1. - Клубочек

2. - 7 - извитые сегменты проксимального и дистального канальцев

N

Корковое

вещество

почки

8 - 9 - соединительный каналец и собирательный проток

Мозговое

вещество

почки

3 - 6 - прямые сегменты проксимального и дистального канальца
1	Is
4 - 5 — нисходящий и восходящий сегменты петли нефрона

корковое вещество (толщиной 0,7—*0,8 см), а под ним — мозговое вещество, представленное пирамидами. Паренхиму коркового и мозгового вещества в одной почке составляют 1 — 1,5 млн струк- турно-функциональных единиц органа — нефронов. Каждый нефрон имеет несколько отделов: почечное тельце [клубочек, окруженный боуменовой капсулой (W.Bowman)]; проксимальный извитой и проксимальный прямой канальцы; петлю нефрона [петлю Генле; F.G.J. Henle; эта петля опускается из коркового вещества в пирамиду, тонкий и дистальный прямой канальцы образуют нисходящую и восходящую (обратно в корковое ве­щество) части петли Генле]; дистальный извитой каналец; соби­рательную трубочку, уходящую в пирамиду (схема 18.1). Раз­личают три типа нефронов — поверхностные (расположенные вблизи капсулы почки), кортикальные и юкстамедуллярные (рас­положенные рядом с мозговым веществом). Первый и второй типы отличаются от третьего расположением в наружной части коркового вещества и меньшей длиной петли нефрона, лежа­щей тоже в наружной части пирамид. Известно, что 15 % неф­ронов относится к поверхностному, 70 % — к кортикальному, а 15 % — к юкстамедуллярному типу.

Каждый нефрон начинается почечным клубочком, имеющим сосудисто-эпителиальную структуру. Он состоит из пучка ка­пилляров, образующих несколько долек и окруженных сеть

ю

внеклеточного матрикса и клетками, находящимися в централь­ной зоне клубочка. Из-за своего центролобулярного расположе­ния эта зона получила название «мезангий» (к этой зоне при­крепляются капилляры). Слой висцеральных эпителиальных кле­ток окружает внешнюю поверхность капилляров. Слой парие­тальных эпителиальных клеток образует мешкообразную струк­туру — капсулу клубочка (боуменову капсулу)_у окружающую сеть капиллярных петель. Париетальные и висцеральные эпители­альные клетки эмбрионально и анатомически представляют собой единую структуру, формирующую боуменово пространст­во. Полость капсулы открывается в проксимальный извитой ка­налец. В нее происходит фильтрация первичной мочи из плаз­мы крови. Составляя лишь 0,5 % от всей массы тела человека, почки получают около 20 % минутного выброса (объема) серд­ца. Почти весь минутный сердечный выброс проходит через клубочки почек и примерно 20 % объема плазмы при этом фильтруется в первичную мочу. Суммарный объем плазмы крови, проходящий через все клубочки, составляет 550 мл/мин или при рециркуляции — 800 л/сут. Уровень гломерулярной фильтрации при этом достигает 120 мл/мин, или 180 л/сут. В конечном счете это определяет суточный диурез, т.е. то коли­чество мочи, которое выделяется за 1 сут. В норме диурез колеб­лется в пределах 600—1600 мл/сут. Кровь доставляется в клубо­чек по приносящей артериоле, которая, пронизывая капсулу клубочка, распадается примерно на 50 капиллярных петель, собирающихся в выносящую артериолу (схема 18.2). Место, где капсулу почечного тельца пронизывают приносящая и вынося­щая артериолы, называют сосудистым полюсом.

Капсула почечного клубочка представляет собой сферу, со­стоящую из базальной мембраны и наружного (париетального) листка уплощенных эпителиальных клеток, содержащих пуч­ки актиновых филамент. Базальная мембрана капсулы много­слойна и построена из отдельных слоев, разделенных светлы­ми промежутками. Полагают, что многослойность базальной мембраны обусловлена коллагеном IV типа. При переходе на сосудистый пучок базальная мембрана капсулы трансформи­руется в гломерулярную базальную мембрану, а при переходе в мочевую часть — в базальную мембрану проксимального ка­нальца.

