Физиология человека. Косицкий. Литература москва Медицина 1985 Для студентов медицинских институтов

• Название: Литература москва Медицина 1985 Для студентов медицинских институтов
• Анкор: Физиология человека. Косицкий.doc
• Дата: 29.01.2017
• Размер: 7.39 Mb.
• Имя файла: Физиология человека. Косицкий.doc
• Тип: Литература; #964
• страница: 52 из 71

Определение величины канальцевой реабсорбции

Обратное всасывание веществ, иными словами, их транспорт из просвета канальцев в интерстициальную ткань почки и в кровь (реабсорбция), определяется по разности между количеством вещества, профильтровавшегося в клубочках и выделенного с мочой.

Важное значение для функциональной оценки реабсорбционной способности клеток проксимальных канальцев имеет определение максимальной величины транспорта глюкозы (T_mg). Ее измеряют при полном насыщении системы канальцевого транспорта глюкозы. Для этого в кровь вводят глюкозу, повышая ее концентрацию до тех пор, пока она не начнет в значительных количествах выделяться с мочой.

Величина Т_т характеризует полную загрузку системы транспорта глюкозы. У мужчин эта величина равна в среднем 375 мг/мш-г, а у женщин—303 мг/мин. В условиях патологии эта величина снижается, что может указывать либо на уменьшение реабсорбционной способности клетрк проксимальных канальцев, либо на снижение числа работающих нефронов. Для ответа на этот вопрос рассчитываютT_mg на 100 мл клубочкового фильтрата.

КАНАЛЬЦЕВАЯ СЕКРЕЦИЯ

В выделении из организма продуктов обмена и чужеродных веществ большое значение имеет их секреция из крови в просвет канальца против концентрационного или электрохимического градиента. Секреция позволяет быстро экскретировать органические основания и ионы. Органические кислоты (феноловый красный, параамино- гиппуровая кислота, диодраст, пенициллин и др.) и основания секретируются в проксимальном отделе канальца, ионы (калий) —в конечных частях дистального отдела и собирательных трубках.

Рассмотрим механизм секреции органических кислот на примере выделения почкой парааминогиппуровой кислоты (ПАГ). При введении ПАГ в кровь человека ее выделение из организма с мочой зависит от фильтрации в клубочках и секреции в канальцах. Когда секреция ПАГ достигает максимального уровня, она становится постоянной и независимой от содержания ПАГ в плазме крови. Принципиальная схема секреторного процесса при транспорте органических соединений состоит в том, что в мембране клетки проксимального канальца, обращенной к интерстициальной жидкости, имеется .переносчик (А), обладающий высоким сродством к ПАГ. В присутствии ПАГ образуется комплекс

А—ПАГ, который перемещается в мембране и на ее внутренней поверхности распадается, освобождая ПАГ и вновь приобретая способность перемещаться к внешней поверхности мембраны и соединяться с новой молекулой ПАГ. Этот процесс происходит с Затратой энергии, которая непрестанно поставляется к местам активного транспорта.' Угнетение дыхания цианидами, разобщение дыхания и окислительного фосфорилиро-. вания динитрофенолом снижает или даже прекращает секрецию. В физиологических условиях уровень секреции зависит от числа переносчиков в мембране. Секреция ПАГ возрастает пропорционально увеличению ее концентрации в крови до тех пор, пока все молекулы переносчика не насытятся ПАГ. Максимальная скорость транспорта ПАГ достигается в тот момент, когда количество ПАГ, доступное для транспорта, становится равным количеству молекул переносчика. Поступившая в клетку ПАГ движется в цитоплазме к апикальной мембране и через нее специальным механизмом выделяется в просвет канальца. .

Недавно было установлено, что процесс секреции органических кислот в почке имеет адаптивный характер. Бели в течение нескольких дней часто вводить ПАГ (пенициллин или иное секретируемое вещество), то интенсивность секреции значительно возрастает. Это обусловлено тем, что в клетках проксимальных канальцев при участии систем белкового синтеза вырабатываются вещества, являющиеся необходимыми компонентами процесса переноса через мембрану органических веществ.

Секреция органических основании (например, холина), подобно органическим кислотам происходит в проксимальном отделе нефрона. Системы секреции органических кислот и оснований функционируют независимо друг от друга, и при угнетении секреции органических кислот секреция оснований не нарушается.

Транспорт калия в нефроне отличается от транспорта натрия тем, что ион К⁺ подвергается не только реабсорбции, но и секреции клетками конечных отделов нефрона и собирательных трубок. Процесс секреции иона К⁺ включает ряд этапов. Калий поступает в клетку канальца из межклеточной жидкости при участии фермента Na⁺, К⁺- АТФ-азы, которая транспортирует ион К⁺ в обмен на ион Na⁺ (калий поступает в цитоплазму, а натрий одновременно выходит из клетки). Таким образом, поддерживается высокая внутриклеточная концентрация калия.

,' Секреция калия клетками в просвет канаЛьца зависит от ряда факторов, и прежде всего от степени возрастания проницаемости для калия апикальной мембраны клетки, обращенной в просвет канальца. В ней открываются «каналы», по которым калий по градиенту концентрации может выходить из клетки. Скорость секреции калия зависит также, от градиента электрохимического потенциала на апикальной мембране клетки: чем больше ее электроотрицательность, тем выше уровень секреции калия. Поэтому введение слабореабсорбируемых анионов, например сульфатов, увеличивает секрецию калия. Таким образом, секреция калия зависит от его внутриклеточной концентрации, проницаемости для калия апикальной мембраны и градиента электрохимического потенциала этой мембраны. Необходимо учитывать, что эти же клетки нефрона при дефиците,'калия в организме прекращают секрецию калия и начинают только реабсор- бировать его из капальцевой жидкости. В этом случае ион К⁺ из просвета канальца транспортируется через апикальную плазматическую мембрану внутрь клетки, передвигается по цитоплазме к базальной мембране и диффундирует через нее в межклеточную жидкость и кровь. Сказанное свидетельствует о высокой пластичности клеток этих отделов канальцев, способных при действии факторов регуляции перестраивать свою деятельность, изменяя направление транспорта, осуществлять то секрецию, то реабсорб- цию калия.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОЧЕЧНОГО КРОВОТОКА И ПЛАЗМОЮ КА

Непрямые методы измерения величины почечного кровотока основаны на оценке способности клеток почечных канальцев к секреции —¹ практически полному извлечению из околоканальцевой жидкости (и соответственно из плазмы крови) ряда органических

кислот и их выделению в просвет канальца. С этой целью используют такие соединения, как-ПАГ и диодраст, которые секретируются клетками почечных канальцев столь эффективно, что при невысокой их концентрации в артериальной крови она полностью очищается от этих веществ при однократном прохождении через почку. Этот прием позволяет измерить и величину эффективного почечного плазмотока, т. е. то количество плазмы, которое протекает по сосудам коры почки и омывает клетки проксимального сегмента нефрона.

