Видільна функція легень і верхніх дихальних шляхів.

Процеси газообміну, що відбуваються в легенях, забезпечують видалення із внутрішнього середовища організму летючих метаболітів й екзогенних речовин - вуглекислого газу, аміаку, ацетону, етанолу, метил-меркаптану й ін. Крім того, за рахунок миготливого епітелію видаляються продукти обміну речовин самої легеневої тканини й епітелію повітряпровідних шляхів, наприклад, продукти деградації сурфактанту. Легені виділяють невеликі кількості білка, у тому числі гамма-глобуліни, що володіють спорідненістю до легеневої тканини, а також які входять до складу секрету залоз бронхіального дерева. Через слизову оболонку дихальних шляхів випаровується значна кількість води (від 400 мл у спокої до 1 л при посиленому диханні), а при підвищенні проникності аерогематичного бар'єра із крові можуть у надлишку виділятися пурини, аденозин- і гуанозинмонофосфати. Гіперсекреція залоз слизової оболонки верхніх дихальних шляхів має місце при порушеннях видільної функції нирок, у цьому випадку через слизувату оболонку виділяється багато сечовини, яка розкладаючись утворить аміак, що визначає відповідний запах з рота. Крім того через альвеоли легенів видаляється більшість ароматичних ефірів. Через легені видаляються так само сивушні масла, що використовується для діагностики алкогольного сп'яніння - за допомогою спеціального індикатора проводиться реакція із сивушними маслами.

Функції нирок

Функції нирок різноманітні, при цьому частина з них пов'язана із процесами виділення, у яких нирки відіграють провідну роль, інша ж частина може бути названа невидільними функціями нирок . Нирки беруть участь у регуляції:

1) водного балансу організму і, відповідно, обʼємів поза- і внутрішньоклітинних водних просторів, оскільки міняють кількість виведеної із сечею води;

2) іонного балансу й складу рідин внутрішнього середовища шляхом вибіркової зміни екскреції іонів із сечею;

3. сталості осмотичного тиску рідин внутрішнього середовища, за рахунок зміни кількості виведених осмотично ак­тивних речовин (солей, сечовини, глюкози й ін.);

4. кислотно-основного балансу, шляхом зміни екскреції ­ водневих іонів, нелетючих кислот і лугів.

5. метаболізму білків, ліпідів, вуглеводів, нуклеїнових кислот й інших органічних сполук, по-перше, за рахунок змін екскреції продуктів метаболізму й надлишку з'єднань,які надійшли­ з їжею або утворилися в організмі, по-друге, завдяки власній метаболічній функції (синтез аміаку й ­ сечовини, новотворення глюкози, гідроліз білків і ліпідів, син­ тез ферментів, простаноїдів і т.д.);

6. циркуляторного гомеостазису, шляхом регуляції обміну електро­ літів, обʼєму циркулюючої крові, внутрішньої секреції гормо­ нів, що регулюють функції серцево-судинної системи -реніну, кальцитріолу й ін., а також екскретуючи інші гумораль­ ные регулятори системи кровообігу;

7. еритропоезу, зарахунок внутрішньої секреції еритропоетину- гуморального регулятора еритрону;

8. гемостазу, шляхом утворення гуморальних регуляторів зсідання крові й фібринолізу (урокінази, тромбопластину, тромбоксану й простацикліну) і беручи участь в обміні фізіологічних анти­коагулянтів (гепарина).

Екскретуючи із внутрішнього середовища чужорідні й шкідливі речовини, нирки виконують захисну функцію. Таким чином, виділяють наступні функції нирок : екскреторну, гомеостатичну, метаболічну, інкреторну й захисну. Основною функцією нирок, що забезпечує провідну роль у видільній системі організму, є утворення й виділення сечі.

Механізми сечоутворення. Сеча утворюється в нирках із крові, причому нирки відносяться до найбільш інтенсивно кровозабезпечених органів — щохвилини через нирки проходить 1/4 усього обсягу крові, що викидається серцем. Основною структурно-функціональною одиницею нирки, що забезпечує утворення сечі, є нефрон. В нирці людини утримується близько 1,2 мільйонів нефронів. Однак, не всі нефрони працюють у нирці одночасно, існує певна періодичність функціонування окремих нефронів, коли частина з них функціонує, а інші ні. Ця періодичність забезпечує надійність діяльності нирки за рахунок функціонального дублювання. В зв'язку з цим, важливим показником функціональної активності нирки є маса діючих нефронів у конкретний момент часу.

Нефрон складається з декількох послідовно з'єднаних відділів, що розташовуються в корковій і мозковій речовині нирки.

1) Судинний клубочок або мальпігієве тільце, перебуває в корковій речовині, має близько 50 капілярних петель, зв'язаних один з одним і підвішених як на брижах за допомогою мезангію що складається з волокнистих структур і мезангіальних клітин. Зовні клубочки покриті двошаровою капсулою Боумена-Шумлянського. Вісцеральний листок капсули покриває капіляри клубочка й складається з епітеліальних відросткових клітин - подоцитів. Відростки подоцитів (великі і малі), називані педикулами, покривають всю поверхню капілярів, тісно переплітаючись один з одним і залишаючи міжпедикулярні простори не більше 30 нм. Ці простори заповнені фібрилярними структурами, які утворюють щілинну діафрагму, що формує решітку або сито з діаметром пор близько 10 нм. Зовнішній або парієтальний листок капсули складається з базальної мембрани, покритої кубічними епітеліальними клітинами, що переходять в епітелій канальців. Між двома листками капсули, розташованими на зразок чаші, є щілина або порожнина капсули, що переходить у порожнину головного або проксимального відділу канальців.

2. Головний або проксимальний відділ канальців, починається від порожнини капсули звитою частиною, що потім переходить у пряму частину канальця. Клітини проксимального відділу на апікаль­ ній мембрані мають щіткову облямівку з мікроворсин, покритих глікокаліксом. Проксимальний відділ розташований у корковій речовині, де переходить у петлю Генле.

3. Тонкий низхідний відділ петлі Генле, покритий плос­ кими клітинами із щілиноподібними просторами в цитоплазмі ши­ риною до 7 нм, спускається в мозкову речовину нирки, де повертає на 180° і переходить у висхідну частину, що є початком дистального відділу канальців.

4. Дистальний відділ канальців, що складається з висхідної частини петлі Генле або прямого відділу й звитої частини. Висхідна частина покрита клітинами, що нагадують клітини проксимального відділу, але позбавленими щіткової облямівки. Звита частина дистального канальця знову розташовується в корі нирки, підходить до клубочку й обов'язково стикається з його полюсом між приносною і виносною артеріолами. Тут епітелій канальця стає ци­ ліндричним, ядра клітин гіперхромними, ця ділянка виглядає темною, щільною, що й дало її назву macula densa — щільна пляма. Оскільки безперервна базальна мембрана тут відсутня й клітини епітелію канальця мають тісний контакт із гранульован­ ними міоепітеліоїдними клітинами артеріоли клубочка, щільну пляму відносять до юкстагломерулярного апарата нирки. Дистальні звиті канальці через короткий сполучний відділ впадають в корі нирок у наступний відділ нефрона — збірні трубки.