Внутренний листок капсулы сформирован висцеральными эпителиальными клетками — подоцитами, высокоспециализи­рованными отростчатыми клетками. Дифференцированные по- доциты неспособны к делению и в случае гибели не могут быть замещены. Под действием митотических факторов делится лишь ядро, в результате чего подоциты часто выглядят как дву- или многоядерные клетки. Подоциты обладают многочислен­ными длинными первичными отростками, которые оплетают все капиллярные петли и дают вторичные короткие отростки —

Схема 18.2. Строение почечного клубочка

О б о з н а ч е н и я: АА — афферентная артериола; ЭА — эфферентная арте- риола; ЮГМК — юкстрагломерулярные мезангиальные клетки; ГК — грануляр­ные (ренинсодержащие) клетки; ПЭ — париетальный эпителий; ВЭ — висце­ральный эпителий (подоциты); М — мезангий; Э — эндотелий; ГМБ — гломе­рулярная базальная мембрана; МП — мочевое пространство; ПП — плотное пятно.

«ножки», погруженные в гломерулярную базальную мембрану. Ножки всех подоцитов тесно переплетены между собой, образуя фильтрационные щели, которые замыкаются структурами вне­клеточного матрикса — щелевыми диафрагмами. Щелевые диа­фрагмы и люминальная поверхность подоцитов покрыты толс­тым поверхностным слоем, богатым сиалопротеинами (подока- ликсином, подоентином и др.), создающими высокий отрица­тельный заряд на подоцитах. Цитоплазма клеток содержит хо­рошо развитый аппарат Гольджи, избыточное количество грану­лярной и гладкой эндоплазматической сети, многочисленные лизосомы и митохондрии. Все это свидетельствует о высокой синтетической и катаболической активности подоцитов. Пола­гают, что, помимо создания отрицательного заряда, подоциты синтезируют большинство (если не все) компонентов гломеру­лярной базальной мембраны. Хорошо развитый цитоскелет оп­ределяет форму подоцитов. Тело клеток содержит микротрубоч­ки и промежуточные филаменты, в то время как отростки бога­ты микрофиламентами, составляющими структуру ножек подо­цитов.

Рис. 18.1. Гломерулярная базальная мембрана.

Гломерулярная базальная мембрана является основным скеле­том для гломерулярного пучка. Она представляет собой непре­рывную пластину толщиной 240—340 нм, более «толстую» у мужчин, чем у женщин. В базальной мембране традиционно на основе электронно-микроскопических исследований выделяют три слоя. Наиболее толстый средний слой, lamina densa, облада­ет электронной плотностью. Наружный и внутренний слои имеют более разреженный матрикс (lamina гага externa и interna) (рис. 18.1). Однако последние исследования с использованием техники замораживания — замещения (freeze — substitution) по­казали, что гломерулярная базальная мембрана представляет собой гомогенный плотный слой, служащий основой для подо­цитов и эндотелия. Главными компонентами гломерулярной ба­зальной мембраны являются коллаген IV типа, гепарансульфат- протеогликан (ГСПГ), ламинин и фибронектин. Указанная мембрана является уникальным образованием, обладающим широким спектром изоформ ламинина и коллагена IV типа. Шесть различных типов гена для коллагена IV типа кодируют соответственно цепи от а, до а*. Цепи a₃(IV) и оц(1У) локализо­ваны в lamina densa, а классические цепи a,(IV) и a₂(IV) найде­ны в субэндотелиальном пространстве. Цепи a₃(IV), a₄(IV) и a₅(IV) формируют сеть, отличную от таковой из цепей a,(IV) и a₂(IV). Функциональное значение этих различий становится ясным при анализе гломерулярных заболеваний: синдром Гуд- пасчера (E.W. Goodpasture) обусловлен действием антител, ми­шенью для которых является цепь a₃(IV); синдром Альпорта (A.Alport) связан с мутациями в гене, кодирующем цепь a₅(IV). Спиралеобразные цепи коллагена IV типа, взаимодействуя между собой, образуют гибкую нефибриллярную полигональ­ную структуру, которая создает механический каркас для при­крепления других компонентов внеклеточного матрикса. Осо­бенности структуры гломерулярной базальной мембраны связа­ны с ее формированием в эмбриогенезе. Эта мембрана образу­ется из двух мембран — базальной мембраны висцерального эпителия в инвагинации нефрогенного пузырька и базальной мембраны предшественников эндотелия, врастающих в инваги­нацию. На стадии формирования капиллярных петель происхо­дят слияние двух мембран и формирование единой гломеруляр­ной базальной мембраны.

