Основы_физиологии_человека_2001_Агаджанян_НИ

что и у анальгетиков-антипиретиков (он один для всей группы не­ наркотических анальгетиков). Препараты отличаются лишь вы ­ раженностью эффекта.

К средствам, способным понизить нормальную температуру тела (гипотермические средства), относятся нейролептики и прежде всего производные фенотиазина (аминазин, френолон, трифтазин). Их гипотермическое действие обусловлено тем, что они уменьшают способность организма адаптироваться к сниж е­ нию температуры окружаю щ ей среды, т.е. сам препарат не спо­ собен снизить температуру, для этого необходимо действие внешних охлаждающих факторов. Этот эф ф ект возникает в ре­ зультате угнетения адрено- и серотонинорецепторов в гипоталамических центрах, расш ирения периферических сосудов и уве­ личения теплоотдачи, а также вследствие понижения активности дыхательных ферментов тканей и уменьшения образования теп­ ла. В психиатрических клиниках нейролептики могут применять­ ся в больших дозах и пациенты могут сохранять нормальную тем ­ пературу в комфортных условиях, но если они выходят на улицу, то это может привести к заметному переохлаждению в холодное время года, а при ж аре возможно развитие гипертермии, хотя этот эф ф ект возникает значительно реже.

Иногда нейролептики используются для создания искусст­ венной гипотермии при проведении хирургических операций: больного помещают в специальную ванну, заполненную холод­ ной водой, и снижают температуру его тела. Вызванное холодом замедление метаболических процессов предоставляет врачу до­ полнительное время для действий, а такж е позволяет использо­ вать для наркоза минимальные дозы наркотических препаратов.

В экспериментах на животных было показано, что, используя g-оксибутират натрия (ГОМК), можно создать глубокую гипотер­ мию с сохранением сердечной деятельности при температуре ни­ же 1СРС, а такж е гипотермию с сохранением бодрствования (до 10 —20°С), при которой животное способно поддерживать нор­ мальную позу, сохранять рефлекторную деятельность, при этом на ЭЭГ регистрируется биоэлектрическая активность, характер­ ная для периода бодрствования. Применение ГОМК в сочетании с гидрохиноном и глицерином позволяет достичь состояния дли­ тельной гипотермии (4 дня на уровне 20 —25°С).

316

Г Л А В А 12

ВЫДЕЛЕНИЕ. ФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК

В процессе жизнедеятельности в организме человека образу­ ются значительные количества продуктов обмена, которые уже не используются клетками и должны быть удалены из организма. Кроме того, организм должен быть освобожден от токсичных и чужеродных веществ, от избытка воды, солей, лекарственных препаратов. Иногда процессам выделения предшествует обезвре­ живание токсических веществ, например в печени. Так, такие ве­ щества, как фенол, индол, скатол, соединяясь с глюкуроновой и серной кислотами, превращаются в менее вредные вещества.

Органы, выполняющие выделительные функции, называют­ ся выделительными, или экскреторными. К ним относят почки, легкие, кожу, печень и желудочно-кишечный тракт. Главное на­ значение органов выделения — это поддержание постоянства внутренней среды организма. Экскреторные органы функцио­ нально взаимосвязаны между собой. Сдвиг функционального со­ стояния одного из этих органов меняет активность другого. На­ пример, при избыточном выведении жидкости через кожу при высокой температуре снижается объем диуреза. Нарушение про­ цессов выделения неизбежно ведет к появлению патологических сдвигов гомеостаза вплоть до гибели организма.

Легкие и верхние дыхательные пути удаляют из организма уг­ лекислый газ и воду. Кроме того, через легкие выделяется боль­ шинство ароматических веществ, как, например, пары эфира и хлороформа при наркозе, сивушные масла при алкогольном опь­ янении. При нарушении выделительной функции почек через слизистую оболочку верхних дыхательных путей начинает выде­ ляться мочевина, которая разлагается, определяя соответствую­ щий запах аммиака изо рта. Слизистая оболочка верхних дыха­ тельных путей способна выделять йод из крови.