5. Збірні трубки спускаються з кори нирок углиб моз­ гової речовини, де їхній епітелій з кубічного стає ци­ ліндричним. Темні циліндричні епітеліальні клітини дис- тальних відділів збірних трубок багаті карбангідразою і забезпечують секрецію іонів водню. У глибині мозкової речовини в області вершин пірамід збірні трубки зливаються у вивідні протоки, що відкриваються в порожнину миски.

По особливостях локалізації клубочків у корі нирок, будові канальців й особливостям кровопостачання розрізняють три типи нефронів: суперфіцільні, інтракортикальні і юкстамедулярні. Суперфіціальні нефроны мають поверхово розташовані в корі клубочки, найбільш коротку петлю Генле, їх 20-30%. Інтракортикальні нефрони, клубочки яких розташовані в середній частині кори нирки, найбільш численні (60-70%) і виконують основну роль у процесах ультрафільтрації сечі. Діаметр приносної артеріоли більший, ніж виносної, гілки останньої дають густу мережу капілярів у корковій і мозковій речовині. Юкстамедулярних нефронів значно менше (10-15%), клубочки їх розташовані на межі коркової й мозкової речовини нирки, виносна артеріола ширше приносної, петлі Генле самі довгі й спускаються майже до вершини сосочків пірамід. Виносні артеріоли утворюють прямі капілярні низхідні й висхідні судини, що йдуть у глибину мозкової речовини паралельно петлям Генле. Юкстамедулярні нефрони відіграють провідну роль у процесах концентрування й розведення сечі.

Механізм сечоутворення складається із трьох основних процесів: 1) клубочкової ультрафільтрації із плазми крові води й низькомолекулярних компонентів з утворенням первинної сечі; 2) канальцієвої реабсорбції (зворотного всмоктування в кров) води й необхідних для організму речовин з первинної сечі; 3) канальцієвої секреції іонів, органічних речовин ендогенної й екзогенної природи.

Клубочковая ультрафільтрація і її регуляція. Процес клубочкової ультрафільтрації (далі просто фільтрація) здійснюється під впливом фізико-хімічних і біологічних факторів через структури гломерулярного фільтра, що перебуває на шляху виходу рідини із просвіту капілярів клубочка в порожнину капсули. Гломерулярний фільтр складається з 3-х шарів: ендотелію капілярів, базальної мембрани й епітелію вісцерального листка капсули або подоцитів. Ендотелій капілярів пронизаний отворами діаметром до 100 нм, що дозволяє вільно проходити через них воді з розчиненими в ній речовинами, але не форменим елементам крові. На поверхні ендотелію перебуває особлива покриття— глікокалікс, що заважає доступу формених елементів і великих молекул до лежачої під едотелієм базальної мембрани. Базальна мембрана є основною частиною фільтра, що перешкоджає проникненню із плазми крові крупномолекулярних з'єднань (білків). При цьому не тільки розмір пор мембрани (близько 2,9 нм), але й негативний заряд перешкоджають проходженню молекул з негативним зарядом, наприклад альбумінів. Базальна мембрана досить швидко "зношується" й її елементи безупинно відновлюються за допомогою мезангіальних клітин, при цьому протягом року відбувається повна заміна її основної речовини. Третій шар фільтра утворений відростками подоцитів, між якими залишаються щілинні діафрагми з діаметром пор близько 10 нм, пори покриті глікокаліксом, що залишає отвори радіусом близько 3 нм. Ця частина фільтру також несе негативний заряд.

Оскільки подоцити містять всередині відростків - педикул актоміозинові міофібрили, вони можуть скорочуватися й розслаблюватися, діючи як мікронасоси, відкачуючи фільтрат у порожнину капсули. Ця активність подоцитів становить один з біологічних факторів забезпечення процесу фільтрації, до числа яких відноситься також скорочення й розслаблення мезангіальних клітин, що змінюють тим самим площу поверхні клубочкового фільтра.

Фізико-хімічні фактори забезпечення фільтрації представлені негативним зарядом структур фільтра й фільтраційним тиском, що є основною причиною фільтраційного процесу.

Фільтраційний тиск — це сила, що забезпечує рух рідини з розчиненими в ній речовинами із плазми крові капілярів клубочка в просвіт капсули. Ця сила створюється гідростатичним тиском крові в капілярі клубочка. Перешкоджаючими фільтрації силами є онкотичний тиск білків плазми крові (тому що білки майже не проходять через фільтр) і тиск рідини (первинної сечі) у порожнині капсули клубочка. Таким чином, фільтраційний тиск (ФТ) являє собою різницю між гідростатичним тиском крові в капілярах (Рг) і сумою онкотичного тиску плазми крові (Ро) і тиску первинної сечі (Рс) у капсулі: ФТ = Рг-(Ро + Рс). Гідростатичний тиск крові в капілярах клубочка високий, приблизно 65-70 мм рт.ст., тобто майже в 2 рази вищий, ніж у капілярах інших тканин. Це зв'язано, по-перше, з тим, що капіляри клубочка перебувають близько до аорти (короткі ниркові й внутріниркові артерії), і, по-друге, - діаметр приносної артеріоли клубочка більший, ніж виносної. Гідростатичний тиск змінюється при зрушеннях співвідношення діаметрів приносної і виносної артеріол, що є провідним механізмом регуляції процесу фільтрації. Онкотичний тиск білків плазми крові становить близько 25-30 мм рт.ст., а тиск первинної сечі в капсулі - приблизно 15-20 мм рт.ст. Таким чином, ФТ становить у середньому: 70 - (30+20) = 20 мм рт.ст.

Основною кількісною характеристикою процесу фільтрації є швидкість клубочкової фільтрації (ШКФ). ШКФ— це обʼєм ультрафільтрату або первинної сечі, що утворюється в нирках за одиницю часу. Ця величина залежить від декількох факторів: 1) від обсягу крові, точніше плазми, що проходить через кору нирок в одиницю часу, тобто ниркового плазмотоку, що становить у середньому в здорової людини масою 70 кг близько 600 мл за хв; 2) фільтраційного тиску, що забезпечує сам процес фільтрації; 3) фільтраційної поверхні, що дорівнює приблизно 2-3% від загальної поверхні капілярів клубочка (1,6 м) і може мінятися при скороченні подоцитів і мезангіальних клітин; 4) маси діючих нефронів, тобто числа клубочків, що здійснюють процес фільтрації в певний час.

ШКФ підтримується у фізіологічних умовах на досить постійному рівні (незважаючи на зміни системного артеріального тиску) за рахунок механізмів ауторегуляції. До їхнього числа відноситься: 1) міогенна ауторегуляція тонусу приносної артеріол за принципом феномена Бейліса-Остроумова); 2) зміна співвідношення тонусу приносної і виносної артеріол клубочка; 3) активація внутріниркових гуморальних факторів регуляції ниркового кровообігу (ренін-ангіотензинової системи, кинінів, простагландинів); 4) зміни числа функціонуючих нефронів. Перші два механізми підтримують сталість кровотоку в клубочках і фільтраційний тиск; третій - крім цього, міняє площу фільтраційної поверхні й функції подоцитів, четвертий - визначає кінцевий сумарний ефект ауторегуляції ШКФ в органі.

