Канальцевая секреция (процесс перехода веществ из крови через канальцы в мочу, а также из клеток канальцев в мочу).
Топография секреции:
в проксимальных канальцах: H+, NH3, мочевая кислота, холин, серотонин, пенициллин, парааминогиппуровая кислота, фенолрот и др.; в тонкой части петли: мочевина; в дистальных канальцах и собирательных трубках: H+, NH3 и K+ при избыточном поступлении с пищей.
Секреция K+(при избыточном поступлении с пищей).
Топография: дистальные канальцы и собирательные трубки. Механизм: K+, Na+-насос на базальной мембране, диффузия через каналы на апикальной мембране, контролируется альдостероном; часть K+ секретируется по межклеточным щелям через плотные контакты.
Секреция H+ из клетки канальца в мочу ( 75 ммоль/сутки). Топография: проксимальные, дистальные канальцы, собирательные трубки. Механизм: H+ освобождается при диссоциации образующейся Н2СО3; на апикальной мембране клеток проксимальных канальцев выделяется в просвет канальцев путем ионообмена (антипорта) с Na+, в собирательных трубках – с участием H+-насоса.
Секреция NH3из клеток канальцев в мочу ( 50 ммоль/сутки). Топография: проксимальные и дистальные канальцы, собирательные трубки. Механизм: NH3 образуется в клетке в реакциях дезамидирования глутамина и дезаминирования глутамата, на апикальной мембране происходит диффузия NH3 в просвет канальца.
Определение скорости секреции. В практической медицине определяется максимальная канальцевая секреция с помощью парааминогиппуровой кислоты или диодраста (на фоне их высокой концентрации в крови) как величина, равная разности между количеством выделенного с мочой вещества (концентрация в моче, умноженная на минутный диурез) и количеством профильтрованного вещества (концентрация в плазме с учетом доли свободно растворимого в плазме вещества, умноженная на величину фильтрации). Нормальная величина для диодраста 52 9 мг/мин.
Осмоконцентрирование мочи (противоточно-множительный механизм) (рис. 67).
Нарастающий градиент осмотического давления в межклеточной жидкости от границы коры и мозгового слоя ( 300 мосм/кг) до вершины пирамид ( 1300 мосм/кг) является основой концентрирующего механизма и создается: активной реабсорбцией в межклеточную жидкость Na+–2Cl––К+ в толстом канальце восходящей части петли (симпорт с помощью переносчика); реабсорбцией мочевины из нижнего отдела собирательных трубок (место высокой проницаемости для мочевины); задержкой этих веществ в межклеточной жидкости с помощью циркуляции между сосудами (прямые сосуды) и канальцами нефрона (восходящая и нисходящая тонкие части петли, собирательная трубка), образующими противоточную систему.
В нисходящий тонкий отдел петли Генле, имеющий высокую проницаемость для воды и низкую для электролитов:
300 мосм/кг);
при продвижении фильтрата вода выходит в интерстиций против осмотического давления, а электролиты и мочевина остаются в канальце; в результате увеличивается осмотическое давление фильтрата в нисходящей части петли от 300 до 1300 мосм/кг в области сгиба петли; п ри этом объем фильтрата уменьшается на 18 % (на 35 л). В восходящую часть петли Генле, имеющую высокую проницаемость для ионов и низкую для воды:
поступает гиперосмотичный фильтрат (до 1300 мосм/кг); в тонком сегменте имеется положительный в просвете канальца трансэпителиальный потенциал (до 10 мВ, обусловлен выходом К+ из клетки через К+-каналы) и происходит пассивная по электрическому градиенту реабсорбция Na+, К+, Са2+ и Мg2+; в толстом сегменте – активная реабсорбция с помощью белка-переносчика Na+, K+, 2Cl– (симпорт) (ингибитором этого переносчики являются диуретики, например, фуросемид). (При генетическом дефекте какого-либо из трех белков, участвующих в реабсорбции Na+ и СI– – белок-транспортер и белок К+-канала на апикальной мембране и белок СI–-канала на базолатеральной мембране – возникает синдром Бартера: гиповолемия со вторичным повышением уровня альдостерона, гипокалиемический алкалоз и гипокальциемия); в результате в дистальный каналец поступает гипотоничная жидкость ( 200 мосм/кг), богатая мочевиной; здесь продолжается реабсорбция Na+, Cl- и воды, поэтому осмотическое давление существенно не меняется, а объем жидкости уменьшается.