Общий кровоток и плазмоток через почки может быть рассчитан, если известно, какое количество ПАГ не удаляется клетками канальцев. ПАГ полностью извлекается из крови, протекающей в коре почки. Наличие же в почечной вене небольшого количества ПАГ обусловлено той незначительной (по сравнению с общим.кровотоком) частью крови, которая минует кору почки и поступает в сосуды мозгового вещества.

СИНТЕЗ ВЕЩЕСТВ В ПОЧКАХ

В почке образуются некоторые вещества, выделяемые с мочой (гиппуровая кислота, аммиак и др.), а также всасывающиеся в кровь (ренин, простагландины, глюкоза, образующаяся в почке, и др.). Гиппуровая кислота синтезируется в клетках канальцев из бензойной кислоты и гликокола. В опытах, на изолированной почке было показано, что при введении в почечную артерию раствора бензойной кислоты и гликокола в моче появляется гиппуровая кислота. В клетках канальцев при дезаминировании аминокислот, главным образом глутамина, из аминогрупп образуется аммиак. Он поступает преимущественно в мочу, но частично проникает через базальную плазматическую мембрану в кровь, и в почечной вене аммиака, больше, чем в почечной артерии.

ОСМОТИЧЕСКОЕ РАЗВЕДЕНИЕ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ МОЧИ

Способностью к образованию мочи с большей осмотической концентрацией, чем кровь, обладают лишь почки теплокровных животных. Многие исследователи пытались разгадать физиологический механизм этого процесса, но лишь в начале 50-х годов XX века была обоснована гипотеза, согласно которой образование осмотически концент-^; рйрованной мочи связано с механизмом противоточно-поворотной множительной системы некоторых участков нефрона.

Принцип противоточного обмена достаточно широко распространен в природе и используется в технике. Механизм работы такой системы рассмотрим на примере кровеносных сосудов в конечностях арктических животных. Во избежание больших потерь тепла кровь в параллельно расположенных артериях и венах конечностей течет таким образом, что теплая артериальная кровь согревает охлажденную венозную кровь, движущуюся к сердцу (рис. 204). В стопу притекает артериальная кровь с низкой температурой, что резко уменьшает теплоотдачу. Здесь такая система функционирует только как противоточный обмен ни к: в почке же она обладает множительным эффектом. Для лучшего понимания ее работы рассмотрим систему, состоящую из трех параллельно расположенных трубок. Трубки I и II дугообразно соединены на одном из концов (рис. 204, Б).. Стенка, общая для обеих трубок, обладает способностью переносить соли, но она не пропускает воду. Когда, в'такую систему через вход 1 наливают жидкость с концентрацией 300 мосмоль/л и она не течет, то через некоторое время в результате транспорта солей в трубке I жидкость станет гипотонической, а в трубке II — гипертони- . ческой. В том случае, когда жидкость течет по трубкам непрерывно, начинается концентрирование солей. На каждом горизонтальном уровне перепад их концентраций вследствие одиночного эффекта транспорта солей не может превышать 200 мосмоль/л, однако по длине трубки происходит умножение одиночных эффектов и система начинает работать как противоточная множительная система. Так как по ходу движения жидкости из нее извлекаются не только соль, но и некоторое количество воды, концентрация раствора все более повышается по мере приближения к изгибу петли. В трубке III регу-

Рис. 204. Схема функционирования противоточно-поворотной системы.



Вена

Артерия

300 300 300 300 300 300 300*

fxfficd

-400


I--500

-i— 600

700

300 300 300 300

зоо

300

300

4
А — теплообменник в сосудистой системе конечностей арктических животных; обмен тепла между артериальной и венозной кровью способствует сбережению тепла и на каждом уровне не превышает 1° —2° С. Б — модель нротивоточной множительной системы в начальном состоянии (а) и в период эффективного конценгрироваиия мочи (б). Объяснение в тексте.

Антивный транспорт Na Пассивный транспорт Н_г0 Пассивный транспорт мочевины




Рис. 205. Повышение концентрации (показано штриховкой увеличенной частоты) осмотически активных веществ в различных участках почки.



а — состояние антидиуреза; б — состояние водного диуреза. Широкими стрелками обозначено направление транспорта основных веществ, участвующих в осмотическом концентрировании; тонкими стрелками — движение первичной и вторичной мочи. .

лируется проницаемость стенок для воды; когда стенка начинает пропускать воду, объем жидкости в ней уменьшается. При этом вода идет в сторону большей осмотической концентрации. В результате этого растет концентрация жидкости в трубке III и уменьшается объем содержащейся в ней жидкости. Концентрация в ней веществ будет зависеть от ряда условий, в том числе от работы противоточной множительной системы Трубок I и II. Как будет ясно из последующего изложения, работа почечных канальцев в процессе осмотического концентрирования мочи похожа на описанную модель.

В зависимости от состояния водного баланса организма почки выделяют разведенную или концентрированную мочу. В процессе осмотического концентрирования мочи в почке принимают'участие все отделы канальцев, сосуды мозгового вещества, интерстициальная ткань. Из 100 мл фильтрата, образовавшегося в клубочках, ²/з его реабсорбируются к концу проксимального сегмента. Оставшаяся в канальцах жидкость содержит осмотически активные вещества в такой же концентрации, как и ультрафильтрат плазмы крови, хотя и отличается от него по составу вследствие реабсорбции ряда веществ в предшествующих частях нефрона. Далее канальцевая жидкость переходит из коркового слоя почки в мозговое вещество — в нисходящий (тонкий) отдел петли нефрона (петля Генле) и движется до вершины почечного сосочка, где каналец изгибается на 180°, и моча переходит в восходящий отдел петли, расположенный параллельно ее нисходящему отделу.

