выведения Na + почкой осуществляется двумя систе- мами: антинатрийуретической и натрийуретической. Антинатрийу- ретическая система обеспечивает задержку Na + и уменьшает его выведение. Она имеет гуморальное и рефлекторное звено. Гумораль- ное звено связано с ренин-ангиотензин-альдостероновой системой (РААС). Ренин — протеолитический фермент, секретируемый юк- стагломерулярным аппаратом (ЮГА) почки. Ренинпродуцирующие 33 клетки чувствительны к уменьшению объема, перепадам АД в при- носящих артериолах и к изменению концентрации Na + в канальцевой жидкости (рис. 13) Рис. 13. Схема взаимодействия компонентов РААС 34 Ренин действует на ангиотензиноген и отщепляет от него пептид из десяти аминокислот, образуя ангиотензин-�. Под дей- �. Под дей- . Под дей- ствием ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) неактивный ангиотензин-� переходит в ангиотензин-��, который представляет со- � переходит в ангиотензин-��, который представляет со- переходит в ангиотензин-��, который представляет со- бой физиологически высокоактивное вещество, обладающее множе- ственными эффектами, среди которых наиболее значимыми являются стимуляция синтеза и секреции альдостерона корой надпочечников и мощное сосудосуживающее действие. Альдостерон является главным компонентом антинатрийуре- тической системы. Он усиливает в почечных канальцах реабсорб- цию натрия, что приводит к задержке этого иона в организме. Рас- смотрим клеточный механизм действия гормона. Свое действие он оказывает в дистальном извитом канальце. Рис. 14. Клеточный механизм действия альдостерона Альдостерон, как и все стероидные гормоны, проникает в клет- ку и взаимодействует со специфическим белковым рецептором. Об- разовавшийся комплекс гормон-рецептор проникает в ядро и индуци- рует процесс транскрипции генов, в результате включается синтез по крайней мере трех функциональных канальцевых белков: 1. белков–каналов,облегчающих проникновение в клетку Na + через апикальную мембрану, 35 2. белков-насосов (Na + -K + -АТФазы -), непосредственно обеспе- чивающих активный перенос Na + из канальцев в кровь 3. белков-ферментов в митохондриях, обеспечивающих клетки энергией, необходимой для транспорта натрия. Таким образом, альдостерон увеличивает реабсорбцию натрия и делает это, воздействуя на все этапы его транспорта. Кроме того, альдостерон уменьшает реабсорбцию калия в канальцах почки. Натрийуретическая система обеспечивает выведение натрия почкой (натрийурез) и активируется при увеличении объема жидко- сти. Натрийуретическая система представлена семейством веществ, общее название которых НУП (натрийуретические пептиды). К ним прежде всего следует отнести предсердный натрийуретический пеп- тид (ПНП). (Другие названия: кардиопептид, АНП — атриальный натрийуретический фактор, предсердный натрийуретический гор- мон — ПНГ). Он синтезируется в клетках предсердий и состоит из 28 аминокислот. ПНП обладает сильным натрийуретическим, диу- ретическим и гипотензивным эффектом. Его натрийуретический эф- фект реализуется через влияние на гемодинамику, СКФ и снижение реабсорбции натрия в почечных канальцах. Несмотря на явную спо- собность ПНП усиливать почечную экскрецию натрия, механизм его действия еще полностью непонятен. Возможно, он играет роль моду- лятора, приводящего активность системы, обеспечивающей баланс натрия, в соответствие с потребностями системы кровообращения. Существует мозговой или гипоталамический НУП, образую- щийся в ядрах заднего гипоталамуса. Описан и почечный НУП — уродилатин. В таблице представлены факторы, влияющие на натрий- уретическую функцию почек. Таблица 2 Факторы, вызывающие увеличение экскреции натрия почками: Факторы, вызывающие уменьше- ние экскреции натрия почками ПНП (кардиопептид) альдостерон гипоталамиический НУП ангиотензин-�� уродилатин (почечный НУП) норадреналин АДГ (вазопрессин) адреналин окситоцин почечные нервы дигоксиноподобный натрийуретиче- ский гормон простагландин F 2a простагландин Е -2 инсулин кинины эстрогены оксид азота (NO) 36 Из данных таблицы видно, что существует богатый набор ве- ществ, обладающих как натрийзадерживающим, так и натрийурети- ческим действием. Они имеют в нефроне разные точки приложения, однако роль многих из них и механизм действия пока не ясен. Одна- ко такая многофакторная система обеспечивает довольно стабильное содержание натрия в организме. По современным представлениям, поддержание водно-солевого гомеостаза обусловлено взаимосвя- занной деятельностью физиологических систем регуляции объема, осмотической концентрации и ионного состава жидкостных сред организма. Эти системы обладают рецепторами, воспринимающи- ми изменение состава и объема внутренней среды, центральными представительствами, где происходит интеграция поступающей ин- формации. Далее соответствующие нервные и гормональные коман- ды передаются основному эффектору-почке. Почка благодаря пере- стройке, главным