В собирательные трубки поступает гипо- или изотоничная моча, богатая мочевиной:
здесь происходит осмотическое концентрирование мочи (максимально до 1300 мосм/кг), так как вода реабсорбируется не только следуя за Na+, Cl- и мочевиной, но и против высокого осмотического давления интерстиция; часть мочевины также реабсорбируется в интерстиций и поступает в восходящую часть петли (рециклизация мочевины); реабсорбция воды в собирательных трубках контролируется АДГ.
Осмоконцентрирующую способность почек можно оценить: 1) пробой с сухоедением (Фольгарда) – максимальная плотность мочи не ниже 1,027, осмоляльность не ниже 900 мосм/кг, максимально до 1300 мосм/кг; 2) определением осмотического индекса (ОИ = Uмосм / Pмосм), который в норме 2, при осмоконцентрации 4.
Осмотическое разведение мочи (водный диурез). Возникает при водной нагрузке (а также нарушении секреции или действия АДГ).
Снижение секреции АДГ при водной нагрузке приводит к блокаде реабсорбции воды в собирательных трубках при сохраняющейся реабсорбции Na+ и Cl- в нефроне. Максимальная осмоляльность в интерстиции снижается при этом до 500 мосм/кг. Максимальный водный диурез равен от 12 л/сут (контроль АДГ при нормальном объеме фильтрата) до 35 л/сутки (25 мл/мин) при увеличении фильтрации в результате повышенного приема жидкости. Минимальное осмотическое давление мочи снижается до 50 мосм/кг. Методы исследования: 1) проба с разведением (водная нагрузка – 1 л) – снижается относительная плотность мочи до 1,002, осмотическое давление до 40–50 мосм/кг; 2) определение осмотического индекса (Uмосм / Pмосм) показывает его снижение до 0,2 (норма 2).
Количество и состав конечной мочи.
Количество: 1,0 – 1,5 л/сутки (0,9 мл/мин) ; облигатный диурез 0,7 – 0,8 л/сутки, дневной диурез равен 2/3 – 3/4 суточного. Физико-химические свойства: удельный вес 1,010 – 1,025; осмоляльность 600 – 800 мосм/кг (крайние пределы 50 – 1400 мосм/кг); реакция мочи: при смешанной пище – кислая или нейтральная (рН=5,0 – 7,0); при растительной пище – щелочная. Состав мочи:
форменные элементы: эритроциты до 1000 в мл, лейкоциты до 4000 в мл, единичные эпителиальные клетки; глюкоза и белок практически отсутствуют (глюкоза 0,06–0,8 ммоль/л; белок до 50 мг/сутки); азотистые вещества: мочевина 330 – 580 ммоль/сутки, аммиак 10 – 107 ммоль/сутки, креатинин 5,3 – 17,7 ммоль/сутки, мочевая кислота 1,5 – 4,5 ммоль/сутки, аминокислоты 3,6 – 14,3 ммоль/сутки, некоторые ферменты (урокиназа и др.); соли: хлориды 110 – 250 ммоль/сутки, натрий 40 – 220 ммоль/сутки, калий 25 – 125 ммоль/сутки, фосфаты 13 – 42 ммоль/сутки, оксалаты 0,114 – 0,456 ммоль/сутки.
Нейрогуморальная регуляция мочеобразования.
Нервная регуляция мочеобразования.
Иннервация почки: почки иннервируются симпатическими волокнами (T10 – L2) и парасимпатическими волокнами (преимущественно X нерва); в почках иннервируются эндотелий и миоциты сосудов, клетки капсулы и канальцев (их базальные мембраны). Влияние на сосуды.
Симпатические влияния осуществляются через ‑адренорецепторы афферентных и эфферентных артериол (сужение сосудов) и -адренорецепторы афферентных (расширение сосудов, секреция ренина). Парасимпатические влияния осуществляются через М‑холинорецепторы (расширение сосудов). Основной эффект ацетилхолина реализуется через М‑холинорецепторы эндотелиальных клеток и усиление продукции NO, который через гуанилатциклазу сосудистых миоцитов и увеличение цГМФ приводит к расслаблению сосудов.
Симпатические и парасимпатические влияния оказывают неоднозначные эффекты на фильтрацию в почках. Отмечено как увеличение, так и снижение фильтрации, что связывают с различными ответами приносящих и выносящих артериол в каждом конкретном случае. Симпатические влияния могут увеличивать фильтрацию через повышение системного АД, однако в обычных условиях это влияние «выключено» ауторегуляцией почечного кровотока.
