Методические разработки
 Скачать 2.11 Mb.
|
|
3.1 Клиническая физиология почек Почки выполняют три важные функции: регуляторную, экскреторную и инкреторную. Регуляторная функция почекзаключается в поддержании постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), в частности стабильности концентрации осмотически активных веществ в крови (осморегуляция), регуляции состава внеклеточной жидкости тела (волюморегуля-ция), концентрации каждого из ионов (ионная регуляция) и поддержании кислотно-основного равновесия. Почки способны обеспечить гомеостаз при весьма значительных колебаниях количества поглощенной жидкости и других веществ, а также продуктов метаболизма. Здоровые люди могут потреблять в сутки 1 - 20 л воды, 5 - 500 ммоль натрия, 20 - 200 ммоль калия. В почках фильтруется большой объем жидкости, при этом необходимые для организма вещества подвергаются обратному всасыванию (реабсорбции), а ненужные — выводятся с мочой. В норме осмолярность крови колеблется в пределах ±1,2 %, концентрация Na+ - ±2,5 %, СL- ±2 %, рН -±1 %. Именно эти отклонения и являются специфическими раздражителями, включающими в почке тот или иной механизм регуляции, восстанавливающий нарушенное равновесие. Экскреторная функция почекобеспечивает выведение из организма жидкости, органических веществ, продуктов метаболизма (мочевина, креатинин, мочевая кислота) и чужеродных веществ (лекарственные средства, токсины) (табл. 1). При поражении почек ее экскреторная функция сохраняется в течение продолжительного времени и после снижения или прекращения регуляторной деятельности. Инкреторная функциязаключается в выработке почечной тканью таких биологически активных веществ, как простагландины, кинины, ренин, эритропоэтин и др.
3. Ренин-ангиотензиновая система почек участвует в регуляции внутрипочечного и системного кровообращения. Ренин представляет собой кислую сериновую протеазу, которая вырабатывается юкстагломерулярном аппарате (ЮГА) почек. Ренин действует на ангиотензиноген и α-глобулин, образуя неактивный декапептид ангиотензин I. Последний под действием ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) переходит в биологически активный октапептид ангиотензин П. Самым важным физиологическим действием ангиотензина II является сужение гладкой мускулатуры сосудов и стимуляция надпочечников с образованием альдосте-рона. 4. Эритропоэтин представляет собой гликопротеиновый гормон, участвующий в регуляции эритропоэза. Наиболее важным физиологическим регулятором продукции эритропоэтина является концентрация кислорода в почечных клетках. Если ок-сигенация почек уменьшается, продукция эритропоэтина возрастает. Дефицит кислорода приводит к высвобождению ряда простагландинов и простациклина, активации аденилатциклазы, увеличению содержания в почках циклического адено-зинмонофосфата и стимуляции биосинтеза эритропоэтина. Регуляция продукции эритропоэтина осуществляется в клетках ЮГА. При почечной недостаточности дефицит эритропоэтина приводит к развитию анемии. Табл. 1. Количественные показатели экскреции различных веществ в сутки почками здорового человека  3.2 АНАТОМИЯ ПОЧКИ Почки расположены в забрюшинном пространстве на уровне XII грудного и III поясничного позвонков. Размеры почки у взрослых составляют примерно 11 х 6 х 3 см, масса — 120—170 г. Через ворота почки (медиально вогнутый край) входят почечная артерия и нервы, выходят — почечная вена, лимфатические сосуды и мочеточник. На разрезе почка имеет слоистое строение. Выделяют корковый (наружный) слой толщиной примерно 1 см и медуллярный (внутренний). Последний состоит из 8 —18 пирамид конической формы, вершины которых формируют почечные сосочки. Почечная артерия отходит от аорты на уровне Lj — Ln. Вблизи ворот почки она разделяется обычно на переднюю и заднюю ветви. Проникая в почечную паренхиму, эти ветви образуют междолевые артерии, которые проходят между почечными пирамидами и, достигнув кортико-медул-лярной границы, огибают основания пирамид, образуя дуговые артерии. Последние, разветвляясь, переходят в междолько-вые артерии. Из них образуются афферентные артериолы почечных клубочков. Капилляры клубочка переходят в эфферентные артериолы, которые, разветвляясь, образуют перитубулярную капиллярную сеть, сбрасывающую основную массу крови в сосудистую систему пирамид. Это может приводить к ишемии коркового вещества почки и