ШКФ визначають в результаті зіставлення концентрації певної речовини в плазмі крові й сечі. При цьому, використовувана речовина повинна виділятися разом з водою тільки шляхом фільтрації й не всмоктуватися в нефроні назад у кров. Таким умовам найбільше відповідає полісарид фруктози інулін. Виходячи з концентрації інуліну в плазмі [Пін], і, визначивши його концентрацію в певному обʼємі (V) кінцевої сечі [Мін], розраховують який обʼєм первинної сечі відповідає знайденій концентрації інуліну. Наскільки виросла концентрація інуліну в кінцевій сечі в порівнянні з його концентрацією в плазмі, у стільки разів більше обʼєм плазми що профільтрувалася, (тобто первинної сечі) обʼєму кінцевої сечі. Цей показник одержав назву "кліренсу" інуліну або коефіцієнта очищення й розраховується по формулі:

/ СКФ→ШКФ

що показує який об*єм плазми крові в одиницю часу вивів знайдену кількість інуліну в сечу або "очистився" від інуліну. В міру проходження сечі по канальцям вода всмоктується назад у кров і концентрація інуліну росте, що й знаходять у кінцевій сечі.

Оскільки інулін в організмі відсутній, для визначення ШКФ його необхідно крапельно вводити в кровоток, створюючи постійну концентрацію. Це утрудняє дослідження, тому в клініці звичайно використають ендогенну речовину креатинин, концентрація якого в крові досить стабільна. Кліренс ендогенного креатинину одержав назву проби Реберга. Порівнюючи кліренс інуліну із кліренсом інших речовин, визначають процеси, що беруть участь у виділенні цих речовин із сечею. Якщо кліренс певної речовини дорівнює кліренсу інуліну, значить речовина виділяється нирками тільки шляхом фільтрації в клубочках. Якщо кліренс речовини більше кліренсу інуліну, отже, речовина виділяється не тільки за рахунок фільтрації, але й секрецією епітелієм канальців. Якщо кліренс речовини менше, ніж в інуліну, - речовина після фільтрації реабсорбується в канальцях .

В нормі ШКФ становить у чоловіків близько 125 мл/хв, а в жінок — 110 мл/хв. За добу утворюється близько 180 л первинної сечі, а за 25 хв фільтрується приблизно 3 л плазми крові, тобто весь циркулюючий її обʼєм. За добу цей обʼєм плазми крові фільтрується, тобто очищається, приблизно 60 разів. Тому що обʼєм кінцевої сечі близько 1,5 л за добу, мабуть, що з обсягу первинної сечі за цей час всмоктується в канальцях назад у кров приблизно 178,5 л рідини.

Оскільки первинна сеча (клубочковий ультрафільтрат) утворюється із плазми крові, по своєму складу вона близька плазмі, майже повністю позбавленої білків. Так, в ультрафільтраті так ж як у плазмі крові кількість амінокислот, глюкози, сечовини, креатинину, вільних іонів і низькомолекулярних комплексів. В зв'язку з тим, що білки-аніони не проникають через клубочковий фільтр, для збереження мембранної рівноваги Доннана (рівності добутків концентрації протилежно заряджених іонів електролітів, що перебувають по обидві сторони мембрани) у первинній сечі виявляється на 5% більше концентрація аніонів хлору й бікарбонату й, пропорційно менше концентрація катіонів натрію й калію. У первинну сечу проходить невелика кількість найбільш дрібних молекул білка - менш 3% гемоглобіну й 0,01% альбумінів.

Регуляція ШКФ здійснюється за рахунок нервових і гуморальних впливів. Незалежно від природи, регулюючі фактори впливають на ШКФ за рахунок зміни: 1) тонусу артеріол клубочків й, відповідно, об'ємного кровотоку (плазмотоку) через них і величини фільтраційного тиску; 2) тонусу мезангіальних клітин і фільтраційної поверхні; 3) активності подоцитів і їх "відсмоктуючої" функції. Нервові впливи реалізуються вазомоторними гілками ниркових нервів, переважно симпатичної природи, що забезпечують зміну співвідношення тонусу приносної і виносної артеріол клубочків. Крім того, симпатичні впливи на юкстагломерулярні клітини через бета-адренорецептори стимулюють секрецію реніну й тим самим реалізують ангіотензінний механізм регуляції фільтрації (спазм виносної й(або) приносної артеріол). Гуморальні фактори (табл. 1) можуть як збільшувати, так і зменшувати клубочкову фільтрацію через три описаних вище механізми, причому ефекти вазопресину реалізуються через V-1-рецептори. Найважливішу роль грає ауторегуляція коркового кровотоку в нирці.

Канальцева реабсорбція і її регуляція. Порівняння складу й кількості первинної й кінцевої сечі показує, що в канальцях нефрона відбувається процес зворотного всмоктування води й речовин, що профільтрувалися в клубочках. Цей процес називається канальцевою реабсорбцією і залежно від відділу канальців, де він відбувається, розрізняють реабсорбцію проксимальну й дистальну. Реабсорбція являє собою транспорт речовин із сечі в лімфу й кров і залежно від механізму транспорту виділяють пасивну, первинно й вторинно активну реабсорбцію.

Проксимальна реабсорбція забезпечує повне всмоктування ряду речовин первинної сечі — глюкози, білка, амінокислот і вітамінів.

Таблиця 1

Основні гормональні впливи на процеси сечоутворення

Процеси	Збільшують	Зменшують
Клубочкова фільтрація	Простагландини	Вазопресин
	Атріопептид	Ангіотензин-Н
	Прогестерон	Норадреналін
	Глюкокортикоїди	Адреналін
	Окситоцин	Лейкотрієни
	Глюкагон
	Т-3 і Т-4
	Паратирин
	Хоріонічний
	гонадотропін
Канальцева реабсорбція	Вазопрессин	Простагландини
води	Пролактин	Атрвопептид
	Ангіотензин-II	Кініни
	Інсулін	Паратирин
	Естрогени	Кальцитріол
	Хоріонічний	Т-3 і Т-4
	гонадотропін	Епіфізарний
		екстракт

У проксимальних відділах всмоктується 2/3 води і натрію, що профільтрувалися, великі кількості калію, двовалентних катіонів, хлору, бікарбонату, фосфату, а також сечової кислоти й сечовини. До кінця проксимального відділу в його просвіті залишається тільки 1/3 обʼєму ультрафільтрату, і, хоча його склад уже істотно відрізняється від плазми крові, осмотичний тиск первинної сечі залишається таким же, як у плазмі.