образом натрий- и водо-выделительной функции , обеспечивает поддержание основных гомеостатических параметров на оптимальном уровне. Регуляция объема жидкостей, или волюморегуляция Волюморегуляция (от слова volume-объем) осуществля- ется сочетанной деятельностью антинатрийуретической, натрийуре- тической и антидиуретической систем. Считается, что содержание Na + в организме регулируется через изменение объема жидкости, главным образом крови. От содержания Na + зависит величина объема жидко- сти организма. Волюморегуляция осуществляется рефлекторным пу- тем. Информационный блок представлен волюморецепторами. Волюморецепторы располагаются в артериальной системе и предсердиях и реагируют на степень их растяжения. Объемные сдвиги могут происходить в сторону уменьшения объема или его увеличения. Уменьшение объема — гиповолюмия может явиться след- ствием кровопотери, диареи, ортостатических перераспределений крови, уменьшения объема циркулирующей крови или снижения кровяного давления. Целесообразная биологическая реакция почек должна выразиться в уменьшении диуреза и натрийуреза, соответ- ственно задержке Na + и воды в организме. Другими словами, в дей- ствие должна быть приведена антинатрийуретическая и антидиуре- 37 тическая системы. Последовательность и направленность реакций такова: уменьшение объема циркулирующей крови (независимо от причин) вызывает усиление секреции ренина почками и включает РААС (1 на рисунке 15). В конечном итоге образуется ангиотензин-��, который с одной стороны увеличивает тонус сосудов и способствует повышению кровяного давления, с другой — приводит к увеличению секреции альдостерона и увеличению реабсорбции натрия. Таким образом, срабатывает антинатрийуретическая система. Одновремен- но информация от волюморецепторов а также прессорецепторов об уменьшении объема крови направляется в супраоптическое ядро ги- поталамуса (2 на рисунке 15), увеличивается секреция и выделение из задней доли гипофиза АДГ, он действует на почку, где увеличива- ет реабсорбцию воды. Таким образом происходит задержка и воды и восстанавливается объем жидкости (рис. 15) Увеличение объема — гиперволюмия обусловлена увели- чением объема внеклеточной жидкости и может явиться следствием переливания крови или кровезаменителей, введением физиологиче- ского раствора, развития сердечной недостаточности, отечных со- стояний. В этом случае биологически целесообразная реакция со сторо- ны почек проявляется в увеличении экскреции натрия и воды. В дан- ном случае в реакцию вовлекается натрийуретическая система, про- исходит увеличение выведения Na + , вслед за которым уйдет и вода. Последовательность процессов при гиперволюмии такова (рисунок 16 - 1): увеличение объема включает волюморегулирующий рефлекс, возрастает приток крови к сердцу, растягиваются стенки предсердий, раздражаются волюморецепторы, информация от них направляется в гипоталамус, из задних ядер которого выделяется гипоталами- ческий натрийуретический пептид (НУП). Кроме того, при рас- тяжении предсердий из них выделяется предсердный натриурети- ческий пептид (ПНП). Под действием натрийуретических пептидов усиливается выведение натрия и воды. Предположительно, гиперволюмия может сопровождаться уменьшением активности антинатрийуретической системы и сниже- нием секреции альдостерона, что также способствует выведению натрия (рисунок 16 – 2). Одновременно при увеличении наполнения предсердий воз- буждение волюморецепторов угнетает секрецию и выделение АДГ, что приводит к увеличению диуреза. 38 Рис. 15. Схема волюморегулирующего рефлекса при гиповолюмии Таким образом, выводится натрий и вода, и организм разгру- жается от избытков жидкости. Обратите внимание, что изменение внеклеточного объема жидкости включает волюморегулирующие рефлекторные реакции с однонаправленной параллельной экскре- цией и натрия и воды. Это целесообразное явление, поскольку об- стоятельства, вызвавшие изменения объема, часто связаны с потерей или избыточным количеством натрия и воды в организме примерно в пропорциональных количествах. 39 Рис. 16. Схема волюморегулирующего рефлекса при гиперволюмии Осморегуляция Осмотическая концентрация и осмотическое давление плазмы крови являются наиболее жесткими константами внутренней среды организма и определяются главным образом соотношением 40 воды и натрия. Механизмы осморегуляции изучены наиболее под- робно. Создателями учения об осморегулирующей системе организ- ма являются преподаватели кафедры нормальной физиологии НГМУ под руководством профессора Я.