Печень и желудочно-кишечный тракт выводят с желчью из организма ряд конечных продуктов обмена гемоглобина и других порфиринов в виде желчных пигментов, конечные продукты об­ мена холестерина в виде желчных кислот. В составе желчи из ор­ ганизма экскретируются также лекарственные препараты (анти­ биотики), бромсульфалеин, фенолрот, маннит, инулин и др. Ж е-

лудочно-кишечный тракт выделяет продукты распада пищевых веществ, воду, вещества, поступившие с пищеварительными со­ ками и желчью, соли тяжелых металлов, некоторые лекарствен­ ные препараты и ядовитые вещества (морфий, хинин, салицилаты, ртуть, йод), а такж е красители, используемые для диагностики заболеваний желудка (метиленовый синий, или конгорот).

Кожа осуществляет выделительную функцию за счет деятель­ ности потовых и в меньшей степени сальных желез. Потовые ж е­ лезы удаляют воду, мочевину, мочевую кислоту, креатинин, мо­ лочную кислоту, соли щелочных металлов, особенно натрия, орга­ нические вещества, летучие жирные кислоты, микроэлементы, пепсиноген, амилазу и щелочную фосфатазу. Роль потовых желез в удалении продуктов белкового обмена возрастает при заболева­ ниях почек, особенно при острой почечной недостаточности. С се­ кретом сальных желез из организма выделяются свободные ж ир­ ные и неомыляемые кислоты, продукты обмена половых гормо­ нов.

Ф ункции почек

Почки являются основным органом выделения. Они выпол­ няют в организме много функций. Одни из них прямо или косвен­ но связаны с процессами выделения, другие — не имеют такой связи.

1.Выделительная, или экскреторная, функция. Почки удаля­ ют из организма избыток воды, неорганических и органических веществ, продукты азотистого обмена и чужеродные вещества: мочевину, мочевую кислоту, креатинин, аммиак, лекарственные препараты.

2.Регуляция водного баланса и соответственно объема крови, вне- и внутриклеточной жидкости (волюморегуляция) за счет из­ менения объема выводимой с мочой воды.

3.Регуляция постоянства осмотического давления жидкостей внутренней среды путем изменения количества выводимых осмо­ тически активных веществ: солей, мочевины, глюкозы (осморегу­ ляция).

4.Регуляция ионного состава жидкостей внутренней среды и ионного баланса организма путем избирательного изменения экскреции ионов с мочой (ионная регуляция).

5.Рефляция кислотно-основного состояния путем экскреции водородных ионов, нелетучих кислот и оснований.

6. Образование и выделение в кровоток физиологически ак ­ тивных веществ: ренина, эритропоэтина, активной формы вита­ мина D, простагландинов, брадикининов, урокиназы (инкретор­ ная функция).

7.Регуляция уровня артериального давления путем внутрен­

318 Глава 12. Выделение. Физиология почек

ней секреции ренина, веществ депрессорного действия, экскре­ ции натрия и воды, изменения объема циркулирующей крови.

8. Регуляция эритропоэза путем внутренней секреции гумо­ рального регулятора эритрона — эритропоэтина.

9. Регуляция гемостаза путем образования гуморальных регу­ ляторов свертывания крови и фибринолиза — урокиназы, тромбопластина, тромбоксана, а также участия в обмене физиологиче­ ского антикоагулянта гепарина.

10.Участие в обмене белков, липидов и углеводов (метаболи­ ческая функция).

11.Защитная функция: удаление из внутренней среды орга­ низма чужеродных, часто токсических веществ.

Следует учитывать, что при различных патологических состо­ яниях выделение лекарств через почки иногда существенно нару­ шается, что может приводить к значительным изменениям пере­ носимости фармакологических препаратов, вызывая серьезные побочные эффекты вплоть до отравлений.

Строение нефрона

Основной структурно-функциональной единицей почки яв­ ляется нефрон, в котором происходит образование мочи. В зре­ лой почке человека содержится около 1 — 1,3 мл нефронов.

Нефрон состоит из нескольких последовательно соединен­ ных отделов (рис.30). Начинается нефрон с почечного (мальпиги­ ева) тельца, которое содержит клубочек кровеносных капилля­ ров. Снаружи клубочки покрыты двухслойной капсулой Шумлянского —Боумена. Внутренняя поверхность капсулы выстлана эпи­ телиальными клетками. Наружный, или париетальный, листок капсулы состоит из базальной мембраны, покрытой кубическими эпителиальными клетками, переходящими в эпителий канальцев. Между двумя листками капсулы, расположенными в виде чаши, имеется щель или полость капсулы, переходящая в просвет про­ ксимального отдела канальцев.