Всмоктування води відбувається пасивно, по градієнтові осмотичного тиску й залежить від реабсорбції натрію й хлориду. Реабсорбція натрію в проксимальному відділі здійснюється як активним, так і пасивним транспортом. У початковій ділянці канальців це активний процес. Хоча натрій входить у клітини епітелію через апікальну мембрану пасивно через натрієві канали по концентраційному й електрохімічному градієнті, його виведення через базолатеральні мембрани епітеліальних клітин відбувається активно за допомогою натрій-калієвих насосів, що використають енергію АТФ. Супровідним аніоном натрію, що всмоктується, є бікарбонат, а хлориди всмоктуються погано. Обʼєм сечі в канальці зменшується за рахунок пасивної реабсорбції води, і концентрація хлоридів у його вмісті росте. У кінцевих ділянках проксимальних канальців міжклітинні контакти високо проникні для хлоридів (концентрація яких підвищилася) і вони пасивно по градієнтові всмоктуються із сечі. Разом з ними пасивно реабсорбіруються натрій і вода. Такий пасивний транспорт одного іона (натрію) разом з пасивним транспортом іншого (хлориду) зветься котранспорт. Таким чином, у проксимальному відділі нефрона існують два механізми всмоктування води й іонів: 1) активний транспорт натрію з пасивної реабсорбцією бікарбонату й води, 2) пасивний транспорт хлоридів з пасивної реабсорбцією натрію й води. Оскільки натрій й інші електроліти завжди всмоктуються в проксимальних канальцях з осмотично еквівалентною кількістю води, сеча в проксимальних відділах нефрона залишається ізоосмотичною плазмі крові.

Проксимальна реабсорбція глюкози й амінокислот здійснюється за допомогою спеціальних переносників щіткової облямівки апікальної мембрани епітеліальних клітин. Ці переносники транспортують глюкозу або амінокислоту тільки якщо одночасно зв'язують і переносять натрій. Пасивне переміщення натрію по градієнті всередину клітин веде до проходження через мембрану й переносника із глюкозою або амінокислотою. Для реалізації цього процесу необхідна низька концентрація в клітині натрію, що створює градієнт концентрації між зовнішнім і внутрішньоклітинним середовищем, що забезпечується енергозалежною роботою натрій-калієвого насоса базальної мембрани. Оскільки перенесення глюкози або амінокислоти пов'язаний з натрієм, а його транспорт визначається активним видаленням натрію із клітини, такий вид транспорту називають вторинно активним або симпортом, тобто спільним пасивним транспортом однієї речовини (глюкоза) через активний транспорт іншого (натрію) за допомогою одного переносника.

Оскільки для реабсорбції глюкози необхідне зв'язування кожної її молекули з молекулою переносника, мабуть, що при надлишку глюкози може відбутися повне завантаження всіх молекул переносників і глюкоза вже не зможе всмоктуватися в кров. Ця ситуація характеризується поняттям "максимальний канальцевий транспорт речовини", що віддзеркалює максимальне завантаження канальцевих переносників при певній концентрації речовини в первинній сечі й, відповідно, у крові. Поступово підвищуючи вміст глюкози в крові й тим самим у первинній сечі, можна легко виявити ту величину її концентрації, при якій глюкоза з'являється в кінцевій сечі й коли її екскреція починає лінійно залежати від приросту рівня в крові. Ця концентрація глюкози в крові й, відповідно, ультрафільтраті свідчить про те, що всі канальцеві переносники досягли межі функціональних можливостей і повністю завантажені. У цей час реабсорбція глюкози максимальна й становить від 303 мг/хв у жінок і до 375 мг/хв у чоловіків. Величині максимального канальцевого транспорту відповідає більше старе поняття "нирковий поріг виведення".

Нирковим порогом виведення називають ту концентрацію речовини в крові й у первинній сечі, при якій вона вже не може бути повністю реабсорбірована в канальцях і з'являється в кінцевій сечі. Такі речовини, для яких може бути знайдений поріг виведення, тобто реабсорбуються при низьких концентраціях в кров повністю, а при підвищених концентраціях — не повністю, носять назву порогових. Типовим прикладом є глюкоза, що повністю всмоктується з первинної сечі при концентраціях у плазмі крові нижче 10 моль/л, але з'являється в кінцевої сечі, тобто повністю не реабсорбірується, при вмісті її в плазмі крові вище 10 моль/л. Отже, для глюкози поріг виведення становить 10 моль/л.

Речовини, які взагалі не реабсорбіруються в канальцях (інулін, манітол) або мало реабсорбуються й виділяються пропорційно нагромадженню в крові (сечовина, сульфати й ін.), називаються непороговими, тому що для них порогу виведення не існує.

Малі кількості білка, що профільтрувався, практично повністю реабсорбуються в проксимальних канальцях за допомогою піноцитозу. Дрібні білкові молекули абсорбуються на поверхні апікальної мембрани епітеліальних клітин і поглинаються ними з утворенням вакуолей, які пересуваючись зливаються з лізосомами. Протеолітичні ферменти лізосом розщеплюють поглинений білок, після чого низькомолекулярні фрагменти й амінокислоти переносяться в кров через базолатеральну мембрану клітин.

Дистальна реабсорбція іонів і води по обʼєму значно менше проксимальної. Однак, істотно міняючись під впливом регулюючих впливів, вона визначає склад кінцевої сечі й здатність нирки виділяти або концентровану, або розведену сечу (залежно від водного балансу організму). У дистальному відділі нефрона відбувається активна реабсорбція натрію. Хоча тут всмоктується всього 10% від кількості катіона, що профільтрувалося, цей процес забезпечує виражене зменшення його концентрації в сечі й, навпроти, підвищення концентрації в інтерстиціальній рідині, що створює значний градієнт осмотичного тиску між сечею й інтерстицієм. Хлор всмоктується переважно пасивно слідом за натрієм. Здатність епітелію дистальних канальців секретувати у сечу Н-іони пов'язана з реабсорбцією іонів натрію, цей вид транспорту у вигляді обміну натрію на протон одержав назву "антипорт". Активно всмоктується в дистальному відділі канальців калій, кальцій і фосфати. У збірних трубочках, головним чином юкстамедулярних нефронів, під впливом вазопресину підвищується проникність стінки для сечовини й вона, завдяки високій концентрації в просвіті канальцю, пасивно дифундує в навколишній інтерстиціальний простір, збільшуючи його осмолярність. Під впливом вазопресину стінка дистальних звитих канальців і збірних трубочок стає проникної й для води, у результаті чого відбувається її реабсорбція по осмотичному градієнту в гіперосмолярний інтерстицій мозкової речовини й далі в кров.

Здатність нирки утворювати концентровану або розведену сечу забезпечується діяльністю поворотно-протипотокової канальцієвої системи нирки, що представлена паралельно розташованими коліньми петлі Генле й збірними трубочками. Сеча рухається в цих канальцях у протилежних напрямках (чому систему й назвали поворотоною), а процеси транспорту речовин в одному коліні системи посилюються ("множаться") за рахунок діяльності іншого коліна. Визначальну роль у роботі потиворотного механізму грає висхідне коліно петлі Генле, стінка якого непроникна для води, але активно реабсорбірує у навколишній інтерстиціальний простір іони натрію. В результаті, інтерстиціальна рідина стає гіперосмотичною стосовно вмісту низхідного коліна петлі й у напрямку до вершини петлі осмотичний тиск у навколишній тканині росте. Стінка ж низхідного коліна проникна для води, що пасивно йде із просвіту в гіперосмотичний інтерстицій. Таким чином, у спадному коліні сеча через всмоктування води стає усе більше й більше гіперосмотичною, тобто встановлюється осмотичний рівновага з інтерстиціальною рідиною. У висхідному коліні, через всмоктування натрію, сеча стає все менш осмотичною й у корковий відділ дистального канальцю входить уже гіпотонічна сеча. Однак її кількість через всмоктування води й солей у петлі Генле істотно зменшилося.