Эндотелиальные клетки капилляров почечного клубочка структурно состоят из центральной части, содержащей ядро, и периферической, представленной тонким фенестрированным листком. В отличие от фенестрированного эндотелия других локализаций поры гломерулярного эндотелия (диаметр 50— 100 нм) не имеют диафрагмы, т.е. они постоянно открыты. За­крытые поры найдены только на концевом фрагменте эффе­рентной артериолы. Люминальная поверхность эндотелиальных клеток, как и подоцитов, покрыта несколькими полианионны- ми гликопротеинами, обеспечивающими отрицательный заряд.

Таким образом, капиллярная стенка почечного клубочка, представленная эндотелиальными порами, гломерулярной ба­зальной мембраной и щелевыми диафрагмами между ножками подоцитов представляет собой фильтрационный барьер (схема 18.3). Барьерная функция капиллярной стенки для макромоле­кул обусловлена размером, формой и зарядом последних. Фильтрационный барьер легко проницаем для воды, мелких мо­лекул. Полианионные молекулы, такие как белки плазмы, от­талкиваются электронегативным щитом гломерулярного фильт­ра, представленного гликопротеинами подоцитов и эндотелия, ГСПГ и отрицательно заряженными белками гломерулярной ба­зальной мембраны (ионоселективная функция). Уменьшение или потеря отрицательного заряда гломерулярным фильтром ведет к протеинурии. Размероселективная функция фильтрационного барьера обеспечивается плотностью сети гломерулярной базаль­ной мембраны и щелевой диафрагмой. Незаряженные макромо­лекулы с эффективным радиусом около 1,8 нм свободно прохо­дят через фильтр. Большие макромолекулы, например альбумин плазмы (эффективный радиус 3,6 нм), может проходить фильтр за счет изменения пространственной конфигурации.

Помимо эндотелия и подоцитов, существует третий тип кле­ток, плотно контактирующих с гломерулярной базальной мем-

Схема 18.3. Фильтрационный барьер [по Cotran R.S., Kumar V., Collins Т., 1999]

Обозначения: ММ — мезангиальный матрикс; МК — мезангиальные клет­ки; ЭНД — эндотелий; ПОД— подоцит.

браной, — мезангиальные клетки. Вместе с мезангиальным мат­риксом они образуют мезангий. Мезангиальные клетки имеют отросчатую структуру, в цитоплазме отростков найдены пучки микрофиламентов, содержащих актин, миозин и а-актин. От­ростки прикрепляются к гломерулярной базальной мембране и контактируют с эндотелием. Мезангиальные клетки тесно кон­тактируют между собой и с другими клетками внеклубочкового мезангия — клетками Гурмагтига (N.Goormaghtigh) и грануляр­ными клетками юкстагломерулярного аппарата. Мезангиальные клетки имеют на плазмолемме рецепторы для ангиотензина II, атриопептина (предсердного натрийуретического белка) и вазо- прессина, способны вырабатывать различные вазоактивные агенты, включая простаноиды. Вазоактивные агенты стимули­руют сократительную активность мезангиальных клеток, благо­даря чему уменьшается площадь поверхности капиллярных пе­тель и снижается объем фильтрации. Мезангий обеспечивает равномерное распределение гидравлического давления на ка­пиллярную стенку и успешное функционирование фильтраци­онного барьера.