Проксимальный отдел канальцев начинается извитой частью, которая переходит в прямую часть канальца. Клетки проксималь­ ного отдела имеют щеточную каемку из микроворсинок, обра­ щенных в просвет канальца.

Затем следует тонкая нисходящая часть петли Генле, стенка которой покрыта плоскими эпителиальными клетками. Нисходя­ щий отдел петли опускается в мозговое вещество почки, повора­ чивает на 180' и переходит в восходящую часть петли нефрона.

Дистальный отдел канальцев состоит из восходящей части петли Генле и может иметь тонкую и всегда включает толстую восходящую часть. Этот отдел поднимается до уровня клубочка своего ж е нефрона, где начинается дистальный извитой каналец.

Рис.30. Схема строения нефрона (по Смиту):

1 —клубочек; 2 —проксимальный извитой каналец; 3 — нисходящая часть петли нефрона; 4 — восходящая часть петли нефрона; 5 —дисталь­ ный извитой каналец; 6 —собирательная трубка. В кружочках дана схема строения эпителия в различных частях нефрона

Этот отдел канальца располагается в коре почки и обязатель­ но соприкасается с полюсом клубочка между приносящ ей и вы ­ носящей артериолами в области плотного пятна.

Дистальные извитые канальцы через короткий связующий отдел впадают в коре почек в собирательные трубочки. Собира­ тельные трубочки опускаются из коркового вещества почки в глубь мозгового вещества, сливаются в выводные протоки и от­ крываются в полости почечной лоханки. Почечные лоханки от­ крываются в мочеточники, которые впадают в мочевой пузырь.

По особенностям локализации клубочков в коре почек, стро­ ения канальцев и особенностям кровоснабжения различают 3 ти­ па нефронов: суперфициальные (поверхностные), интракортикальные и кжстамедуллярные.

К р о в о с н а б ж е н и е п о ч е к

Отличительной особенностью кровоснабжения почек являет­ ся то, что кровь используется не только для трофики органа, но и для образования мочи. Почки получают кровь из коротких почеч­ ных артерий, которые отходят от брюшного отдела аорты. В поч­

нин и другие биологически активные вещества. М орфологически он образует как бы треугольник, две стороны которого составля­ ют подходящая к клубочку афф ерентная и выходящая эф ф ерент­ ная артериолы, а основание — специализированный участок стенки извитой части дистального канальца — плотное пятно (macula densa). В состав ЮГА входят гранулярные клетки (юкстагломерулярные), расположенные на внутренней поверхности аф ­ ферентной артериолы, клетки плотного пятна и специальные клетки (юкставаскулярные), расположенные между приносящей

ивыносящей артериолами и плотным пятном.

Механизмы мочеобразования

Мочеобразование осуществляется за счет трех последова­ тельных процессов:

1 ) клубочковой фильтрации (ультрафильтрации) воды и низ­ комолекулярных компонентов из плазмы крови в капсулу почеч­ ного клубочка с образованием первичной мочи;

2) канальцевой реабсорбции — процесса обратного всасыва­ ния профильтровавшихся веществ и воды из первичной мочи в кровь;

3) канальцевой секреции — процесса переноса из крови в про­ свет канальцев ионов и органических веществ.

К л у б о ч к о в а я ф и л ь т р а ц и я

Ф ильтрация воды и низкомолекулярных компонентов из плазмы крови в полость капсулы происходит через клубочковый, или гломерулярный, фильтр. Гломерулярный фильтр имеет 3 слоя: эндотелиальные клетки капилляров, базальную мембрану и эпителий висцерального листка капсулы, или подоциты. Эндоте­ лий капилляров имеет поры диаметром 50 —100 нм, что ограничи­ вает прохождение форменных элементов крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов). Основным барьером для фильтрации является базальная мембрана. Поры в базальной мембране со­ ставляют 3 —7,5 нм. Эти поры изнутри содержат отрицательно за­ ряженные молекулы (анионные локусы), что препятствует про­ никновению отрицательно заряженных частиц, в том числе бел­ ков. Третий слой фильтра образован отростками подоцитов, м еж ­ ду которыми имеются щелевые диафрагмы, которые ограничива­ ют прохождение альбуминов и других молекул с большой молеку­ лярной массой. Эта часть фильтра такж е несет отрицательный за­ ряд. Легко фильтроваться могут вещества с молекулярной массой не более 5500, абсолютным пределом для прохождения частиц че­ рез фильтр в норме является молекулярная масса 80 000. Таким образом, состав первичной мочи обусловлен свойствами гломеру­ лярного фильтра. В норме вместе с водой фильтруются все низко­