Функциональное значение различных отделов петли неоднозначно. Когда жидкость из проксимального отдела канальца поступает в тонкий нисходящий отдел петли нефрона, она попадает в зону почки, в интерстициальной ткани которой концентрация осмотически активных веществ выше, чем в коре почки. Это повышение осмолярной концентрации в наружной зоне мозгового вещества обусловлено деятельностью толстогс восходящего отдела петли нефрона. Его стенка непроницаема для воды, а клетки транспортируют ионы С1 и Na⁺ в интерстициальную ткань. Стенка нисходящего отдела петли проницаема для воды, и поэтому вода всасывается из просвета канальца в окружающую межуточную ткань почки по осмотическому градиенту, а осмотически активные вещества остаются в просвете этого отдела канальца.

- Чем дальше от коры по продольной оси находится жидкость в нисходящем колене петли, тем выше ее осмолярная концентрация. В каждых соседних участках нисходящего отдела петли имеется лишь небольшое нарастание осмотического давления, но пс длине петли осмолярная концентрация постепенно растет от 300 мосмоль/л почти дс 1450 мосмоль/л. Иначе говоря, на вершине петли нефрона осмолярная концентрация жидкости возрастает в несколько раз и. при этом объем ее уменьшается. При дальнейшем передвижении жидкости по восходящему отделу петли нефрона происходит реабсорбция ионов С1 и Na+, вода остается в просвете канальца, поэтому в начальные часп дистального извитого канальца всегда поступает гипотоническая жидкость, концентра ция осмотически активных веществ в которой менее 200 мосмодь/л.

Из гипотонической жидкости по осмотическому градиенту реабсорбируется вода осмолярная концентрация жидкости в этом отделе увеличивается, т. е. жидкость в про свете канальца становится изоосмотической. Окончательное концентрирование моч& происходит в собирательных трубках; они расположены параллельно канальцам петл& нефрона, в мозговом веществе почки. Как отмечалось выше, в интерстициальной жид кости мозгового вещества почки возрастает осмолярная концентрация. Вследствие этогс из жидкости собирательных трубок реабсорбируется вода и концентрация мочи в ни; увеличивается, уравновешиваясь со все повышающейся осмолярной концентрацие* внутреннего мозгового вещества почки. В конечном счете выделяется гиперосмотическаз моча, в которой максимальная концентрация осмотически активных веществ может был равна осмолярной концентрации интерстициальной жидкости на вершине почечной сосочка (рис. 205).

В условиях дефицита воды в организме усиливается секреция антидиуретическогс гормона гипофиза (АДГ), что увеличивает проницаемость стенок конечных чаете! дистального сегмента и собирательных трубок для воды.

14 -Физиология человека

В отличие от наружной зоны мозгового вещества почки, где повышение осмолярности основано главным образом на транспорте хлоридов, увеличение осмолярной концентрации во внутренней зоне мозгового вещества почки зависит от нескольких механизмов. Особую роль в осмотическом концентрировании играет накопление мочевины. Стенки проксимального канальца проницаемы для мочевины. В этом отделе нефрона реабсорбируется до 50% профильтровавшейся мочевины. Однако при извлечении жидкости из извитого д и сталь но го канальца оказалось, что содержание мочевины даже несколько превышает ее количество, поступившее с фильтратом, и составляет около 1.10%. Было показано, что имеется система внутрипочечного кругооборота мочевины, которая участвует в осмотическом концентрировании мочи. В просвете собирательных трубок вследствие реабсорбции воды повышается концентрация мочевины, АДГ увеличивает проницаемость собирательных трубок в мозговом веществе не только для воды, но и для мочевины. Когда увеличивается проница- гмость канальцевой стенки для мочевины, она диффундирует в мозговое вещество почки. Постоянное поступление во внутреннее мозговое вещество мочевины, ионов CP и Na⁺, реабсорбируемых клетками тонкого восходящего отдела петли нефрона н собирательных трубок, обеспечивает повышение осмотической концентрации в мозговом веществе почки. Вслед за увеличением осмолярности окружающей собирательные трубки межуточной ткани возрастает и реабсорбция воды из них н повышается эффективность осморегулирующей функции почки. Изменение проницаемости канальцевой стенки для мочевины позволяет понять, почему очищение от мочевины уменьшается при снижении мочеотделения.¹

Прямые кровеносные сосуды мозгового вещества почки, подобно канальцам петли нефрона, также образуют противоточную систему, играющую очень важную роль в осмотическом концентрировании. Благодаря особенностям расположения прямых сосудов обеспечивается эффективное кровоснабжение мозгового вещества почки, но не происходит вымывания осмотически активных веществ, поскольку в крови прямых сосудов наблюдаются такие же изменения осмотической концентрации, как и в тонком нисходящем отделе петли нефрона. При движении крови в ней постепенно юзрастает осмотическая концентрация, а во время ее обратного движения к коре почки соли и другие растворенные вещества, диффундирующие через сосудистую стенку, переходят в интерстици- альную ткань. Тем самым сохраняется градиент концентрации осмотически активных веществ, т. е. прямые сосуды функционируют как противоточная система. Скорость движения крови по прямым :осудам влияет на количество удаляемых из мозгового' вещества ионов Na⁴", С1 и мочевины, участвующих в создании осмотического градиента, и отток реабсорбируемой воды.

При водной нагрузке относительная проксимальная реабсорбция ионов и воды не «меняется, и в дистальный отдел нефрона поступает такое же количество жидкости, как г без нагрузки. При этом стенка дистальных отделов почечных канальцев остается юдонепроницаемой, а из протекающей мочи клетки продолжают реабсорбировать.соли {атрия; при этом выделяется гипотоническая моча, концентрация осмотически активных веществ в которой ниже 50 мосмоль/л. Проницаемость канальцев для мочевины низкая, \ она-экскретируется с мочой, не накапливаясь в мозговом веществе почки. Собиратель- ше трубки также обеспечивают реабсорбцию натрия, хлора и других ионов. Их основная функциональная особенность состоит в том, что реабсорбция веществ происходит i небольших количествах, но против наиболее значительного градиента, что обусловливает существенные различия концентрации ряда неорганических веществ в моче по сравнению с кровью. . ■

Таким образом, деятельность петли нефрона, конечных частей дистального отдела юбирательных трубок обусловливает способность почек человека при водной нарузке >ыделять большие объемы (до 900 мл/ч) разведенной, гипотонической мочи, а при дефиците воды в организме экскретировать мочи всего 10—12 мл/ч, в 4раза осмоти- 1ески более концентрированной, чем кровь. Способность почки осмотически концентри- ювать мочу исключительно развита у некоторых пустынных грызунов, что позволяет |м длительное время не пить воду.