Збірна трубочка, у яку потім надходить сеча, теж утворює із висхідним коліном петлі Генле поворотну систему. Стінка збірної трубочки стає проникною для води тільки в присутності вазопресину. У цьому випадку, по мірі просування сечі по збірних трубочках вглиб мозкової речовини, у якій наростає осмотичний тиск через всмоктування натрію у висхідному коліні петлі Генле, усе більше води пасивно йде в гіперосмотичний інтерстицій і сеча стає все більш концентрованою.

Під впливом вазопресина реалізується ще один важливий для концентрування сечі механізм — пасивний вихід сечовини зі збірних трубочок у навколишній інтерстицій. Всмоктування води у верхніх відділах збірних трубочок веде до наростання концентрації сечовини в сечі, а в самих нижніх їхніх відділах, розташованих у глибині мозкової речовини, вазопресин підвищує проникність для сечовини й вона пасивно дифундує в інтерстицій, різко підвищуючи його осмотичний тиск. Таким чином, інтерстицій мозкової речовини стає найбільше високо осмотичним в області вершини ниркових пірамід, де й відбувається збільшення всмоктування води із просвіту канальців в інтерстицій і концентрування сечі.

Сечовина інтерстиціальної рідини по концентраційному градієнтові дифундує в просвіт тонкої висхідної частини петлі Генле й знову надходить зі потоком сечі в дистальні канальці й збірні трубочки. Так здійснюється кругообіг сечовини в канальцях , що зберігають високий рівень її концентрації в мозковій речовині. Описані процеси протікають в основному в юкстамедулярних нефронах, що має найбільш довгі петлі Генле, що спускаються глибоко всередину мозкової речовини нирки .

У мозковій речовині нирки є й інша — судинна протинабрякова система, утворена кровоносними капілярами. Оскільки кровоносна мережа юкстамедулярних нефронів утворює довгі паралельні прямі низхідні й висхідні капілярні судини, що спускаються вглиб мозкової речовини, кров що рухається по спадній прямій капілярній судині поступово віддає воду в навколишній інтерстиціальний простір в силу наростаючого осмотичного тиску в тканині й, навпроти, збагачується натрієм і сечовиною, згущається й сповільнює свій рух. У висхідній капілярній судині в міру руху крові в тканини з поступово знижуваним осмотичним тиском відбуваються зворотні процеси - натрій і сечовина по концентраційному градієнту дифундують назад у тканину, а вода всмоктується в кров. Таким чином, і ця поворотна система сприяє підтримці високого осмотичного тиску в глибоких шарах тканини мозкової речовини, забезпечуючи видалення води й утримання натрію й сечовини в інтерстиції.

Діяльність описаних поворотоних систем багато в чому залежить від швидкості руху рідин, що перебувають у них (сечі або крові). Ніж скоріше буде рухатися сеча по трубках поворотоних систем канальців, тим менші кількості натрію, сечовини й води встигнуть реабсорбуватися в інтерстицій і більші кількості менш концентрованої сечі будуть виділятися нирками. Чим вище буде швидкість кровотока по прямих капілярних судинах мозкової речовини нирки, тим більше натрію й сечовини віднесе кров з ниркового інтерстицію, тому що вони не встигнуть дифундувати із крові назад у тканину. Цей ефект називають "вимиванням" осмотично активних речовин з інтерстицію, в результаті його осмолярність падає, концентрування сечі зменшується й нирками виділяється більше сечі низької питомої ваги (розведення сечі). Ніж повільніше відбувається рух сечі або крові в мозковій речовині нирок, тим більше осмотично активних речовин накопичується в інтерстиції й вище здатність нирки концентрувати сечу.

Регуляція канальцевої реабсорбції здійснюється як нервовим, так й, у більшій мірі, гуморальним шляхом.

Нервові впливи переважно реалізуються симпатичними провідниками й медіаторами через бета- адренорецептори мембран клітин проксимальних і дистальних канальців. Симпатичні ефекти проявляються у вигляді активації процесів реабсорбції глюкози, натрію, води й фосфатів і реалізуються через систему вторинних посередників (аденілатциклаза → цФМФ). В регуляції процесів метаболізму ниркової тканини істотну роль грають трофічні впливи симпатичної нервової системи. Нервова регуляція кровообігу в мозковій речовині нирки збільшує або зменшує ефективність судинної протипотокової системи й концентрування сечі. Судинні ефекти нервової регуляції можуть опосередковуватися через внутріниркові системи гуморальних регуляторів - ренін- ангіотензинну, кинінову, простагландини й ін.

Основним фактором регуляції реабсорбції води в дистальних відділах нефрона є гормон вазопресин, що називався раніше антидиуретичним гормоном. Цей гормон утворюється в супраоптиченому і паравентрикулярних ядрах гіпоталамуса й надходить у кров з нейрогіпофізу. Вплив вазопресину на проникність епітелію канальців обумовлено наявністю рецепторів до гормону, що відноситься до V-2 типу, на поверхні базолатеральної мембрани клітин епітелію. Утворення гормон-рецепторного комплексу, спричиняє за посередництвом GS-білка й гуанілового нуклеотиду активацію аденілатциклази й утворення цАМФ, на базолатеральній мембрані. Після цього цФМФ перетинає клітину епітелію й, досягши апікальної мембрани, активує цФМФ - залежні протеїнкінази. Під впливом цих ферментів відбувається фосфорилювання мембранних білків, що приводить до підвищення проникності для води й збільшенню поверхні мембрани. Перебудова ультраструктур клітини веде до утворення спеціалізованих вакуолей, що переносять більші потоки води по осмотичному градієнтові від апікальної до базолатеральної мембрани, не дозволяючи самій клітині набухати. Такий транспорт води через клітини епітелію реалізується вазопресином у збірних трубочках. Крім того, у дистальних канальцях вазопресин обумовлює активацію й вихід із клітин гіалуронідаз, що викликають розщеплення глікозаміногліканів основної міжклітинної речовини й міжклітинний пасивний транспорт води по осмотичному градієнтові.