Кроме сократительной функции, мезангиальные клетки спо­собны к фагоцитозу корпускулярных частиц, включая коллои­ды, макромолекулы и иммунные комплексы, и синтезу компо­нентов мезангиального матрикса (располагающегося между ка­пиллярными петлями). Указанные клетки являются одной из главных мишеней при многих гломерулярных заболеваниях им­мунной и неиммунной природы. В ответ на повреждение они могут синтезировать многочисленные медиаторы, включая ци- токины и ростовые факторы, определяющие дальнейшие про­лиферативные и репаративные процессы в почечном клубочке.

Полость капсулы почечного клубочка открывается в прокси­мальный каналец. Последний имеет гетерогенное строение. Вы­деляют 3 или 4 цитологически отличных отдела, каждый из ко­торых обладает своим типом клеток. Строение эпителия зависит от вида реабсорбции. Реабсорбция мочи — это обратное всасыва­ние воды и некоторых растворенных в ней веществ из первич­ной мочи в кровь. По каналам транспорта она осуществляется через клетки и мембраны канальцев и кровеносных капилляров. Последние являются ветвями выносящей артериолы, обвиваю­щими проксимальный извитой каналец (см. схему 18.1). Веще­ства, подлежащие выводу из организма (например, мочевина, мочевая кислота и креатинин), не реабсорбируются, тогда как ионы натрия, кальция, хлора, а также глюкоза, аскорбиновая кислота и другие полезные субстраты всасываются обратно. Ре­абсорбция происходит и в других отделах канальцев — в петле клубочка и дистальном извитом канальце, эпителий которых также имеет гетерогенную структуру в зависимости от локализа­ции и выполняемой функции. В петле клубочка и дистальном канальце, помимо реабсорбции, происходит концентрация мочи. Оба процесса идут и в собирательной трубке.

Гистоархитектоника нефронов и сосудов в корковом и моз­говом веществе почек поддерживается при помощи стромы (ин- терстиция), содержащей интерстициальные клетки и компо­ненты рыхлой соединительной ткани. Функции интерстициаль­ных клеток, часть которых напоминает обычные фибробласты, изучены плохо. Предполагают, что они оказывают регуляторное влияние на кровообращение и процессы, происходящие в про­ксимальных и дистальных извитых канальцах.

Регуляция всех функций нефрона осуществляется с помощью юкстагломерулярного (околоклубочкового) комплекса. В этом комплексе различают три компонента: плотное пятно, юкста- гломерулярные и юкставаскулярные клетки (см. схему 18.2). Плотное пятно (macula densa) в каждом нефроне сформировано группой призматических эпителиальных клеток дистального из­витого канальца в зоне его перегиба, между приносящей и вы­носящей артериолами. Эта группа в виде сектора занимает тот участок стенки канальца, в котором отсутствует базальная мем­брана. Юкстагломерулярные клетки — это видоизмененные гладкомышечные элементы средней оболочки приносящей ар­териолы. На этом сосуде они формируют некое выпячивание, контактирующее с плотным пятном, и обладают многочислен­ными секреторными гранулами, содержащими ренин. Юкста­васкулярные клетки тоже образуют скопление (полюсную по­душку), расположенное между артериолами в зоне их прохож­дения через капсулу почечного клубочка. Считают, что эти клетки, имеющие разную форму и бледные ядра, тоже способ­ны участвовать в синтезе ренина, однако гранул в их цитоплаз­ме нет.