Д. Финкинштейна. Осморегулирующая система построена из совокупности осмо- регулирующих рефлексов, которые компенсируют сдвиги осмоляр- ности посредством изменения экскреции главным образом воды. Следовательно, главная часть этой системы — антидиуретическая. Выведение воды почкой регулируется АДГ и в конечном итоге опре- деляется теми факторами, которые влияют на скорость синтеза и секреции АДГ. Сенсорный механизм антидиуретической системы представлен осморецепторами. Центральные осморецепторы открыл английский физиолог Е. Верней. Он обнаружил осмочувствитель- ные зоны в супраоптических и паравентрикулярных ядрах гипота- ламуса. Однако восприятие осмотического давления обеспечивается не только осморецепторами мозга. Идея о том, что осморецепторы могут быть локализованы и в других органах, принадлежит А.Г. Ги- нецинскому. И действительно, периферические осморецепторы были обнаружены в печени, сердце, почке, легких и других органах. Глав- ной осморецепторной зоной является печень, так как именно в нее по системе воротной вены поступают всосавшиеся в кишечнике на- трий и вода. Широко распространенные во многих органах и тканях периферические осморецепторы делают возможным постоянное на- блюдение за общими и регионарными изменениями осмолярности и непрерывно снабжают центры необходимой информацией. Осмотическая концентрация жидкостей внутренней среды, как и их объем, может изменяться в двух направлениях — увеличивать- ся или уменьшаться. Ее увеличение — гиперосмия может создаться при дефиците поступления воды в организм — дегидратации — или избыточном поступлении соли. При этом включается осморегулиру- ющий рефлекс (рис. 17), возбуждаются осморецепторы и рефлектор- но стимулируется секреция АДГ, возрастает водная проницаемость СТ, увеличивается факультативная реабсорбция воды, уменьшается диурез и выделяется небольшой объем гиперосмотичной (концен- трированной) мочи. Одновременно увеличивается выведение натрия и осмолярность жидкостей восстанавливается до нормальной. Что касается механизма натрийуреза в этой ситуации, то он не совсем ясен. При значительном обезвоживании организма происходит вклю- чение всех регуляторных систем: и объемной и осмотической. 41 Рис. 17. Схема осморегулирующего рефлекса Уменьшение осмотической концентрации — гипоосмия мо- жет возникнуть после обильного поступления воды (гипергидрата- ция) или уменьшения поступления соли. Реакция почек в этой си- туации проявляется в увеличении диуреза и снижении экскреции натрия. Включается тот же осморегулирующий рефлекс, возбужда- ются осморецепторы, информация поступает в центр, секреция и вы- деление АДГ тормозится. В результате развивается водный диурез. 42 Следует отметить, что участие почек в регуляции объема жид- кости сопровождается однонаправленным изменением выведения натрия и воды, а в случае осморегуляции почки изменяют их разно- направлено, что в этой ситуации является биологически целесообраз- ной реакцией (рисунок 17 — графики). Взаимодействие осмотических и объемных стимулов обеспе- чивает адекватные для ситуации изменения экскреции воды почкой. В нормальных условиях главным стимулом секреции АДГ является осмотическая концентрация внеклеточной жидкости. При неболь- ших изменениях объема крови и смещении осмолярности в первую очередь выравнивается осмотическая концентрация крови. При зна- чительных изменениях объема внутрисосудистой жидкости (более 10%) к системе осморегуляции подключается система регуляции объема. Рис. 18. Схема взаимодействия нервных и гуморальных меха- низмов регуляции объема и осмолярности внутренней среды Водно-солевой баланс зависит не только от точно регулируе- мой экскреции натрия и воды почками, но и от эффективности ме- ханизма жажды и солевого аппетита. При неизбежных потерях воды механизм жажды может в какой-то мере обеспечить их компенса- цию посредством питья. Что касается натрия, то поддержание его нормальной концентрации во внеклеточной жидкости может осу- ществляться частично благодаря контролю его потребления (соле- вой аппетит). Оба чувства формируются при участии ЦНС. Жажда и солевой аппетит, побуждая к поиску воды и натрия, стимулируя их потребление, могут частично восстановить водно-солевой гомеостаз, 43 однако, несомненно, что основную роль в обеспечении постоянного состава плазмы крови играют специальные системы, регулирующие выведение натрия и воды почками в точном соответствии потребно- стям организма. Поддержание стабильности таких жизненно-важных гомеоста- тических показателей, как объем жидкостных секторов, их осмоти- ческая концентрация осуществляется многокомпонентной системой регуляции (Рис. 18). Информационный блок этой системы представлен рецептора- ми различной природы, реагирующими на изменения объема, осмо- лярности плазмы крови, концентрации натрия и давления крови. Сенсорные механизмы локализуются как в мозгу, так и на перифе- рии. Информация анализируется ЦНС, и для коррекции отклонений регулируемых параметров используются как нервные, так и гормо- нальные механизмы. Объектом этих воздействий является мульти- функциональный орган — почка, способная быстро и точно менять экскрецию воды и солей. Регуляторные механизмы, вовлекаемые в стабилизацию объема и осмолярности внеклеточной жидкости, тес- но взаимодействуют друг с другом. |