функциональным нарушениям. Анатомической предпосылкой указанного эффекта является строение выносящих артериол клубочков юкстаме-дуллярной зоны: диаметр их больше, чем приносящих артериол, и они образуют множественные артерио-венозные анастомозы с прямыми сосудами почек. Следствием такой сосудистой архитектоники юк-стамедуллярной зоны коркового вещества является большая скорость кровотока через клубочки этой зоны, которая в определенных условиях может в восемь раз превышать кровоток в клубочках коркового вещества. Таким образом, клубочковый аппарат юкстамедуллярной зоны может превращаться в дренажную систему, способствующую шунтированию крови. Отличительной особенностью кортикального кровообращения является высокая степень ауторегуляции в довольно широких пределах колебаний системного АД (80 — 200 мм рт. ст.). Этот феномен обеспечивается изменениями тонуса гладкой мускулатуры прегломерулярных артериол, благодаря чему поддерживается относительно стабильный уровень клубоч-ковой фильтрации. При снижении систолического АД ниже 80 мм рт. ст. ауторе-гуляция прекращается. Давление в сосудах почки на разных этапах почечного кровотока изменяется ступенчато. Недавние исследования показали, что фильтрационное давление в капиллярах клубочков составляет около 45 мм рт. ст., т. е. ниже, чем это было принято считать ранее (60 мм рт. ст.). Относительный тонус и попеременное сужение афферентных и эфферентных артериол обуславливают величину почечного кровотока и скорость клубочковой фильтрации. Нормальная величина почечного кровотока у взрослого человека — в среднем 1100 мл/мин. Корковое вещество составляет 70 —75 % всей массы почки, поэтому на его долю приходится более 80 % общего кровотока почки, что в пересчете на 100 г ее массы составляет 373 — 538 мл/мин. 3.2.1. Кровообращение в почках По интенсивности кровоснабжения почки занимают первое место в организме среди других органов. Суммарный кровоток в них составляет 20 — 25 % ударного объема сердца. Кровоток в ткани почки из расчета на 100 г ее массы в 4 раза больше, чем в печени и тренированных мышцах, и в 8 раз больше, чем в мышце сердца. В целом в почках можно выделить два функционально различных круга кровообращения: большой — кортикальный и малый — юкстамедуллярный. В физиологических условиях кровоток в почках распределяется следующим образом: наружное, корковое вещество — 80 %, юкстамедуллярная зона коркового вещества — 15 %, мозговое вещество — 3 %, жировая капсула — 2 %. В стрессовых ситуациях почечный кровоток может переключаться с большого круга на малый, укороченный юкстамедуллярный путь, который становится своеобразным шунтом (шунт Труэты). Нефрон Структурно-функциональной единицей почки является нефрон. Количество неф-ронов в почках достигает 2 млн. Начальная часть нефрона — почечное тельце, или клубочек, состоит из элементов сосудистой системы и эпителия, обеспечивающих ультрафильтрацию крови. Далее следует проксимальный извитой каналец, который располагается в корковом слое почки - зоне интенсивного кровотока. Здесь происходит реабсорбция большей части фильтрата. Следующим участком является петля Генле, которая входит на различное расстояние в глубь почечной пирамиды, а затем возвращается к тому же клубочку, из которого берет начало этот нефрон. Петля Генле представляет собой эпителиальную трубку, через стенки которой осуществляется осмотическое разведение или концентрирование мочи. Область, где дистальный каналец примыкает к клубочку, имеет особую структуру, включающую сосудистый, канальцевый и интерстициаль-ный компоненты. Эта область получила название «юкстагломерулярный аппарат», который имеет важное значение для регуляции функции каждого нефрона. Ди-стальная часть нефрона, или дистальный извитой каналец, переходит в систему собирательных трубок коркового слоя почки, которые, в свою очередь, сливаются и образуют собирательные трубки мозгового слоя. Длина отдельного канальца равна 3 см, а общая длина всех канальцев (2 млн х 3 см) — 30 км. Клубочек состоит из капиллярных петель, заполняющих пространство, называемое «боуменовым». Это пространство находится всередине боуменовой капсулы, образованной слоем плоских клеток париетального листка эпителия. Кровь поступает в сосудистый полюс клубочка через афферентную артериолу и покидает его по эфферентной артериоле. Приносящая артериола клубочка по диаметру вдвое больше выносящей, что обуславливает гидростатическое давление в процессе фильтрации. Стенка капилляра клубочка функционирует по принципу сита, обеспечивая движение воды и низкомолекулярных растворенных веществ и не препятствует прохождению циркулирующих в крови макромолекул (альбумин и др.). Клубочковая фильтрация. Ультрафильтрация плазмы в клубочках является первым этапом образования мочи. Состав первичной мочи отличается от плазмы крови лишь низким содержанием протеинов. Фильтрационная функция клубочков относится к пассивным процессам, протекающим без затраты энергии. Гидростатическое давление в клубочках создается работой сердца. Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) удерживается на относительно постоянном уровне при меняющемся перфузионном давлении. Механизм ауторегуляции СКФ обеспечивается изменением тонуса приносящих и выносящих артериол. В нормальных условиях у взрослого человека СКФ составляет в среднем 120 мл/мин. Таким образом, за сутки образуется 170—180 л первичной мочи. Для количественной характеристики процессов мочеобразования используют методы, основанные на принципе очищения. Коэффициент очищения, или клиренс, — это объем плазмы, который полностью очищается от экзогенного или эндогенного вещества за 1 мин. Для определения величины клубочковой фильтрации используют определение клиренса инулина (С) по формуле C=UV/P, где U— концентрация исследуемого вещества в моче, мг%; V— диурез, мл/мин; Р — концентрация исследуемого вещества в плазме, мг%. Инулин фильтруется в клубочках и обнаруживается в первичной моче в той же концентрации, что и в плазме. Методика заключается в том, что инулин вводят в кровь для обеспечения его постоянного уровня в плазме, затем измеряют количество инулина, экскретируемое за единицу времени, и полученный результат используют для расчета клиренса. Функциональная роль канальцев. Клетки почечных канальцев высокодиф-ференцированы и выполняют сложные и многообразные функции транспорта веществ, которые должны быть или сохранены для организма, или выделены во внешнюю среду. Процессы реабсорбции и секреции принято обозначать термином «канальцевый транспорт». В канальцах происходит реабсорбция 99 % ультрафильтрата (первичной мочи) и лишь около 1 % выделяется наружу, т. е. из 170—180 л первичной мочи обратному всасыванию подвергается 169—179 л. Проксимальный сегмент извитых канальцев. Клетки проксимального отдела извитых канальцев имеют наиболее сложную организацию по сравнению с другими сегментами нефрона, содержат большее количество митохондрий и широкий спектр ферментов, принимающих участие в реабсорбции веществ. Верхушечная, обращенная в просвет канальца, и базаль-ная плазматическая мембраны различают ся по структуре и функции, в частности по степени проницаемости этих мембран для разных компонентов первичной мочи. В проксимальном отделе нефрона всасывается 65 —70 % фильтрата. Этот процесс осуществляется с затратой энергии (расходуется 6 —8 % всего кислорода, поглощенного организмом, или 85 % кислорода, потребляемого почками). Петля Генле. Структурно петля Генле состоит из трех основных сегментов — толстого нисходящего колена, тонкого сегмента и толстого восходящего колена. Последний сегмент —место, где реабсор-бируется около 25 % фильтруемого количества натрия. Жидкость, выходящая из проксимальных канальцев, изотонична плазме крови. В петле Генле, а также в собирательных трубках осуществляется концентрирование или разведение мочи. Предполагается, что моча в основном концентрируется в нисходящем колене петли Генле. В норме в почечной петле реабсор-бируется около 10 % профильтровавшейся воды и около 15 % NaCl. Дистальный каналец. В этом отделе нефрона протекают сложные ионообменные процессы, направленные на поддержание осмолярности плазмы крови и КОС. В начальной части дистального канальца в норме реабсорбируется около 5 —8 % фильтруемого натрия. Этот сегмент извитого канальца, как и восходящее колено петли Генле, непроницаем для воды. Поэтому продолжающийся процесс реабсорбции натрий хлорида ведет к дальнейшему разведению мочи. В дистальных канальцах преобладает ионообменный процесс реабсорбции НСО3 в результате взаимодействия с активно секретируемым ионом Н+. Благодаря указанному ионообменному механизму клетки канальцев почек возвращают в систему циркуляции 99,9 % профильтровавшегося НСО3. С мочой