Симпатические влияния увеличивает реабсорбцию Na+ и воды, уменьшают диурез. Парасимпатические влияния снижают реабсорбцию Na+ и воды, повышают экскрецию воды, Na+, Cl-, K+, Ca2+ и фосфатов.
Гуморальная регуляция мочеобразования.
Антидиуретический гормон гипоталамуса.
Стимулируют секрецию АДГ гиперосмия, вертикальная поза, симпатические влияния и адреналин (в патологии – гиповолемия, гипотензия и др.). Ингибируют секрецию АДГ гипоосмия, горизонтальное положение растяжение предсердий рефлекс с предсердий (в патологии – гиперволемия, гипертензия, этанол). Клетки-мишени для АДГ: клетки дистальных канальцев и собирательных трубок почек (преимущественно через V2-рецепторы, ↑цАМФ и ПК–А); миоциты сосудов (через V1-рецепторы, ИФ3/ДАГ, Са2+, сужение сосуда). Почечные эффекты АДГ: увеличение реабсорбции воды и уменьшение диуреза; под контролем АДГ реабсорбируется 8 % профильтрованной воды ( 12 л/сутки). Механизм действия АДГ: через V2-рецепторы (цАМФ и активности протеинкиназы-А) происходит фосфорилирование аквопоринов (белков водных каналов апикальной мембраны) и резкое повышение проницаемости для воды (через V1–рецепторы – снижение реабсорбции воды, что модулирует эффект через V2–рецепторы). Физиологический ингибитор АДГ – простагландин Е2.
Альдостерон коры надпочечников.
Стимулируют его секрецию гиперкалиемия и гипонатриемия, ангиотензин II (например, при гиповолемии). Ингибируют секрецию альдостерона гипернатриемия и гипокалиемия, натрийуретический пептид, гиперволемия. Мишени: дистальные извитые канальцы, светлые и темные клетки собирательных трубок почек. Почечные эффекты альдостерона и их механизмы.
Увеличивает реабсорбцию Na+ в кровь (альдостерон контролирует реабсорбцию 2 % профильтрованного Na+, 20 г/сутки), активируя образование 1) переносчика Na+–CI– (симпорт) в дистальных извитых канальцах (ингибитор – тиацид), 2) Na+-каналов на апикальной мембране (ингибитор – амилорид, триамтеран) и 3) белков K+,Na+-насоса базальной мембраны светлых клеток собирательных трубок. При этом переход Na+ в клетку через апикальную мембрану происходит не за счет химического градиента, а электрическим путем (положительный заряд Na+ и отрицательный заряд гиалоплазмы), что позволяет создать концентрацию Na+ в моче более низкую (до 1 ммоль/л), чем в плазме крови. (Реабсорбция Na+ приводит к формированию отрицательного трансэпителиального потенциала до 10 мВ, что обусловливает в этих отделах нефрона реабсорбцию СI– по межклеточным щелям.). Увеличивает секрецию K+ в мочу, активируя образование молекул K+,Na+-насоса базальной мембраны и К+-каналов апикальной мембраны (темных) клеток собирательных трубок. Увеличивает секрецию H+ в мочу, активируя образование молекул H+-насоса апикальной мембраны темных клеток собирательных трубок.
Ангиотензин II (см. ниже 16.1). Натрийуретический пептид предсердий (см. тему 15; задание 1: 7). Адреналин и норадреналин надпочечников (действуют аналогично симпатическим влияниям).
Регуляция фильтрации в отдельном нефроне в зависимости от выведения в нем NaCI осуществляется с помощью канальцево-клубочковой обратной связи, обеспечивающей быстрое регулирование баланса натрия в организме.
При увеличении концентрации NaCI в дистальном канальце в области плотного пятна (угроза потери натрия) , независимо от того, что было причиной – увеличение фильтрации или снижение реабсорбции, происходит в течение 10 с сокращение приносящей артериолы и снижение фильтрации (и наоборот). Механизм передачи сигнала предположительно связывают с увеличением образования ангиотензина II и действием его через АТ1А-рецепторы гладких миоцитов артериол. При длительном повышении объема внеклеточной жидкости (ОВЖ) и содержания NaCI в организме устанавливается другая зависимость между повышением концентрации NaCI в области слепого пятна и фильтрации в клубочке (она реализуется через NО): происходит увеличение фильтрации (иначе формировался бы порочный круг в патогенезе: ОВЖ и NaCI NaCI в области слепого пятна фильтрации в клубочках ОВЖ и NaCI). При уменьшении ОВЖ происходит уменьшение фильтрации (через ангиотензин II).