Канальцева реабсорбція води регулюється й іншими гормонами. З урахуванням механізмів дії всі гормони, що регулюють реабсорбцію води, можна представити у вигляді шести груп:

1. підвищують проникність мембран дистальних відділів неф- рона для води (вазопресин, пролактин, хоріонічний гонадотро- пін);

2. змінюють чутливість клітинних рецепторів до вазопрес- ину (паратирин, кальцитонін, кальцитріол, простагландини, аль- достерон);

3. змінюють осмотичний градієнт інтерстицію мозкового шару нирки й, відповідно, пасивний осмотичний транспорт води (паратирин, кальцитріол, тиреоїдні гормони, інсулін, вазопресин);

4. змінюють активний транспорт натрію й хлориду, а за рахунок цього і пасивний транспорт води (альдостерон, вазопресин, ат- ріопептид, прогестерон, глюкагон, кальцитонін, простагландини);

5. підвищують осмотичний тиск канальцієвої сечі за рахунок нереабсорбірованих осмотично активних речовин, наприклад глю­ кози (контрінсулярні гормони); 6) змінюють кровоток по прямих судинах мозкової .речовини й, тим самим, нагромадження або "вимивання" осмотично активних речовин з інтерстицію (ангіотензин- II, киніни, простагландини, паратирин, вазопресин, атріопептид).

Канальцева реабсорбція електролітів, також як і води, регулюється переважно гормональними, а не нервовими впливами.

Реабсорбція натрію в проксимальних канальцях активується альдостероном і пригнічується паратирином, у товстій частині висхідного коліна петлі Генле реабсорбція натрію активується вазопресином, глюкагоном, кальцитоніном, а пригнічується простагландином Е. У дистальному відділі канальців основними регуляторами транспорту натрію є альдостерон (активація), простагландини й атріопептид (пригнічення). Регуляція канальцевого транспорту кальцію, фосфату й частково магнію забезпечується, в основному, кальційрегулюючими гормонами. Паратирин має в канальцевому апараті нирки кілька ділянок дії. У проксимальних канальцях (прямій відділ) всмоктування кальцію відбувається паралельно із транспортом натрію й води. Пригнічення реабсорбції натрію в цьому відділі під впливом паратирину супроводжується паралельним зниженням реабсорбції кальцію. За межами проксимального канальцю паратирин вибірково підсилює реабсорбцію кальцію, особливо в дистальному звитому канальці й корковій частині збірних трубочок. Реабсорбція кальцію активується також кальцитріолом, а пригнічується кальцитоніном. Всмоктування фосфату в канальцях нирки пригнічується й паратирином (проксимальна реабсорбція ), і кальцитоніном (дистальна реабсорбція ), а підсилюється кальцитріолом і соматотропіном. Паратирин активує реабсорбцію магнію в корковій частині висхідного коліна петлі Генле й гальмує проксимальну реабсорбцію бікарбонату.

Канальцева секреція і її регуляція. Канальцієвою секрецією називають активний транспорт у сечу речовин, що втримуються в крові або утворюємих у самих клітинах канальцевого епітелію, наприклад аміаку. Секреція здійснюється, як правило, проти концентраційного або електрохімічного градієнта з витратами енергії. Шляхом канальцієвої секреції із крові виділяються як іони (К⁺, Н⁺), органічні кислоти й луги ендогенного походження, так і чужорідні речовини, що надійшли в організм, у тому числі органічного походження. Для ряду чужорідних організму речовин органічної природи (антибіотиків, барвників і рентгеноконтрастних препаратів) швидкість й інтенсивність виділення із крові шляхом канальцієвої секреції значно перевищує їхнє виведення шляхом клубочкової фільтрації. Таким чином, канальцева секреція є одним з механізмів забезпечення гомеостазису.

Здатністю до секреції володіють клітини епітелію й проксимального, і дистальних відділів канальців. При цьому, клітини проксимальних канальців секретують органічні сполуки за допомогою спеціальних переносників: один із яких забезпечує секрецію органічних кислот (парааміногіпурової кислоти, діодрасту, фенолроту, пеніциліну й ін.), а інший - секрецію органічних лугів (гуанідину, пиперидину, тіаміну, холіну, серотоніну, хініну, морфіну й т.п.). Секреція водневих іонів відбувається в проксимальних канальцях у більшій мірі, чим у дистальних. Однак, дистальна секреція водневих іонів відіграє основну роль у регуляції кислотно-основного стану внутрішнього середовища.

Секреція калію відбувається в дистальних канальцях і збірних трубочках, регуляція здійснюється альдостероном, що підсилює секрецію К⁺ і пригнічує його реабсорбцію. Секреція аміаку, що утворюється в самих клітинах епітелію, відбувається і в проксимальному, і в дистальному відділах.

Регуляція канальцієвої секреції здійснюється за допомогою гормонів і симпатичної нервової системи. Ефекти нервової регуляції здійснюються за рахунок змін кровотоку в постгломерулярних капілярах нирки, тобто транспорту речовин із кров'ю секретуючим клітинам, і впливу на енергетичний обмін у клітинах епітелію канальців. До числа гормонів, що підсилюють проксимальну канальцієву секрецію органічних речовин за рахунок метаболічних ефектів, відноситься соматотропін аденогіпофізу, йодвмісні гормони щитоподібної залози й андрогени.

Процес секреції деяких речовин у проксимальних канальцях іде настільки інтенсивно, що за одне проходження крові через коркову речовину нирок з неї видаляються повністю шляхом секреції такі речовини як, наприклад, парааміногіпурова кислота або рентгеноконтрастні препарати. Отже, визначаючи кліренс цих речовин можна розрахувати обʼєм плазми крові, що проходить в одиницю часу через кору нирок , або величину ефективного (тобто бере участь у сечоутворенні ) ниркового плазмотоку.

Склад і властивості кінцевої сечі. За добу в людини утворюється й виділяється від 0,7 до 2 л сечі. Ця величина зветься добовий діурез й залежить від кількості випитої рідини, тому що здоровою людиною виділяється 65-80% її обʼєму із сечею. Основна кількість сечі утворюється вдень, тоді як вночі вона становить не більше половини денного обʼєму. Питома вага сечі коливається в широкому діапазоні — від 1005 до 1025, обернено пропорційно обʼєму прийнятої рідини й кількості утвореної сечі. Реакція добової сечі звичайно злегка кисла, однак рН коливається залежно від характеру харчування. При рослинній їжі сеча здобуває лужну реакцію, а при білкової — стає більше кислою. Сеча звичайно прозора, але має невеликий осад, одержуваний при центрифугіруванні й, що складається з малої кількості еритроцитів, лейкоцитів й епітеліальних клітин. В осаді сечі, зібраної за 12 нічних годин, утримується від 0 до 400 000 еритроцитів, від 300 000 до 1,8 мільйонів лейкоцитів. Тут також можуть бути присутнім кристали сечової кислоти, уратів й оксалату кальцію (у кислій сечі) або кристали сечокислого амонію, фосфорнокислого й вуглекислого кальцію (у лужній сечі). Білок і глюкоза в кінцевій сечі практично відсутні, вміст амінокислот не перевищує 0,5 гр за добу. Оскільки в канальцях нефрона відбувається зворотне всмоктування основної частини води, солей й інших речовин, то виділяється їх із сечею від 45% (сечовини) до 0,04% (бікарбонату) від що профільтрованої кількості. Однак, за рахунок всмоктування води й процесів концентрування сечі, а також секреції в канальцях, вміст у кінцевій сечі ряду речовин перевищує їхню концентрацію в плазмі крові: сечовини в 67 разів, калію в 7, сульфатів в 90, фосфатів в 16 разів. У невеликих кількостях у сечу надходять похідні продуктів гниття білків у кишечнику - індолу, скатолу, фенолу. У сечі втримується широкий спектр органічних кислот, невеликі концентрації вітамінів (крім жиророзчинних), біогенні аміни і їхні метаболіти, стероїдні гормони і їхні метаболіти, ферменти й пігменти, що визначають колір сечі. Із сечею в різних концентраціях, що залежать від її кількості, виділяються практично всі неорганічні катіони й аніони, у тому числі й широкий спектр мікроелементів.