гомеостатическая функция почек

Для поддержания почками постоянства объема и состава внутренней среды и |режде всего крови существуют специальные системы рефлекторной регуляции, вклю- [ающие специфические рецепторы, афферентные пути и нервные центры, где происходит



Рис. 206. Схема регуляции водо- и электролитовыделительной функции почки.




переработка информации. Команды к почке поступают по эфферентным нервам или гуморальным путем. В целом перестройка работы почки, ее приспособление к непрестанно изменяющимся условиям определяется преимущественно влиянием на гломеру- лярный и канальцевый аппарат различных гормонов: АДГ, альдостерона, паратгормона и многих других (рис. 206) , ■

Роль почек в осморегуляции и волюморегуляции. Почки являются основным органом осморегуляции. Они обеспечивают выделение избытка воды из организма в виде гипотонической мочи при увеличенном содержании воды (гипергидратация) или экономят воду и экскретируют мочу, гипертоническую по отношению к плазме крови при обезвоживании организма (дегидратация). При избыточном содержании воды в организме концентрация растворенных осмотически активных веществ в крови снижается и ее осмотическое давление падает .Это уменьшает активность центральных осморецепторов, расположенных в области супраоптического ядра гипоталамуса, а также периферических осморецепторов, имеющихся в печени, почке, селезенке и ряде других органов, что снижает выделение АДГ из нейрогипофиза в кровь и приводит к усилению выделения воды почкой.

При обезвоживании организма (или введении в сосудистое русло гипертонического раствора хлорида натрия) увеличивается концентрация осмотически активных веществ в плазме крови, возбуждаются осморецепторы, усиливается секреция АДГ, возрастает факультативная реабсорбция воды, уменьшается мочеотделение и выделяется осмотически концентрированная моча. В эксперименте на животных было-, показано, что секреция АДГ возрастает при раздражении не только осморецепторов, но и специфических натриорецепторов. Поэтому после введения в область III желудочка мозга гипертонического раствора хлорида натрия наступает антидиурез, а после введения в ту же область гипертонических растворов сахара угнетения мочеотделения не наблюдается.

Осморецепторы чутко реагируют на сдвиги концентрации осмотически активны* веществ в плазме крови. При увеличении осмолярности плазмы крови на 1% концентрация АДГ возрастает на 1 пг/мл (пикограмм равен 1 миллионной доле микрограмма) Переход же к состоянию максимального осмотического концентрирования мочи требует всего лишь 10-кратного возрастания количества АДГ в крови.


4ic
Помимо информации от осморецепторов и натриорецепторов, уровень секреции АДГ зависит от активности волюморецепторов, реагирующих на изменение объеме

14 *

внутри сосуд и стой и внеклеточной жидкости. Ведущее значение в регуляции секреции АДГ имеют те волгоморецепторы, которые реагируют на изменение напряжения сосудистой стенки в области низкого давления. В первую очередь следует назвать рецепторы левого предсердия, импульсы от Которых передаются в ЦНС по афферентным волокнам блуждающего нерва. Изолированная активация волюморецепторов, возникающая в ответ на увеличение объема внутрисосудистой жидкости, приводит к повышению экскреции солей натрия и воды. Одновременная активация волюм- и осморецепторов в основном усиливает выведение воды, уменьшая ее реабсорбцию.

Роль почек в регуляции ионного состава крови. Почки являются важнейшим эффек- торным органом в системе ионного гомеостаза. Новейшие данные свидетельствуют о существовании в организме систем регуляции баланса каждого из ионов. Для некоторых из ионов уже описаны специфические рецепторы, например натриорецепторы. Появились первые данные о рефлекторной регуляции баланса других ионов.

Известны гормоны, регулирующие реабсорбцию и секрецию ионов в почечных канальцах. Реабсорбция натрия возрастает в конечных частях дистального отдела нефрона и собирательных трубках под влиянием гормона коры надпочечника альдосте- рона. Этот гормон выделяется в кровь при снижении концентрации натрия в плазме и уменьшении объема цйркулирующей крови. Усиленное выделение натрия почкой вследствие угнетения его реабсорбции достигается при секреции в кровь так называемого натрийуретического гормона; его выработка возрастает при увеличении объема циркулирующей крови и повышении объема внеклеточной жидкости в организме. Хотя мысль о существовании этого гормона была высказана в конце 50-х годов, его Структура и место секреции до сих пор не установлены.

Альдостерон усиливает выделение калия с мочой. Уменьшает выделение калия инсулин. Экскреция калия тесно связана с кислотно-щелочным состоянием. Алкалоз сопровождается усилением выделения калия с мочой, а ацидоз — его уменьшением.

При снижении концентрации кальция в крови паращитовидные железы выделяют паратгормон, который способствует нормализации уровня кальция в крови за счет увеличения его реабсорбции в почечных канальцах и повышения резсорбции кальция из костей. При гиперкальциемии под влиянием гастрина или подобного ему вещества, вырабатываемого в желудочно-кишечном тракте, стимулируется выделение в кровь клетками щитовидной железы гормона тирокальцитонина, который снижает концентрацию кальция в крови, способствует увеличению его экскреции почкой и переходу ионов Са" в кости. .

В почечных канальцах регулируется также уровень реабсорбции магния, хлора, сульфатов и других ионов.

Роль почек в регуляции кислотно-основного состояния. Почки играют важную роль в поддержании постоянства концентрации ионов водорода в крови. Активная реакция мочи у человека и животных может очень-резко изменяться, концентрации ионов водорода в моче при крайних состояниях работы почек различаются почти в 1000 раз (рН в некоторых случаях снижается до 4,5 или возрастает до 8,0, что и обеспечивает участие точек в стабилизации рН плазмы крови на уровне 7,36). Механизм закисления мочи эснован на секреции клетками в просвет канальцев ионов водорода (рис. 207).