молекулярные вещества, за исключением большей части белков и форменных элементов крови. В остальном состав ультрафильтра­ та близок к плазме крови.

При нефропатиях, нефритах поры теряю т отрицательный заряд, что приводит к прохождению через них многих белков. Такие вещ ества, как гепарин, способствуют восстановлению анионных локусов, а антибиотики, наоборот, уменьш аю т их на­ личие.

Основным фактором, способствующим процессу фильтра­ ции, является давление крови (гидростатическое) в капиллярах клубочков. К силам, препятствующим фильтрации, относится он-

котическое давление белков плазмы крови и давление жидкости в полости капсулы клубочка, т.е. первичной мочи. Следовательно,

эффективное фильтрационное давление представляет собой раз­ ность между гидростатическим давлением крови в капиллярах и суммой онкотического давления плазмы крови и внутрипочечного давления:

70 —(30 + 20) = 20 мм рт.ст.

Количественной характеристикой процесса фильтрации яв­ ляется скорость клубочковой фильтрации, которая определяется путем сравнения концентрации определенного вещества в плаз­ ме крови и моче. Для этого используются вещества, которые явля­ ются физиологически инертными, нетоксичными, не связы ваю ­ щиеся с белками в плазме крови, не реабсорбирующ иеся в почеч­ ных канальцах и выделяющиеся с мочой только путем фильтра­ ции. Таким веществом является полимер фруктозы инулин. В ор­ ганизме человека инулин не образуется, поэтому для измерения скорости клубочковой фильтрации его вводят внутривенно. И з­ меренная с помощью инулина скорость клубочковой фильтрации называется такж е коэффициентом очищения от инулина, или клиренсом инулина:

С = М ■V / П ,

ИИ ИМ ИИ

где СШ1 — клиренс инулина, Мин — концентрация инулина в конеч­ ной моче, П — концентрация инулина в плазме, V — объем мо­ чи в 1 мин.

Клиренс показывает, какой объем плазмы (в мл) очистился це­ ликом от данного вещества за 1 мин.

Сравнивая клиренсы других веществ с клиренсом инулина, можно определить процессы, участвующ ие в выделении этих вещ еств с мочой. Если клиренс вещ ества равен клиренсу инули­ на, следовательно это вещ ество только фильтруется. Если кли­ ренс вещ ества больше клиренса инулина, значит это вещество выделяется не только за счет фильтрации, но и секреции. Если клиренс вещ ества меньше клиренса инулина, то вещ ество после

фильтрации реабсорбируется.

Вклинике для определения скорости клубочковой фильтра­ ции обычно используют эндогенный метаболит креатинин, кон­ центрация которого в крови довольно стабильна. Креатинин уда­ ляется из крови в основном путем клубочковой фильтрации, но в очень малых количествах он секретируется, поэтому его кли­ ренс — менее точный показатель, чем клиренс инулина. Тем не менее он широко используется в клинике, так как для его изм ере­ ния не требуется внутривенное введение.

Внорме у мужчин скорость клубочковой фильтрации состав­ ляет 125 мл/мин, а у женщ ин — 110 мл/мин.

