Физиология мочеобразования. Физиология почки.
В ходе обмена веществ образуется много ненужных метаболитов которые выводятся. Кожа выделяет через потовые железы мочевую кислоту, печень с желчью продукты распада гемоглобина, легкие – летучие продукты: СО2, алкоголь, эфир. Основной выделительный орган – почки. Даже в совокупности все остальные не заменят их двухстороннее поражение.
Почки – более функциональ ный орган. Они участвуют в водном, минеральном обмене, поддерживают кислотнощелочное равновесие плазмы, выполняют эндокринную функцию (ренин, эритропоэтин) участвуют в регуляции АД.
Основная физиологическая функция для почек – образование мочи. Структурно-функциональная единица – нефрон.
Начинается нефрон двухстенной чашей капсулы Шумлянского – Боумана внутри нее располагается сосудистый клубочек (капиллярная сеть) d. v. aff в 2 раза > d. v. eff. Затруднение оттока приводит к сравнительно высокому гидростатическому давлению крови в капиллярах почки давление примерно 70 мм. рт. ст в обычных 30 – 35. Частично это высокое давление связно с близостью почечной артерии отходящей от аорты. Такое давление крайне необходимо для эффективной работы почек.
Начальный участок канальцевой системы назувают проксимальным извитым канальцем, он переходит в нисходящий затем в восходящий каналец петли Генле (эта петля опускается в мозговое вещество делает там поворот и возвращается там в корковое вещество где где снова переходит в извитой каналец – дистальный. Этот каналец впадает в собирательную трубочку к нефрону не относящуюся (происходит из разнух эмбриональных зачатков). Связь между ними вторична так как эти трубки относят к мочевыводящим путям – мочеточники, почечные лоханки и т.д. Однако физиологически они едины и образуют полноценную мочу.
Мочеобразование.
Начальный процесс связан с появлением жидкости в полости капсулы – первичная моча. Методом микропункции взями первичную мочу и провели ее химический анализ который показал что первичная моча не содержит форменных элементов крови, мало белка все остальные показатели как в плазме крови.
Первичная моча образуется в результате биофизиологического процесса – фильтрации. Фильтрация происходит на почечном фильтре, который состоит из трех слоев:
Эндотелий капилляров (имеет крупные поры, через которые проходит практически все)
Клетки висцерального листа капсулы – подоциты (имеют тоже большие поры)
Базальная мембрана вичцерального листа капсулы.
Ограничитетелем фильтрационного процесса является базальная мембрана в ней самые мелкие поры. Под электронным микровскопом в ней обнаруживаются плотные пластины с мелкими порами пропускающие частицы весом не более 70 тысяч ЕД. Плазменные белки – 100 тыс. Альбумины – 70 тыс. и как только в почках появляется паталогия альбумины обнаруживаются в моче. Гемоглобин – 68 тыс. Если в сосуде гемолиз то гемоглобин посутапет в мочу.
Основная сила определяющая фильтрацию – гидростатическое давление крови ≈ 70 мм. рт. ст. Оно выталкивает плазму за пределы капилляров, препядствует выводу Н2О из капилляров – онкотическое давление (≈30 мм рт ст). Кроме того препятствует фильтрации и скоплению первичной мочи в капсуле (≈20 мм рт ст). Величина фильтрационного даления: Ф = 70-(30+20)=20 литров.
Если давление в капсуле меньше чем на 20 мм, то процесс образования первичной мочи прекратится. Общее количество первичной мочи в сутки 150 – 130 литров. Вторичной мочи в сутки 1,5-2 литра. Вывод: вода в канальцах подвергается обратному всасыванию – реабсорбции.
Концентрация глюкозы в первичной моче = 0,1% как в плазме. Во вторичной моче ее нет значит реабсорбируется и глюкоза, а также многие компоненты которые нужны организму (АК, витамины, некоторые виды белков).
Те вещества, которые не реабсорбируются остаются во вторичной моче их концентрация увселичивается в сто раз.
Мочевина 0,06% 2% (в 67 раз)
Мочевая
кислота 0,004% 0,05% (в 12 раз)
Фосфаты больше в 16 раз
Сульфаты больше в 90 раз (практически не реабсорбируются).
Значит первичный этап мочеобразования – клубочковая фильтрация; Второй этап – реабсорбция; Третий этап – секреция.
Механизмы реабсорбции.
Основная реабсорбция происходит в проксимальном отделе нефрона ионы Na и Cl рабсорбируются здесь на 60-80%, Н2О на 60%, вся глюкоза, все аминокислоты, витамины и отдельные молекулы белка. Этот каналец – реобсорбант (для сравнения в дистальном канальце реабсорбция а 5-6 раз ниже).
