12 Особенности выделительной системы у плода и детей

В антенатальный период легкие выделительную функцию не выполняют, а роль почек как органа выделения также крайне мала.

К моменту рождения почка в структурном и, естественно, в функциональном отношении является незрелой. Процесс созревания ее продолжается несколько лет и в постнатальный период развития организма.

Антенатальный период. Почки начинают функционировать на 9-й неделе внутриутробного развития. На 11–12-й неделе зарегистрировано поступление в чашечки лоханки жидкости, не содержащей белка.

Несмотря на то, что почка развивающегося организма начинает функционировать очень рано, новые нефроны продолжают образовываться на протяжении всего периода внутриутробного развития, но они еще незрелые. Клубочки относительно малы, висцеральный листок капсулы клубочка (боуменовой) образован не плоским, как у взрослого, а высоким эпителием, причем листок окутывает клубочек, не внедряясь глубоко между петлями его капилляров, поэтому фильтрующая поверхность клубочка значительно уменьшена. Канальцы относительно коротки, петля Генле не развита.

Образующаяся моча, как правило, имеет низкое осмотическое давление, ее количество мало. В 5 месяцев оно составляет 2,2 мл/ч, а к моменту рождения повышается до 26,7 мл/ч. Малая мощность клубочковой фильтрации в этот период объясняется незрелостью структур клубочка и низкими показателями артериального давления, от которого зависит скорость фильтрации. Поскольку образующаяся моча выводится в околоплодную жидкость, выделительная функция почки плода незначительна; эту роль выполняет плацента. Если мочевыводящие пути становятся непроходимыми, то уремия у плода не возникает, так как большая часть конечных продуктов обмена плода, токсичных для него и подлежащих выделению, переходит в кровь матери через плацентарную мембрану. Таким образом, в отношении плода плацента выполняет не только дыхательную, трофическую, но и выделительную функции. Концентрация конечных продуктов белкового обмена, выделяемых с мочой в околоплодные воды, невелика, так как в растущем организме имеет место ретенция азота. Выделившиеся в околоплодные воды азотосодержащие продукты белкового обмена по мере их накопления всасываются плацентой и частично попадают в желудочно-кишечный тракт плода вместе с заглатываемыми околоплодными водами.

Структурно-функциональная характеристика почек

Неонатальный период. К моменту рождения почки плода имеют 0,5–0,6 % массы тела (у взрослых 0,36 %). Канальцевые элементы их вполне развиты. Только петля Генле при рождении короче, что является одной из причин пониженной концентрационной способности почки новорожденных. После рождения образование новых нефронов продолжается. Оно завершается к концу 3-й недели постнатальной жизни. Дальнейшее увеличение массы почки происходит за счет роста уже существующих структурных единиц. Нефроны расположены более компактно. На одной и той же площади среза почки у новорожденного имеется до 50, у 7–8-месячного ребенка – 18–20, у взрослого – всего 7–8 клубочков.

Нефроны новорожденного имеют черты морфологической незрелости: диаметр клубочков мал, эпителий, покрывающий клубочек, не плоский, как у взрослого, а высокий, листок капсулы окутывает клубочек, не внедряясь между петлями капилляров, поэтому площадь фильтрующей мембраны значительно уменьшена, ее проницаемость также низка из-за малого диаметра пор фильтрующей мембраны (в 2 раза меньше, чем у взрослых). Канальцы относительно коротки, петля Генле недоразвита. Несмотря на морфологическую и функциональную незрелость, почки все же могут удовлетворительно поддержать водно-солевой гомеостаз организма, но это возможно лишь в строго определенных условиях режима и питания ребенка. При отклонениях от оптимальных условий жизни, особенно при заболеваниях, незрелость почки становится причиной глубоких нарушений водно-солевого равновесия.

Клубочковая фильтрация у новорожденных резко снижена. На 1 м2 поверхности тела она составляет 30–50 % уровня у взрослого. В расчете на 1 кг массы тела это отличие несколько меньше, но достаточно существенно. Главные причины низкой эффективности фильтрационного процесса в этот период заключаются в относительно меньшей проницаемости клубочков. То и другое зависит от структурных особенностей незрелой почки новорожденного.

К снижению клубочковой фильтрации ведут также низкое артериальное давление и небольшой почечный кровоток, который составляет лишь 5 % минутного объема сердца, что в 4–5 раз меньше, чем у взрослых (12 000 мл/мин, т. е. 20–25 % минутного объема). Реабсорбция в канальцевом аппарате почки новорожденного протекает с малой скоростью, неодинаковой для различных веществ и в разных отделах нефрона. Так, в восходящем отделе петли Генле ионы хлора и натрия реабсорбируются с малой скоростью, поэтому в дистальные извитые канальцы и собирательные трубочки поступает больше ионов, чем у взрослых. Низкий уровень реабсорбции натрия в петле Генле и проксимальных канальцах связан с малой активностью ферментов. Меньше, естественно, реабсорбируется здесь и вода.

Зато в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках реабсорбция натрия протекает интенсивно. У детей она «настроена» на максимум благодаря высокой активности ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. В результате у новорожденных натрия реабсорбируется в 5 раз больше, чем у взрослых. Прием взрослыми небольшого количества поваренной соли (200 мг/кг) усиливает выведение натрия с мочой. У новорожденных и грудных детей введенный натрий задерживается в организме. Это сопровождается накоплением воды и увеличением объема внеклеточной жидкости, поэтому дети склонны к развитию отеков.