Процессы мочевыведения и мочеиспускания.
Движение мочи в канальцах нефрона осуществляется по градиенту гидростатического давления от 18 мм рт. ст. в капсуле до 0 мм рт. ст. в конце собирательной трубки. Основные функции экстраренальных мочевыводящих путей: порционный транспорт мочи, резервуарная функция, рудиментарная реабсорбционная способность. Основные силы, транспортирующие мочу: сокращение гладких мышц данного участка, расслабление мышц нижележащего участка, увеличение забрюшинного давления (до 70 мм рт. ст.). Роль чашечек.
В фазе наполнения входной сфинктер чашечки открыт, выходной закрыт, фаза наполнения длится 2 – 3 дыхательных цикла. Фаза опорожнения совпадает с вдохом; входной сфинктер закрыт, выходной открыт. Из экстраренальных путей чашечки обладают наибольшей способностью к реабсорбции, которая реализуется при повышении давления мочи до 50 – 55 мм рт. ст.
Роль лоханки.
Наполнение лоханки приводит к возбуждению механорецепторов, и рефлекторно расслабляется лоханочно-мочеточниковый сегмент. Опорожнение лоханки совпадает с непроизвольным глубоким вдохом, который повышает забрюшинное давление. Повышение давления в верхней трети мочеточника рефлекторно сокращает лоханочно-мочеточниковый сегмент, и опорожнение лоханки прекращается.
Роль мочеточников.
Транспорт мочи происходит с помощью перистальтики. Ритмически взаимодействуют три функциональные секции (цистоиды): например, если верхняя секция находится в фазе сокращения, то средняя – в фазе расслабления, а нижняя – в фазе сокращения. Нижняя треть мочеточника имеет более низкую возбудимость и способна накапливать бóльшую порцию мочи. Устье мочеточника работает как клапан, обеспечивая свободное поступление порции мочи в пузырь и препятствуя ее обратному движению.
Роль мочевого пузыря.
Резервуарная функция пузыря обеспечивается:
высоким пластическим тонусом m. detrusor; симпатическими влияниями (центр в L1-2), которые расслабляют мышцу (через 2–адренорецепторы) и сокращают сфинктер пузыря (через 1–адренорецепторы).
Функцию опорожнения пузыря обеспечивает центр мочеиспускания в S2-4.
Раздражение механорецепторов пузыря вызывается растяжением его стенок (а не давлением мочи как таковым). Первые позывы возникают при объеме пузыря 150 мл и резко увеличиваются при объеме 200 – 300 мл. Высокая скорость наполнения пузыря стимулирует афферентную импульсацию. Парасимпатические влияния (nn. splanchnici pelvici) через ацетилхолин и М-холинорецепторы сокращают мышцу пузыря (при этом расслабляется его сфинктер). Произвольный контроль мочеиспускания осуществляется двигательной корой через мотонейроны поперечно-полосатой мышцы сфинктера мочеиспускательного канала (иннервируемой ветвью n. pudendus).
Показателями эффективности сократительной функции пузыря являются:
максимальная скорость потока мочи не менее 15 мл/с в первой трети времени мочеиспускания (метод флуометрии); остаточное количество мочи не более 10 % объема пузыря перед мочеиспусканием (но не более 30 мл) (ультразвуковое исследование).
Азотвыделительная функция почек.
Почки выводят из организма основное количество конечных продуктов азотистого обмена: мочевины, креатинина, мочевой кислоты, индикана (например, 90 % мочевины и весь креатинин). Показатели нормальной азотвыделительной функции почек: азотсодержащие вещества в крови не должны быть выше нормы (в ммоль/л: мочевина – 2,5 – 8,3, креатинин – 0,04 – 0,09, остаточный азот крови – 14,3 – 28,5), а в суточной моче не ниже нормы (мочевина – 330 – 580 ммоль, креатинин – 5,3 – 17,7 ммоль).
Осмо- и волюмрегулирующая функция почек.
Э та функция осуществляет поддержание осмотического давления внеклеточной жидкости в очень узких пределах (285 2 мосм/кг) и (в менее узких пределах) объема циркулирующей жидкости, что достигается изменением выделения Na+ и воды с мочой.
|