Остановимся теперь на важнейших функциях почек. Прежде всего почки регулируют объем и химический состав плазмы крови и внеклеточной жидкости. Одна из функций — регуляция содер­жания натрия и воды в тканях организма и посредством этого поддержание артериального давления. Механизм такой регуля­ции сложен. Напомним лишь общую схему. Ренин, синтезируе­мый юкстагломерулярными клетками, стимулирует образование пептида ангиотензина I, из которого в капиллярах легких обра­зуется гормон ангиотензин II. Последний инициирует выработ­ку альдостерона клетками коры надпочечников, а также вызы­вает сокращение гладкомышечных клеток артериол. Чем боль­ше образуется ангиотензина II, тем сильнее суживается просвет артериол, что само по себе приводит к повышению артериаль­ного давления. Кроме того, увеличению артериального давле­ния способствует задержка в организме натрия и воды, которая реализуется через комбинацию стимулирующих и ингибирую­щих воздействий альдостерона, атриопептина (предсердного белка) и дофамина на реабсорбцию. Повышение артериального давления в приносящих артериолах влияет на барорецепторы (ренинсекретирующие клетки) и приводит к снижению секре­ции ренина и возвращению величины давления к физиологи­ческим величинам. Напротив, при снижении артериального давления растяжение стенок артериол уменьшается, и это вызы­вает усиление секреции ренина юкстагломерулярными клетка­ми до того момента, когда давление вернется к физиологичес­кой норме. На секрецию ренина и величину артериального дав­ления влияют также и другие факторы, например выделение норадреналина из окончаний симпатических нейронов в зоне околоклубочкового комплекса. Говоря об эндокринной функции почек, следует помнить, что почки секретируют в кровь проста- гландины, простациклин, лейкотриены и тромбоксаны. Весьма важным является, например, действие простагландина Е₂: он вызывает расслабление гладкомышечных клеток кровеносных сосудов и снижение артериального давления. Интерстициаль­ные клетки почек синтезируют эритропоэтин — гормон, стиму­лирующий эритропоэз.

Перечислять константы нормальной мочи не входит в наши задачи. Напомним лишь, что ее относительная плотность ко­леблется в пределах 1001 — 1030 г/л, а pH — в пределах 4,6—8,0. Качественные реакции, выявляющие суммарные концентрации белков, билирубина, гемоглобина, глюкозы, сахаров и кетонов (промежуточных продуктов обмена, например стероидных гор­монов, ацетона и др.), должны быть отрицательными. Нормаль­ная моча может содержать минимальное количество различных эпителиальных клеток, слущивающихся естественным образом со стенок мочевых путей. Однако в ней не должно быть клеточ­ных элементов крови (допускается наличие в осадке единичных лейкоцитов).

При разных заболеваниях и патологических процессах, воз­никающих во всевозможных органах и системах, состав и био­химические показатели мочи могут сильно изменяться. Прежде чем перейти к рассмотрению патологии мочевыделительной системы, коротко остановимся на вариантах мочевых цилиндров, т.е. тех элементов осадка мочи, которые в организме человека приобретают цилиндрическую форму слепков той или иной части почечного канальца и выделяются затем с мочой. Практи­чески все они обладают гиалиновым матриксом (сердцевиной). Это хорошо видно в гистологических препаратах. В расширен­ных просветах канальцев тех почек, которые содержат указан­ные цилиндры, можно наблюдать четко ограниченные, эозино­фильные и гомогенные массы, имеющие вид гиалина. Однако те субстанции, которые «добавляются» к этому матриксу, весь­ма разнообразны. Кровяные (эритроцитарные) цилиндры имеют буроватый цвет и содержат компоненты эритроцитов (рис. 18.2, А). Они встречаются, например, при гематурии. Зернистые ци­линдры состоят из бесцветного, грубо- или нежно-зернистого материала. Они построены из распавшихся клеток почечного эпителия. Наличие таких слепков характерно для некротичес­ких и некоторых метаболических поражений канальцев (рис. 18.2, Б). Восковидные цилиндры, крупные, толстые и желтоватые, иногда сероватые, тоже бывают при некротических поражениях канальцевой системы. Они отмечаются при почечной недоста­точности (рис. 18.2, В). Гиалиновые цилиндры, бледные, бесцвет­ные, почти прозрачные, в минимальном количестве попадаются в нормальной моче, но в большом количестве отражают нали­чие нарушений гломерулярного фильтра.