В апикальной плазматической мембране и цитоплазме клеток различных отделов нефрона находится фермент карбоангидраза, катализирующий реакцию гидратации двуокиси углерода.

co_?+h₂oh^™sh₂co₃^h++nco₃-

Фильтрующийся из плазмы крови в просвет канальцев NaHC0₃ взаимодействует : ионами водорода, секретированными клеткой, приводя к образованию СОг. В пролете канальца ионы Н⁺ связываются не только с НСО-Г, но и с такими соединениями, как двузамещенный фосфат (NagHPO^ и некоторыми другими, в результате чего увеличивайся экскреция титруемых кислот смочой- Это способствует восстановлению резерва

Просвет нанальца

Na⁺ -НСО3


Кровь

нсо:

Нлетна


H₂0+C0₂

■C0₂+H₂0

НСОо+Н t

NaHC0₃<^

^Na XLNa⁺
"SI I


Нарбоангидраза

Нарбоангидраза

i

Нарбоангидраза

Na

Na

NaHCOg<

нсо;
н₂со₃

H₂0+C0₂ Nai4-Na₂HP0₄ -нс.Оз+н⁺ t-н;

Глутамиказа ) NaH₂P0₄

i у " ¹¹¹

Глутамин-i—к NH₃——WNH3+A"" Нарбоангидраза _ \^^Х


нсо:
-НСО3-—• оо₂+он—н₂о

Рис. 207. Схема основных реакций, обусловливающих участие почки в регуляции кислотно-основногс равновесия. Объяснение в тексте.

оснований в плазме крови, Наконец, секретируемые ионы Н⁺ могут связываться е просвете канальца с аммиаком, выделяющимся в клетке из глутамина и аминокислот (аммониогенез) и диффундирующим через мембрану в просвет канальца, в результат* чего образуется ион аммония:

М-Ы-Н >NHT

Таким образом, общая эксКреция кислот почкой складывается из трех компонентов: выделения Н2СО3; титруемых кислот и выделения аммония NH^

_ч Кислотовыделительная функция почек во многом зависит от состояния кислотно- основного состояния в организме.

При питании мясом образуется больше кислот и моча становится кислой, a npt потреблении растительной пищи рН мочи сдвигается в щелочную сторону. При интен сивной физической работе из мышц в кровь поступают значительные количества молоч ной и фосфорной кислот. В этих условиях почки увеличивают выделение кислых продук тов. При гиповентиляции легких происходит задержка углекислого газа и снижаете рН крови — развивается дыхательный ацидоз, при гипервентиляции уменьшаете? содержание углекислого газа в крови, растет рН крови — возникает состояние дыхатель ного алкалоза. Если в крови нарастает содержание ацетоуКсусной и (З-оксимасляно* кислот, как это может наблюдаться при сахарном диабете, развивается состоянж метаболического ацидоза. Рвота, сопровождающаяся потерей соляной кислоты, приво дит к метаболическому алкалозу.

Легкие наряду с почками участвуют в нормализации кислотно-основного состояния. Пр1 дыхательном ацидозе увеличивается экскреция Н⁺ и реабсорбция НCOj: Метаболический ацидо. компенсируется гипервентиляцией легких.

В конечном счете почки, стабилизируя концентрацию ионов Н⁺ в плазме крови поддерживают рН на уровне 7,36.

Экскреторная функция почек. Почки играют ведущую роль в выделении из кров) нелетучих конечных продуктов обмена и чужеродных веществ, попавших во внутреннюю среду организма. В процессе метаболизма белков и нуклеиновых кислот образуютс:
различные продукты азотистого обмена. Основными азотсодержащими веществами мочи у человека являются мочевина, мочевая кислота, креатинин и др^

■ Катаболизм пуриновых оснований в организме человека останавливается на уровне образования мочевой кислоты (в клетках некоторых животных имеется полный набор ферментов, обеспечивающих распад пуриновых оснований до углекислоты и аммиака). Мочевая кислота в почке человека фильтруется в клубочках, затем реабсорбируется в канальцах, часть мочевой кислоты секретируется клетками в просвет нефрона. Обычно у человека экскретируемая фракция мочевой кислоты довольно низкая — 9,8%, что указывает на реабсорбцию значительных ее количеств в канальцах. В последние десятилетия непрерывно возрастает интерес к изучению механизмов транспорта мочевой кислоты в почечных канальцах в связи с резко возросшей частотой заболевания подагрой, при которой нарушен обмен мочевой кислоты.

Весь образующийся в течение суток креатинин, источником которого служит креа- тинфосфорная кислота, выделяется почками с мочой. Его суточная продукция и экскреция зависят не столько от потребления мяса с пищей, сколько от массы мышц тела. Креатинин, как и мочевина, свободно фильтруется в почечных клубочках, но с мочой выводится весь профильтровавшийся креатинин,. в то время как мочевина частично реабсорбируется в канальцах.

Помимо перечисленных имеется еще очень много разнообразных веществ, непрестанно удаляемых почкой из крови. О том, какие вещества удаляет или разрушает почка, можно судить при изучении состава крови у людей с удаленными почками. В их крови, помимо, мочевины, креатинина, мочевой кислоты, накапливаются гормоны (глюкагон, паратгормон, гастрин), ферменты (рибонуклеаза, ренин), производные индола, глюку- роновая кислота и многие другие вещества.

Необходимо помнить, что даже физиологически ценные вещества при их избытке в крови начинают экскретироваться почкой. Это относится как к неорганическим веществам, о которых шла речь выше при описании осмо-, волюм- и ионорегулирующей функции почек, так и органическим веществам, таким, как глюкоза, аминокислоты. Повышенная экскреция этих веществ может в условиях патологии наблюдаться и при нормальной ях концентрации в крови, когда нарушена работа клеток, реабсорбирующих то или иное профильтровавшееся вещество из канальцевой жидкости в кровь.