выделяется лишь 1 -2 ммоль. Дистальные канальцы выполняют также важную роль в экскреции К+. При обычной диете экскреторная функция этого отдела обеспечивает выделение с мочой от 40 до 120 ммоль калия в сутки. Собирательные трубки. В них происходит дальнейшее качественное изменение мочи. Этот отдел нефрона участвует в поддержании гидроионного гомеостаза, и именно здесь моча достигает окончательной осмотической концентрации. В отсутствие антидиуретического гормона (АДТ) проницаемость собирательных трубок для воды резко снижается и образуется разведенная моча (минимальная осмолярность мочи составляет 50 — 75 моем/л). При высоком содержании АДГ увеличивается осмолярность мочи (максимальная концентрация достигает 1400 моем/л). В собирательных трубках реабсорбируется около 5 — 7 % профильтровавшегося натрия и секретируются К+ и Н+. Таким образом, в этом сегменте нефрона происходит окончательное формирование мочи. 3.2.2 ТРАНСПОРТ РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ Транспорт растворенных веществ происходит на протяжении всей длины канальцевой системы нефрона. Различают активный транспорт, облегченную диффузию, пиноцитоз и осмос. Активный транспорт протекает с затратой энергии и заключается в переносе веществ через мембраны против электрохимического и концентрационного градиента. Облегченная, или опосредованная, диффузия осуществляется с участием переносчиков, в частности ферментов (пермеаз), облегчающих диффузию ионов через цитоплазматическую мембрану для увеличения транспорта ионов по концентрационному градиенту. Натрий. Находится в плазме в связанном состоянии, главным образом в форме соединений NaCl, NaHCO3 и фосфатов. Однако вследствие значительной электролитической диссоциации эти соединения в канальцах реабсорбируются как отдельные ионы. Поэтому следует говорить не о транспорте NaCl, а о транспорте ионов Na+ и Cl. Натрий свободно фильтруется в клубочках, и его концентрация в клубочковом фильтрате идентична таковой в плазме крови. Реабсорбция натрия осуществляется на протяжении всей длины дисталь-ного нефрона, однако механизм реабсорб-ции в каждом из основных сегментов нефрона различен. Реабсорбция натрия является пороговой. Интенсивность реабсорбции Na+ изменяется в зависимости от его содержания в плазме. Транспорт натрия в проксимальном канальце. Около 75 % профильтрованного натрия реабсорбируется в проксимальных канальцах. Одновременно реабсорбируются связанные с ним анионы и вода, поэтому жидкость в просвете канальцев остается почти изотоничной относительно плазмы. Реабсорбция натрия в проксимальном канальце носит характер активного транспорта, в основе которого лежит механизм так называемого натриевого насоса (с участием Na+-, К+-АТФ-азы). В люминальной мембране канальцевых клеток локализованы натриевые каналы, а в ба-зально-латеральных мембранах, обращенных к интерстицию, находятся натриевые насосы. Натрий поступает в клетку по электрохимическому градиенту, двигается по цитоплазме и достигает ионных насосов на базально-латеральных мембранах, где транспортируется в межклеточное пространство против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Транспорт натрия в петле Генле. Дальнейшая реабсорбция натрия происходит в толстом восходящем колене петли Генле. В этом сегменте всасывается около 25 % профильтровавшегося натрия. Однако в отличие от проксимального канальца реабсорбция солей в этом сегменте не связана с одновременным всасыванием воды. Эпителий восходящего колена петли Генле непроницаем для воды. Реабсорбция NaCl в сочетании с непроницаемостью мембраны для воды обуславливает гипо-осмотичность люминальной жидкости по отношению к плазме, что, в свою очередь, способствует концентрированию и разведению мочи. Транспорт натрия в дистальном канальце. В начальной части дистального канальца реабсорбируется около 5 —8 % фильтруемого натрия. Этот сегмент канальца так же, как и восходящее колено петли Генле, непроницаем для воды. Поэтому продолжающаяся реабсорбция NaCl ведет к дальнейшему разведению мочи. Процесс реабсорбции натрия в этом сегменте канальца является активным и заключается в обмене ионов натрия на ионы водорода и калия. Несмотря на то что в количественном отношении реабсорбция натрия в дистальном канальце значительно меньше по сравнению с проксимальным, она имеет решающее значение для сохранения натрия в организме. |