Механізми виведення сечі й сечовипускання. Утворена в структурах нефрона сеча надходить у ниркові миски. По мірі їхнього заповнення й розтягання досягається поріг подразнення механорецепторів, що приводить до рефлекторного скорочення мускулатури миски й розкриттю сечоводу. За рахунок перистальтичних скорочень їхньої гладкої мускулатури сеча надходить у сечовий міхур. Гладкі м'язи мисок й сечоводів мають значний ступінь автоматії, в зв'язку із чим їхня перистальтика викликається розтяганням обʼмом поступаючої сечі.

Сеча, що заповнює сечовий міхур, пр мірі нагромадження починає розтягувати його стінки, але при цьому напруга стінок міхура не підвищується до певної величини розтягання, звичайно відповідному обʼєму сечі в міхурі близько 400 мл. Поява напруги стінки сечового міхура викликає, позиви до сечовипускання, тому що подразнення механорецепторів веде до надходження аферентної інформації в крижові відділи спинного мозку й формуванню складного рефлекторного акту. У цьому акті беруть участь не тільки спинальні, але й розташовані в головному мозку центральні структури, що дозволяють здійснювати довільну затримку сечовипускання або його початок, а також забезпечують сенсорно-емоційну реакцію. Акт сечовипускання реалізується завдяки тому, що еферентні імпульси зі спинального центру по парасимпатичних нервових волокнах досягають сечового міхура й сечівника, одночасно забезпечуючи скорочення гладкого м'яза стінки сечового міхура й розслаблення двох сфінктерів - шийки сечового міхура й сечівника.

Екскреторна функція нирок. Принципи штучного позаниркового очищення крові. Екскреторна функція нирок складається у виділенні із внутрішнього середовища організму за допомогою процесів сечоутворення кінцевих і проміжних продуктів обміну (метаболітів), екзогенних речовин, а також надлишку води й фізіологічно цінних мінеральних й органічних сполук. Особливе значення має при цьому виділення продуктів азотистого метаболізму (сечовина, сечова кислота, креатинин й ін.), Н-іонов, індолів, фенолів, гуанидинів, амінів й ацетонових тіл. Це важливо не тільки тому, що їх екскреція здійснюється переважно нирками, але й через те, що нагромадження цих речовин у крові при порушенні екскреторної функції нирок веде до розвитку токсичного стану, називаємого уремією. Уремія (сечокрівʼя) — патологічний стан, обумовлений затримкою в крові продуктів азотистого обміну, ацидозом, порушеннями водно-електролітного й осмотичного гомеостазису через недостатність ниркових функцій. Уремія проявляється зниженням збудливості нервової системи аж до втрати свідомості (кома), розладами зовнішнього й тканинного дихання, кровообігу, зниженням температури тіла; може вести до летального результату. Багато проявів уремії можна одержати в експерименті, видаливши у тваринних обидві нирки. Компенсаторне посилення функції інших органів виділення не в змозі при цьому запобігти розвитку уремії. При видаленні ж однієї нирки, уремічний стан не формується, тому що нефрони нирки, що залишилася, не тільки підсилюють свою функцію, але починає збільшуватися маса й число функціонуючих нефронів. Це веде до значного підвищення клубочкової фільтрації, активації канальцієвої реабсорбції й секреції, що компенсують функції відсутньої нирки.

При нирковій недостатності й формуванні стану уремії виникає необхідність штучного додаткового позаниркового очищення крові від метаболітів, що накопичуються в крові. За аналогією з, переносенням речовин що відбувається в клубочках через напівнепроникну мембрану (діаліз) методи штучного очищення одержали назву поза ниркового гемодіалізу. Існує два методичних підходи для гемодіалізу: екстракорпоральний ("штучна нирка") і інтракорпоральний або перитонеальний гемодиаліз.

Всі чиселені варіанти апарата "штучна нирка" складаються з напівнепроникної мембрани (звичайно гідратцелюлознї), з однієї сторони якої тече кров, а з іншого боку — діалізуючий (сольовий) розчин, що звичайно містить менші, чим у крові концентрації натрію. Залежно від вмісту в крові іонів Са, Mg, К і кислотно-лужного стану в диілізируючій розчин вводять більше або менше солей цих іонів, а також бікарбонат для корекції ацидозу. Підвищуючи тиск крові над мембраною або об'ємною швидкістю кровотоку, або знижуючи тиск діалі-зіруючої рідини під мембраною, збільшують швидкість ультрафільтрації через мембрану, тобто швидкість штучного гемодіалізу.

Перитонеальний гемодіаліз заснований на тому, що очеревина є природною напівнепроникною мембраною й при промиванні черевної порожнини сольовими розчинами відбувається процес діалізу. Перенос речовин через очеревину відбувається повільніше, ніж при екстракорпоральному гемодіалізі, але спектр метаболітів, що видаляються із внутрішнього середовища, ширший.

При різких порушеннях функцій обох або єдиної нирки штучний гемодіаліз є лише етапом підготовки до трансплантації нирки. Пересаджена нирка, при відсутності явищ імунологічної несумісності й відторгнення, ефективно функціонує багато років. Здатність пересадженої нирки концентрувати й розводити сечу, міняє екскрецію іонів залежно від стану водно-сольового балансу в організмі, свідчить про провідну роль гуморальних механізмів у регуляції функцій нирок .

Нирки й кислотно-лужний стан. Нирки здійснюють виведення із внутрішнього середовища організму нелетючих органічних і неорганічних кислот. Надлишок кислот при цьому може виводитися як у вільному стані, так й у вигляді нейтральних солей. Сильні неорганічні кислоти виділяються із внутрішнього середовища тільки через нирки і тільки у зв'язаній формі.

У фізіологічних умовах нирки виділяють кислу сечу, рН якої коливається від 5 до 7. Однак, залежно від кислотно-лужного стану внутрішнього середовища, сеча може бути більш кислою (рН=4) або навіть лужною (рН=8).

Участь нирок у регуляції кислотно-лужного стану внутрішнього середовища забезпечується сукупністю взаємозалежних процесів, що відбуваються в структурах нефрона. До їхнього числа відноситься: 1) секреція водневих іонів у сечу клітинами канальцевого епітелію, 2) утворення в клітках епітелію канальців іонів бікарбонату, більше або менше всмоктуваного в кров, 3) утворення й дифузія в сечу аміаку (NН₃), що утворить іон амонію(NН₄), приєднуючи Н-іон, 4) реабсорбція (зворотне всмоктування) лугів, що профільтрувалися в сечу, насамперед бікарбонату, що поповнюють резерв у крові, 5) фільтрація в первинну сечу із плазми крові з'єднань, що володіють кислими або лужними властивостями, 6) обмін іонів Сl^-, Na⁺, K⁺, фосфатів, сульфатів і двовалентних катіонів (Са⁺ Mg⁺).