Инкреторная функция почек. В почке вырабатывается несколько физиологически активных веществ, позволяющих рассматривать ее как важный инкреторный орган. Гранулярные клетки юкстагломерулярного аппарата под влиянием ряда стимулов (при уменьшении артериального давления в почке, снижении содержания натрия в организме и при переходе из горизонтального, в вертикальное положение) секретируют ренин. Ренин, синтезируемый в гранулярных клетках, представляет собой протеолитический фермент. В плазме крови он отщепляет от а₂-глобулина (ангиотензиноген) физиологически неактивный пептид, состоящий из 10 аминокислот— ангиотензин I. Затем от анги- этензина I отщепляются две аминокислоты и он превращается в очень активное сосудосуживающее вещество — ангиотензин II. Помимо влияния на сосуды и тем самым на величину артериального.давления, ангиотензин II, властности, усиливает секрецию зльдостерона, усиливает чувство жажды, регулирует реабсорбцию натрия в канальцах.

Клетки почки извлекают из плазмы крови образующийся в печени прогормон — ви-. гамин D3 и превращают его в физиологически очень активный гормон. Этот стероид симулирует образование кальцийсвязывающего белка в кишечнике, способствует освобождению кальция из костей, регулирует его реабсорбцию в почечных канальцах.

В почке синтезируется активатор плазминогена — урокиназа. В мозговом веществе точки образуются простагландины, в том числе простагландин Аг, который; называют также медуллином. Они участвуют в регуляции общего и почечного кровотока, вызы- зают натрийурез, уменьшают чувствительность клеток к АДГ. В почке образуется эри- грогенин, который способствует превращению в плазме крови реактивного эритропоэ- гиногена в эритропоэтин, стимулирующий эритропоэз в костном мозге. В почке вырабатывается брадикинин, являющийся сильным вазодилататором.

Метаболическая функция почек. Важной стороной работы почек является их участие в обмене белков, углеводов и липидов. Не следует смешивать понятия метаболизма самих почек (т. е. процессы обмена веществ в почке, обеспечивающие все многообразие выполняемых ею функций) и метаболическую функцию почек, связанную с их участием в обеспечении постоянства содержания в крови ряда органических веществ. В почечных клубочках фильтруются низкомолекулярные белки, пептиды. Клетки проксимального канальца нефрона расщепляют их до аминокислот, которые через базальную плазматическую мембрану транспортируются во внеклеточную жидкость и затем в кровь. Это способствует восстановлению в организме фонда аминокислот. При заболеваниях почки эта функция может нарушаться.

В почке имеется система новообразования глюкозы — глюконеогенез. Так, при длительном голодании почки могут синтезировать половину от общего количества глюкозы, поступающей в кровь. В почке синтезируется фоСфатидилинозит, .являющийся необходимым компонентом плазматических мембран. Значение почки в липидном обмене состоит в том, что свободные жирные кислоты в ее ткани могут включаться в состав три- ацилглицерина и фосфолипидов и в виде этих соединений могут поступать в кровь

ПРИНЦИПЫ КЛЕТОЧНОЙ РЕГУЛЯЦИИ РЕАБСОРБЦИИ И СЕКРЕЦИИ

Одной из важнейших особенностей работы почек является их способность к исклю чительно широкому диапазону изменения интенсивности транспорта различных веществ воды, электролитов, органических веществ. Это является непременным условием выпол нения почкой ее основного назначения — стабилизации основных физико-химических i химических показателей внутренней среды.

Широкий диапазон изменения уровня транспорта каждого из профильтровавшихся необходимых для организма веществ требует соответствующей регуляции и механизмо) адекватной клеточной реакции. Рассмотрим только принципиальные возможности регу ляции реабсорбции и секреции веществ почечной клеткой. Действие гормонов и медиато ров, регулирующих транспорт ионов и воды в почечных канальцах, вызывает изменени: проницаемости клеточной мембраны и интенсивности работы ионных насосов двумя спо собами: либо происходит активирование генома и усиливается синтез специфических бел ков, ответственных за реализацию гормонального эффекта,- либо возникает изменени проницаемости и работы ионных насосов без непосредственного участия генома.

Сравнение особенностей клеточного действия альдостерона и АДГ позволяет раскрыть мех< низмы обоих вариантов регуляторных влияний. Альдостерон увеличивает реабсорбцию натрия секрецию калия клетками почечных канальцев (рис. 208). Из внеклеточной жидкости этот гормо проникает через базальную плазматическую мембрану и цитоплазму клетки, соединяется с рецег тором и комплекс поступает в ядро, где образуется новый комплекс альдостерона со стереоспещ фичным для него хроматином.

В первичном связывании альдостерона, по-видимому, участвует негистоновый хромосомны белок. В ядре стимулируется транскрипция определенного участка генетического кода, синтезир* ванная тРНК переходит в цитоплазму и активирует образование белков, необходимых для увелi чения транспорта натрия, в первую очередь компонентов натриевого насоса (Na⁺. К⁺-АТФ-азь и ферментов его энергетического обеспечения.

Увеличение секреции калия под влиянием альдостерона непосредственно не связано с акт: вацией белоксинтезирующего аппарата клетки. Этот гормон с помощью неизвестного пока мех низма повышает калиевую проницаемость апикальной мембраны клетки и поступление ионов К в мочу. В то же время возрастание под влиянием альдостерона синтеза Na⁺, К⁺-АТФ-азы при уча тии генетического аппарата ядра и рибосом обеспечивает транспорт калия в цитопла му клетки из внеклеточной жидкости и доставку достаточных количеств калия к месту ei секреции.

Второй, вариант механизма клеточного действия гормонов основан на стимуляции образовав цАМФ, который непосредственно или опосредованно влияет на мембранную проницаемость. АД взаимодействует с химическим рецептором, локализованным в базальной плазматической мембра] клеток конечных частей дистального сегмента и собирательных трубок, в результате чего актив


Альдостерон



⁵йс. 20§. Схема механизма действия альдостерона на реабсорбцию натрия. Объяснение в тексте.




уется цепь внутриклеточных процессов, приводящих к увеличению проницаемости для воды, а у екоторых животных к усилению транспорта натрия. Существенное отличие между действием АДГ альдостерона состоит в том, что для эффекта АДГ (и соответственно цАМФ) не требуется вовле- ения генома. Влияние альдостерона можно предотвратить путем угнетения синтеза белка в клетке, то время как эффект АДГ сохраняется неизменным после обработки клеток актиномицином, репятствующим ДНК-зависимому синтезу РНК, а также после ингибирования разных этапов, едущих к синтезу белка в клетке.