Процесс реабсорбции практически идентичен процессам всасывания в тонком кишечнике (эндотелиоциты то же имеют щеточную каемку). При помощи Nа насоса в подоците снижается концентрация Nа и Na по градиенту концентрации пассивно из пассивно поступает в подоциты. Вслед за Nа идет Cl 90% энергии тратится на обеспечение работы Na-насосов, откачивая Na из подоцитов. Н2О идет в клетки по остаточному градиенту. Рабсорбция Н2О в проксимальном канальце – облигатная.
Глюкоза реабсорбируется как в тонком кишечнике: молекула реагирует с ереносчиком, а движущая сила обеспечивается Nа. После поступления глюкозы в клетки она поступает в кровь по диффузионному градиенту. Аминокислоты реабсорбируются аналогично.
Реабсорбция белка протекает по типу микропиноцитоза. В клетках происходит гидролиз молекул белка до аминокислот и они выходят в межклеточную жидкость через базальную мембрану с помощью диффузии и переносчиков.
Физиологическая роль петли Генле.
Восходящая часть петсли Генле обладает уникальной способностью интенсивно реабсорбировать ионы Nа которые переходят в мозговое вещество, за натрием идут анионы Сl.
Возникает вопрос: чем отличается реабсорбция Na в проксимальном канальце петли Генле. Разница в том, что за ион Nа и Сl в проксимальном канальце реабсорбируется адекватное количество Н2О, а восходящая часть петли Генле Н2О не пропускает следовательно Na и Сl реабсорбируется изолированно, а мозговое вещество становится гиперосматично, но относится к плазме крови. Определенную роль в создании гиперосмотичности мозгового вещества отводится мочевине выходящей из собирательной трубочки и оседает в мозговом веществе.
Зачем нужна эта гипросмотичноть?
Канальцевая жидкость поступает в собирательную трубочку все еще содержит Н2О и если бы она вся транзитом выходила то диурез (образование вторичной мочи) составляет 30-40 литров в сутки. Эта была бы малоконцентрированная моча. В норме же образование 1,5-2 литра вторичной мочи, с высокой концентрацией выводимых веществ.
Как только первичная моча по собирательным трубочкам поступает в мозговое вещество, то в связи с гиперосматическим градиентом Н2О уходит быстро в мозговое вещество, а затем в кровь сосуды получают высококонцентрированная моча в небольшом количестве следовательно функция петли Генле обеспечивание получения высококонцентрированной мочи в малом объеме.
В проксимальном канальце реабсорбируется 60-80% ионов Na и Cl, 60% Н2О – облигатная реабсорбция, менее интенсивно реабсорбируется Na в дистальном канальце с небольшим количеством воды. В собирательной трубочке и дистальном канальце – факультативно. Ее величина зависит от содержания воды в организме.
Если вода много реабсорбируется здесь идет слабо; вода из организма выводит много и наоборот если воды мало, то реабсорбция становится максимальной (воду надо экономить).
Какой фактор регулирует проницаемость собирательных трубок?
Гормон вазопрессин (АДГ), при повышении Н2О в организм выделение АДГ в кровь тормозится и наоборот мало Н2О – количество АДГ в кровь увеличивается.
АДГ виляет на проницаемость эпителиальных клеток собирательных трубок. АДГ действует на V-рецепторы (от вазопрессин). Различают V1 и V2 рецепторы которые располагаются на базальной мембране. Исходно при отсутствии АДГ эпителиальные клетки особенно их апикальные мембраны Н2О не пропускают. При взаимодействии АДГ с V рецепторами активируется протоплазматический механизм, в составе клеток имеются трубчатые конструкции (аквапорины). Это взаимодействие приводит к тому, что наблюдается транслокация структур апикальных мембран этих клеток – встраиваются трубчатые конструкуции через всю мембрану что повышает реабсорбцию воды.
Что бы понять какие процессы происходят при образовании мочи рассмотрим их на схеме и определим формулами:
В результате фильтрации все вещества кроме белков и клеток крови переходят в первичную мочу. Если вещество не реабсорбируется и не секретируется, то на выходе во вторичной моче оно будет выделяться в таком же количестве ситуация 1: м1=м2. Вторая ситуация если вещество А2 переходит в состав фильтрата, но может реабсорбироваться, то получим ситуацию м1=R+m2/
Третья ситуация: некоторое вещество А3 фильтруется и переходит в первичную мочу (м1) при этом наблюдается секреция его в канальцевой системе (чаще всего чужеродные вещества, антибиотики) в этом случает уравнение выглядит так: m2=S+m1. Многие ренгенконтрастные вещества выводятся из почек секреторно (применяют в медицине при определении функции почек, например парааминогиппуровая кислота).