Найважливішу роль у здатності нирок до виділення кислої сечі грає секреція водневих іонів клітинами епітелію проксимальних і дистальних канальців. Ця здатність обумовлена наявністю в клітинах ферменту карбангідрази, що забезпечує утворення із СО₂ і Н₂О вугільної кислоти, з наступною дисоціацією: Н₂О + СО₂ →Н₂СО₃ →Н⁺ + НСО₃^-

Іон водню активно декретується з витратою енергії через апікальну мембрану клітини епітелію в просвіт канальцю, а з канальцієвої сечі в клітину дифундує іон натрію, забезпечуючи рівновагу електричних розрядів. Із клітини, уже через базальну мембрану Na⁺ активно за допомогою Na⁺-К⁺-насоса видаляється в інтерстицій і кров, туди ж пасивно по градієнті концентрації надходить НСО₃, утворюючи бікарбонат натрію. Отже, секреція Н-іонів забезпечує зворотне всмоктування бікарбонату й натрію. Причому основна частина секретуємих іонів водню витрачається саме на забезпечення реабсорбції бікарбонату. Так, секретуємий Н⁺-іон у просвіті проксимального канальця взаємодіє з іоном бікарбонату, що профільтрувався в сечу із плазми, (за добу близько 5000 ммоль), утворюючи вугільну кислоту. Під впливом ферменту карбангідрази, вбудованого в мембрану щіткової облямівки клітин епітелію канальця, вугільна кислота розкладається на СО₂ і воду:

карбангідраза Н⁺+НСО₃ —>Н₂СО₃ >СО₂+Н₂О

Молекули вуглекислого газу легко дифундують у клітини, де реакція каталізується у зворотному напрямку. Таким чином, на добову реабсорбцію до 5000 ммоль бікарбонату витрачається ек­ вівалентна кількість секретованих іонів водню. Виділя­ ється ж із сечею тільки 60 ммоль/добу іонів водню, переважно у зв'язаному виді.

Найбільша частина секретованих канальцями Н-іонів (65-75%) беруть участь у процесі амоніогенезу, що забезпечує виведення аніонів сильних неорганічних й органічних кислот, у вигляді амонійних солей. Клітини проксимальних і дистальних ниркових канальців, завдяки процесам дезамініровання й дезамідіровання амінокислот, утворюють аміак. Основним джерелом є глутамін, що дезамінірується під впливом ферменту глутамінази, 40% аміаку утворюється з амінокислот аланіну й гліцину. Аміак, що утворюється в процесі метаболізму білків, впливає на клітини ниркового епітелію, тому в печінці аміак перетворюється в сечовину, що не робить шкідливого впливу. В печінці відбувається знешкодження й таких речовини як індол, скатол, фенол - вони з'єднуються із сірчаною й глюкуроновою кислотами, утворюючи менш токсичні речовини. Отже, процесам виділення передують процес так званого захисного синтезу - перетворення шкідливих речовин у нешкідливі.

Аміак, завдяки високій розчинності в ліпідах, легко дифундує в просвіт канальця, де приєднує секретовані Н-іони й утворює іон амонію: NH₃ + Н⁺—>NH₄⁺. Іони амонію витісняють натрій із з'єднань із аніонами сильних кислот, натрій реабсорбірується, а аніони кислот у вигляді амонійних солей виділяються із сечею.

Кислі й лужні компоненти, що втримуються в крові, буферних систем, наприклад, одно- і двоосновні фосфати, бікарбонат, а також слабкі органічні кислоти - молочна , лимонна, β-ок-симасляна й ін. , також як й аніони сильних неорганічних кислот (СІ^-_, SO₄ ), фільтруються із плазми крові в первинну сечу.

Частина з них реабсорбується в проксимальних канальцях, особливо істотно бікарбонат (до 80-90%), сечова кислота (більше 90%). Але поряд зі зворотним всмоктуванням, багато хто із зазначених речовин, особливо органічні кислоти й луги (холін), активно ретируються клітинами канальцевого епітелію. Таким чином, рівень цих речовин у сечі визначається співвідношенням трьох основних процесів: клубочкової фільтрації, реабсорбції й секреції в канальцях.

Секретовані в сечу водневі іони беруть участь в утворенні титруємих кислот сечі. Основну роль при цьому грають фосфати. Оскільки в плазмі крові в 4 рази більше двоосновних фосфатів, тому й у первинну сечу їх фільтрується відповідно більше. Під впливом секретованого епітелієм канальцю Н-іона відбувається переведення двоосновного фосфату в одноосновний, шляхом іонного обміну протона на натрій:

Na₂HPO₄+H⁺—»NaHPO₄+Na⁺

Звільняємий іон, Na⁺ реабсорбується. У такий спосіб цей процес сприяє збереженню натрію й видаленню надлишку Н⁺-іонів.

Багато органічних кислот втримуються в плазмі крові у вигляді солей і фільтруючись у клубочках надходять у первинну сечу. Під впливом секретованих Н⁺-іонів відбувається утворення вільних слабких, тобто погано дисоційованих, кислот, що також становлять титруєму кислотність сечі. Титруємою кислотністю сечі називають суму Н⁺іонів слабких кислот і солей, обумовлену шляхом титрування сечі лугом до величини рН, рівної рН крові. Ця величина показує, наскільки більше водневих іонів утримується в сечі в порівнянні із плазмою крові.

У клітинах епітелію дистальних відділів нефрона крім описаної вище секреції водневих іонів відбувається секреція іонів К⁺, при цьому іони Н⁺ і К⁺ конкурують в обміні на Na. В зв'язку із цим виведення калію й протона може змінюватися протилежно один одному. Так, при надлишку водневих іонів секреція калію знижується, а при нестачі — зростає. Навпроти, надлишок К⁺ знижує секрецію водневих іонів, а нестача К⁺ підвищує її. Нестача калію стимулює й синтез аміаку в епітеліальних клітинах канальців для виведення надлишку Н⁺-іонов у вигляді амонійних солей. Однак, секреція протонів і калію пов'язана із транспортом натрію й міняється пропорційно зрушенням реабсорбції натрію. При зниженні дистальної реабсорбції натрію відповідно знижується секреція Н⁺ і К⁺ іонів, навпроти, посилення всмоктування натрію в дистальних канальцях приводить до підвищення секреції калію й водневих іонів.

При надходженні в кров надлишку кислот або лугів компенсація зрушення кислотно-лужного стану насамперед здійснюється буферними системами крові, дихальна компенсація формується через 16-18 годин, а ниркова компенсація розвивається ще повільніше - через 2- 3 доби. При цьому ниркові механізми володіють значною інерційністю й навіть після видалення з організму надлишку кислот або лугів повернення до вихідного кислотно-лужного стану триває також біля 2- 3 доби.