К а н а л ь ц е в а я р е а б с о р б ц и я

Первичная моча превращ ается в конечную благодаря процес­ сам, которые происходят в почечных канальцах и собирательных трубочках. В почке человека за сутки образуется 150—180 л филь­ трата, или первичной мочи, а выделяется 1,0 —1,5 л мочи. Осталь­ ная жидкость всасывается в канальцах и собирательных трубоч­ ках. Канальцевая реабсорбция — это процесс обратного всасыва­ ния воды и веществ из содержащ ейся в просвете канальцев мочи

влимфу и кровь. Основной смысл реабсорбции состоит в том, чтобы сохранить организму все жизненно важные вещества в не­ обходимых количествах. Обратное всасывание происходит во всех отделах нефрона. Основная масса молекул реабсорбируется

впроксимальном отделе нефрона. Здесь практически полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, мик­ роэлементы, значительное количество ионов N a+, С Г , НСО" и многие другие вещества. В петле Генле, дистальном отделе ка­ нальца и собирательных трубочках всасываются электролиты и вода. Ранее считали, что реабсорбция в проксимальной части ка­ нальца является обязательной и нерегулируемой. В настоящее время доказано, что она регулируется как нервными, так и гумо­ ральными факторами.

Обратное всасывание различных веществ в канальцах может происходить пассивно и активно. Пассивный транспорт происхо­ дит без затраты энергии по электрохимическому, концентраци­ онному или осмотическому градиентам. С помощью пассивного транспорта осуществляется реабсорбция воды, хлора, мочевины.

Активным транспортом называют перенос веществ против электрохимического и концентрационного градиентов. Причем различают первично-активный и вторично-активный транспорт. Первично-активный транспорт происходит с затратой энергии клетки. Примером служит перенос ионов N a+ с помощью ф ер ­ мента Na + , К + —АТФазы, использующей энергию АТФ. При вто­ рично-активном транспорте перенос вещества осуществляется за счет энергии транспорта другого вещества. М еханизмом вторич­

324 Глава 12. Выделение. Физиология почек

но-активного транспорта реабсорбируются глюкоза и аминокис­ лоты.

Глюкоза. Она поступает из просвета канальца в клетки про­ ксимального канальца с помощью специального переносчика, ко­ торый должен обязательно присоединить ион N a+. Перемещ ение этого комплекса внутрь клетки осуществляется пассивно по элек­ трохимическому и концентрационному градиентам для ионов N a+. Низкая концентрация натрия в клетке, создающая градиент его концентрации между наружной и внутриклеточной средой, обеспечивается работой натрий-калиевого насоса базальной мем­ браны. В клетке этот комплекс распадается на составные компо­ ненты. Внутри почечного эпителия создается высокая концентра­ ция глюкозы, поэтому в дальнейшем по градиенту концентрации глюкоза переходит в интерстициальную ткань. Этот процесс осу­ ществляется с участием переносчика за счет облегченной диф ф у­ зии. Далее глюкоза уходит в кровоток. В норме при обычной кон­ центрации глюкозы в крови и, соответственно, в первичной моче вся глюкоза реабсорбируется. При избытке глюкозы в крови, а значит, в первичной моче может произойти максимальная загруз­ ка канальцевых систем транспорта, т.е. всех молекул-переносчи- ков. В этом случае глюкоза больше не сможет реабсорбироваться и появится в конечной моче (глюкозурия). Эта ситуация характе­ ризуется понятием «максимальный канальцевый т ранспорт »

(Тм). Величине максимального канальцевого транспорта соответ­ ствует старое понятие «почечный порог выведения». Для глюкозы эта величина составляет 10 ммоль/л.

Вещества, реабсорбция которых не зависит от их концентра­ ции в плазме крови, называются непороговыми. К ним относятся вещества, которые или вообще не реабсорбируются, (инулин, маннитол) или мало реабсорбируются и выделяются с мочой про­ порционально накоплению их в крови (сульфаты).

Аминокислоты. Реабсорбция аминокислот происходит также по механизму сопряженного с N a+ транспорта. Профильтровав­ шиеся в клубочках аминокислоты на 90% реабсорбируются клет­ ками проксимального канальца почки. Этот процесс осуществля­ ется с помощью вторично-активного транспорта, т.е. энергия идет на работу натриевого насоса. Выделяют не менее 4 транс­ портных систем для переноса различных аминокислот (нейтраль­ ных, двуосновных, дикарбоксильных и иминокислот). Эти же си­ стемы транспорта действуют и в кишечнике для всасывания ами­ нокислот. Описаны генетические дефекты, когда определенные аминокислоты не реабсорбируются и не всасываются в кишечни­ ке.

Белок. В норме небольшое количество белка попадает в филь­ трат и реабсорбируется. Процесс реабсорбции белка осуществля­ ется с помощью пиноцитоза. Эпителий почечного канальца ак­