Под влиянием цАМФ в апикальной плазматической мембране клетки дистального сегмента собирательных трубок начинается секреция гидролитических ферментов и в конечном счете повы- 1ается проницаемость стенки канальцев для воды.

Важную роль в увеличении реабсорбции воды играет повышение активности гиалу- онидазы. А. Г. Гинецинский полагал, , что этот фермент, выделяющийся при участии ДГ, деполимеризует молекулы межклеточного вещества, чем облегчается ток воды по смотическому градиенту из просвета канальца в межклеточную жидкость.

НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОЧЕК

Почка служит исполнительным органом в цепи различных рефлексов, регулирую- 1их постоянство состава и объема внутренней среды. В ЦНС поступает информация о со- гоянии внутренней среды, и адекватная функция почек обеспечивается влияниями эф- ерентных нервов или эндокринных желез (гормоны играют важнейшую роль в изменена процесса мочеобразования). Работа почек, как и других органов, подчинена не )лько безусловнорефлекторному контролю, но и регулируется корой полушарий боль- ого мозга. Было показано, что прекращение мочеотделения, наступающее при болевом аздражении, может быть воспроизведено условнорефлекторным путем. Механизм боевой анурии основан на активации гипоталамических центров, стимулирующих секре- яю АДГ нейрогипофизом. Наряду с этим усиливается активность симпатической нерв- эй системы и секреция катехоламинов надпочечниками, что и вызывает резкое уменьшение мочеотделения вследствие снижения клубочковой фильтрации и увеличения каналь- цевой реабсорбции воды.

Условнорефлекторным путем может быть вызвано не только уменьшение, но и увеличение диуреза. Многократное введение воды в организм собаки в сочетании с условным раздражителем приводило к образованию условного рефлекса, при котором один условный раздражитель усиливал мочеотделение. Механизм услОвнорефлекторной по- лиурии в данном случае основан на том, что от коры большого мозга в гипоталамус поступали импульсы, вызывавшие уменьшение секреции АДГ.

Установлено, что в почках регулируется не только гемодинамика и работа юкста- гломерулярного аппарата, но и процессы реабсорбции и секреции электролитов и неэлектролитов в канальцах. Симпатические влияния стимулируют реабсорбцию натрия Парасимпатические-влияния активируют реабсорбцию глюкозы и секрецию органически) кислот. Афферентные нервы почки играют существенную роль в качестве информацион ного звена системы реноренальных рефлексов.

ДИУРЕЗ

Объем выделяемой здоровым человеком мочи может колебаться в широких предела: и зависит от состояния водного обмена. При обычном водном режиме за сутки выделяете: около 1 — 1,5 л ,мочи.,Концентрация осмотически активных веществ в моче также зависи от уровня диуреза и может колебаться от 50 до 1400 мосмоль/л. Это соответствуе изменению плотности мочи от 1,001 до 1,033. После потребления значительных количест воды и при функциональной пробе с водной нагрузкой (испытуемый выпивает воду объеме 20 мл на 1 кг массы тела) мочеотделение может достигать 15—20 мл/мин. Пр значительном потоотделении в условиях высокой температуры окружающей среды колг чество выделяемой мочи уменьшается. Диурез уменьшается ночью во время сна.

СОСТАВ МОЧИ

В мочу могут попадать многие вещества, имеющиеся в плазме крови, а также н< которые соединения, синтезируемые в самой почке. С мочой выделяются электролит* их количество зависит от потребления с пищей, а концентрация в моче — от уровг мочеотделения.

Почки служат главным путем экскреции конечных продуктов белкового обмен Суточная экскреция мочевины достигает 25—35 г. С мочой выделяется 0,4—1,2 г азот входящего в состав аммиака, 0,7 г мочевой кислоты (при потреблении пищи, богат< пуринами, ее выделение возрастает до 2—3 г). Выделение образующегося в мышц; креатинина составляет около 1,5 г в сутки. В небольших количествах в мочу поступай некоторые производные продуктов гниения белков в кишечнике — индола, скатола, ф нола, которые обезвреживаются в печени, где образуются парные соединения с серж кислотой. Это индоксил-серная, скатоксил-серная и другие кислоты.

Глюкоза в обычных условиях в моче не выявляется. При избыточном потреблен! сахара, когда концентрация глюкозы в крови превышает 10 ммоль/л, а также при гипе гликемии в условиях патологии наблюдается глюкозурия — выделение глюкозы с моче

Цвет мочи зависит от величины диуреза и экскреции пигментов, он изменяется светло-желтого до оранжевого. Пигменты образуются из билирубина желчи в кишечнш где билирубин превращается в уробилин и урохром, которые частично всасываются кишечнике и выделяются почками. Часть пигментов мочи представляет собой окисленн; в почке продукты распада гемоглобина.

С мочой выделяются различные биологически активные вещества и продукты превращения, по которым в известной степени можно судить о функции некоторых жы внутренней секреции. В моче обнаружены производные гормонов коры надпочечник< эстрогены, АДГ, катехоламины и др., различные витамины (аскорбиновая кислота, тр

мин), ферменты, (амилаза, липаза, транеаминаза). В условиях патологии в моче обнаруживаются вещества, обычно в ней не выявляемые: ацетон, желчные кислоты, белок, глюкоза и многие другие.

МОЧЕВЫВЕДЕНИЕ И МОЧЕИСПУСКАНИЕ

Образующаяся в почечных канальцах моча поступает в почечную лоханку. Посте- 1енно лоханка заполняется мочой и по достижении порога наполнения, о котором сиг- *ализируют барорецепторы, сокращается мускулатура почечной лоханки, раскрывается 1росвет мочеточника и моча продвигается в мочевой пузырь. Объем мочи в нем посте- iChho увеличивается, его стенки растягиваются. На начальном этапе заполнения пузыря шпряжение его стенок не изменяется и давление внутри его не растет. Когда объем лочи в пузыре достигает определенного предела, напряжение его гладкомышечных сте- юк круто нарастает, давление жидкости в его полости повышается и наступает сложный >ефлекторный акт мочеиспускания. .-•'•.