Нарушения выделительной функции почек характеризуются рядом терминов. Анурия — это непоступление мочи в мочевой пузырь; гиперурикемия — аутосомно-рецессивное нарушение метаболизма, выражающееся в повышенном содержании моче­вой кислоты в моче; олигурия (олигоурия) — уменьшенное выде­ление мочи; полиурия — повышенное выделение мочи; протеи- нурия — появление белка в моче; уремия — патологическое со­стояние, обусловленное задержкой в крови азотистых шлаков, ацидозом, нарушениями электролитного, водного и осмотичес­кого равновесия при почечной недостаточности; уролитиаз — мочекаменная болезнь.

Болезни почек очень сложны. Условно их можно разделить на 4 группы в зависимости от того, какая морфологическая структу­ра поражена в большей степени — клубочки, канальцы, строма (интерстиций) или кровеносные сосуды. Некоторые структуры почек, видимо, более уязвимы для специфических форм по-• ; ' г *1,

«А *

И *»■ * - г ' C, .

v -

> Ч'-^л

. *. I

-г у -,^

Г-; 4Г

о

'■ ,'<ii л *

■- ч-:,. я» • .

»'^

' л ' ‘<>

о ^ т& -

424- *Ж Ш..*Ж'

*>*%

с. ^I,*'^t

о

> aV-t

о

iM;U "." ■ » ,

.Щ¹*' ь

s 'Я>‘ Ч

"WS

\ jv-*' *■ ■■ Г ‘ \ T&ri У И * • v « - * 1

^{г ;}

Ш

# bjу

Рис. 18.2. Мочевые цилиндры. А — кровяные; Б — зернистые

.

вреждения. Например, гломерулярные заболевания чаще быва­ют иммунологически обусловленными, а канальцевые (тубуляр­ные) и интерстициальные поражения чаще вызываются токси­ческими или инфекционными агентами. Взаимозависимость структур почки приводит к тому, что повреждение одной из них почти всегда вторично вызывает поражение других. Первичное заболевание сосудов, например, приводит к повреждению всех структур, зависимых от почечного кровотока. Тяжелое повреж­дение клубочков переключает кровоток на перитубулярную со­судистую систему. Наоборот, разрушение канальцев обусловли­вает повышение давления внутри клубочков, что может быть причиной их атрофии. Таким образом, независимо от проис­хождения, при хронических заболеваниях почек отмечена тен­денция к повреждению всех главных структурных компонентов почки, что приводит к хронической почечной недостаточности. Компенсаторные резервы почек велики. Поэтому, прежде чем возникнет явная функциональная недостаточность органа, в нем могут развиться значительные повреждения.

Широкое использование биопсии почек изменило представ­ление о почечных заболеваниях, особенно о различных типах гломерулонефрита. Для выяснения морфологических и иммуно­логических деталей используют ряд методических подходов.

Так, комплекс перйодная кислота плюс реактив — краситель Шиффа (ШИК-, или PAS-реакция) окрашивает базальные мем­браны клубочков и канальцев, а также мезангиальный матрикс; импрегнация срезов серебром позволяет выявить базальные мембраны клубочков и канальцев; иммуногистохимические ме­тоды служат для обнаружения в срезах почек различных типов иммуноглобулинов, антигенов, комплемента, фибринсвязанных соединений и маркеров на поверхности клеток; электронная микроскопия позволяет выявить детали гломерулярных повреж­дений; другие специальные гистологические окраски дают воз­можность определить наличие фибрина, амилоида и липидов.