Ведущим фактором, вызывающим раздражение механорецепторов мочевого пузыря, шляется именно растяжение его стенок, а не увеличение давления. Если поместить [узырь в капсулу, которая препятствовала бы его растяжению, то повышение давления 1нутри пузыря не вызывает рефлекторных реакций. Существенное значение имеет также корость наполнения пузыря; при быстром наполнении мочевого пузыря импульсация в фферентных волокнах тазового нерва резко увеличивается. После опорожнения пузыря апряжение его стенки уменьшается и импульсация быстро снижается.

При раздражении механорецепторов мочевого пузыря импульсы по центростреми- ельным нервам поступают в крестцовые отделы спинного мозга, в которых находится ефлекторный центр мочеиспускания. Первые позывы к мочеиспусканию появляются у зрослого человека, когда объем содержимого пузыря достигает 150 мл, усиленный поток мпульсов наступает при увеличении объема пузыря до 200—-300 мл.

Спинальный центр мочеиспускания находится под контролем вышележащих отделов озга: тормозящие влияния исходят из коры головного мозга и среднего мозга, воз- уждающие — из заднего гипоталамуса и. переднего отдела моста мозга (варолиев.а оста). '

Движение мочи по мочеиспускательному каналу играет важную роль в акте мочеиспускания, но рефлекторно по афферентным волокнам n- pudendus стимулирует сокращение мочевого пузыря. Поступление мочи в задние отделы уретры и ее растяжение способствуют сокращению мышцы моче- эго пузыря.

ПОСЛЕДСТВИЯ УДАЛЕНИЯ ПОЧКИ И ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА

После удаления одной почки у человека и животных в течение нескольких недель ьеличивается масса оставшейся почки — наступает ее компенсаторная гипертрофия, лубочковая фильтрация в оставшейся почке возрастает почти в l'/a раза по сравнению исходным уровнем, увеличивается реабсорбционная и секреторная способность нефро^ )в. Одна почка успешно обеспечивает устойчивость состава внутренней среды. После каления, или выключения обеих почек у животных в течение нескольких дней развивается ^стояние, которое называется уремией. В этом случае концентрация продуктов азотного обмена в крови возрастает, содержание мочевины может увеличиться в 20— ! раз, нарушается кислотно-основное состояние и ионный состав крови, развиваются абость, расстройство дыхания и наступает смерть.

Для временного замещения некоторых функций почек во время острой и хронической чечной недостаточности, а также постоянно у больных с удаленными почками.исполь- ют аппарат, получивший название «искусственная почка». Он представляет собой диа- затор, в котором через поры полупроницаемой мембраны кровь очищается от шлаков, рмализуется ее соСтав.

Сконструированы десятки различных типов аппаратов «искусственная почка» (спиральный, улиточный и пластинчатый). В этих аппаратах для гемодиализа используют диализирующие пленки, через поры которых, как в почечном клубочке, проходят низкомолекулярные компоненты плазмы, но не проникают белки. По одну сторону диализирующей пленки непрерывно протекает кровь пациента, поступающая из артерии и вливаемая после прохождения через аппарат в вену; по другую сторону пленки находится диализирующий раствор. Этот раствор по ионному составу и осмотической концентрации подобен плазме крови, но не содержит мочевины и других конечных продуктов азотистого обмена. Вследствие этого мочевина, креатгинин, мочевая кислота, полипептиды и ряд других веществ диффундируют из крови пациента в диализирующий раствор. В тех случаях, когда у больного нарушен электролитный состав, готовят диализирующий раствор с иной концентрацией ионов, чтобы обеспечить коррекцию ионного состава внеклеточной жидкости организма. Больной подключается к аппарату «искусственная почка» обычно 2—3 раза в неделю и с помощью этого метода удается поддерживать жизнь больных в течение ряда лет. Один сеанс гемодиализа длится несколько часов. Важную роль в проведении регулярных сеансов сыграло использование артерио- венозных шунтов. Необходимость хирургических операций перед каждым гемодиализом при эток отпадает. В клинике в последние годы гемодиализ в ряде случаев сочетают с гемосорбцией, чаете используя в качестве гемосорбента колонку, заполненную активированным углем со специальны\ покрытием. В этом случае с помощью сорбента удаляется из крови ряд веществ (креатинин, поли пептиды), которые должна была экскретировать или расщепить почка.

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ ПОЧЕК

У человека к моменту рождения нефроны в основном сформированы. У некоторы: животных, например у крыс, в первые дни после рождения интенсивно продолжаете} развитие новых клубочков и нефронов. У новорожденного ребенка в несколько раз ниж! почечный плазмоток и гломерулярная фильтрация, которые достигают уровня взрослой человека при расчете на стандартную величину поверхности тела (равную 1,73 м²) к кон цу первого — началу второго года жизни. В клетках проксимальных канальцев резк снижена способность к.секреции органических кислот, которая постепенно нарастает течение нескольких первых месяцев жизни. В почках новорожденных недостаточно эф фективно осуществляется осмотическое концентрирование мочи, слабо действует АДГ что связано с незрелостью, многих структурных элементов почек. Определенную рол в низком осмотическом концентрировании мочи у детей первых месяцев жизни играе и высокая степень утилизации белков и обусловленная этим невысокая концентраци мочевины в крови и моче, а тем самым и мозговом веществе почки.

Основные процессы, обеспечивающие мочеобразование, достигают уровня взрослог человека к началу второго года жизни и Сохраняются до 45—50 лет, после чего происхс дит медленное снижение почечного плазмотока, гломерулярной фильтрации, канальцевс секреции, осмотического концентрирования мочи. Отмечается параллельное уменьшен* кровоснабжения нефронов и функциональной способности их клеток. Причиной падени кровотока и гломерулярной фильтрации, по-видимому, являются склеротические изм! нения в сосудах, постепенная инволюция клубочков.

Современные данные свидетельствуют о том, что роль почек отнюдь не ограничен выделением различных веществ из организма, а они выполняют ряд важнейших,, тесь связанных друг с другом гомеостатических функций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

л ■

Для поддержания постоянства внутренней среды, помимо функций рассмотреннь органов и систем, чрезвычайно важное значение имеют физиологические барьеры, де; тельность почек, печени, а также ряд процессов, осуществляющих иммунный надзор организме. .