Особенностью транспорта в дистальных канальцах у новорожденных является тесная связь между реабсорбцией натрия и воды. У взрослых вода и натрий транспортируются относительно независимо. У детей же механизмы, раздельно регулирующие реабсорбцию этих веществ, еще не функционируют. Избыточное поступление в организм воды вызывает водный диурез. При этом выводится не только вода, но и натрий, что может способствовать значительной потере его. Механизмы реабсорбции глюкозы у новорожденного в основном сформированы и при малом количестве фильтрата удовлетворительно возвращают ее в кровь. Аминокислоты реабсорбируются менее интенсивно, и их можно обнаружить в конечной моче.

Секреция в канальцевом аппарате незрелой почки новорожденного осуществляется также на низком уровне. После рождения ребенка механизмы секреции продолжают развиваться.

Состав и количество мочи

В моче новорожденных в отличие от взрослых содержится креатин (у мальчиков он может выявляться до 6 лет, а у девочек – до периода полового созревания), большое количество мочевой кислоты, значительно меньше минеральных веществ и мочевины из-за ретенции азота и минеральных веществ в растущем организме. В целом азотистых веществ в моче у новорожденных в 5 раз меньше, чем у взрослых, главным образом в связи с небольшим содержанием мочевины. При рождении в мочевом пузыре ребенка содержится около 5 мл мочи. Вследствие незрелости почки моча гипотенична, с низким содержанием электролитов и низкой относительной плотностью, имеет кислую реакцию. Новорожденные дети выделяют 50–70 мл мочи на 1 кг массы тела в сутки, что в 2 раза больше, чем у взрослых (20–30 мл). Недоношенные дети могут выделять до 100 мл мочи на 1 кг массы в сутки. В первые дни жизни количество мочи может колебаться в широких пределах – от 220 до 260 мл в сутки. К концу 1-го месяца жизни количество мочи в сутки достигает приблизительно 330 мл. Мочеиспускания непроизвольные, их число 20–25 в сутки, но в первые 5 дней частота мочеиспусканий не превышает 4–5 раз в сутки. Это связано с ограниченным содержанием воды в молозиве и потерями воды через кожу и с выдыхаемым воздухом.

Другие возрастные периоды. На ранних этапах постнатального развития почки способны удовлетворительно поддерживать водно-солевой гомеостаз организма. Однако их функция более ранима, чем у взрослых, и декомпенсируется с большей легкостью не только при заболеваниях, но и при отклонениях от оптимальных условий существования, особенно при изменении характера питания.

Различные процессы образования мочи формируются неодновременно. Созревание всех морфологических структур почки в основном завершается к 5–7 годам.

Почки наиболее интенсивно растут на первом году жизни и в пубертатном возрасте. У новорожденного соотношение массы почек и общей массы тела 1:133, у взрослого – 1:200. Масса почки при рождении приблизительно 11 г, в возрасте 6 лет – 112 г, у 14-летних – 233 г. Максимальное нарастание массы почек наблюдается при пубертатном ускорении роста.

Клубочковая фильтрация у грудных детей относительно мала, что объясняется теми же факторами, что и у новорожденных. В первые месяцы жизни она постепенно повышается вследствие структурно-функционального созревания почки и сердечно-сосудистой системы. По мере роста клубочков эндотелий капилляров и эпителий висцерального листка капсулы уплощаются, фильтрующая мембрана становится тоньше, количество и диаметр пор в ней, а также ее поверхность увеличиваются. Повышаются кровоток и гидростатическое давление в капиллярах клубочков. Все это приводит к увеличению скорости клубочковой фильтрации, которая в начале второго года жизни приближается к норме у взрослого.

Канальцеваяреабсорбция и секреция также значительно менее эффективны, чем у взрослого (в особенности секреция). Это различие неодинаково выражено в отношении отдельных секретируемых или реабсорбируемых веществ. Например, реабсорбция глюкозы снижена и достигает величины, сопоставимой с таковой у взрослых, только в конце первого года жизни. В связи с этим глюкозурия может наблюдаться у детей при меньшей, чем у взрослых, нагрузке нефрона глюкозой. В отличие от глюкозы реабсорбция натрия в раннем постнатальном периоде повышена. Выведение натрия у ребенка, рассчитанное на 1 м2 поверхности тела, примерно в 5 раз меньше, чем у взрослого. Задержка натрия может привести к отекам и другим проявлениям гиперсолемии. Уровень секреции и реабсорбции канальцами созревающей почки относительно других веществ на 1 м2 поверхности тела достигает нормы взрослого к концу первого полугодия жизни.

Образование и выделение мочи

По сравнению со взрослыми у детей способность к концентрированию мочи ограничена. Дети, питающиеся материнским молоком, выделяют гипотоническую мочу, а получающие коровье молоко или смесь для искусственного вскармливания чаще выделяют гипертоническую мочу, так как в коровьем молоке солей и белков содержится больше, чем в женском. В процессе созревания почки ее способность концентрировать мочу возрастает и достигает нормы у взрослого в начале второго года жизни.

Количество мочи, выделяемой у детей, на 1 м2 больше, чем у взрослых (у грудных детей в 2–3 раза) за счет интенсивного обмена веществ и относительно большого количества воды и углеводов в рационе питания ребенка. На количество мочи влияют также температура и влажность окружающего воздуха, одежда, подвижность ребенка. В начале 2-го месяца жизни ребенка количество мочи составляет 340 мл, в конце первого года – 750 мл в сутки. У детей в возрасте до 1 года не развито чувство жажды, что может привести к уменьшению приема воды и дегидратации организма. С другой стороны, почки грудного ребенка недостаточно хорошо выводят избыток воды, в частности вследствие низкой клубочковой фильтрации. В результате этого перегрузка детей водой может привести к гипергидремии и водной интоксикации.

У подростков мочевой пузырь расположен выше, чем у взрослых. Лишь к 2 годам он постепенно опускается в полость малого таза. Первоначально веретенообразная форма пузыря становится со временем овальной. В возрасте 4–5 лет ребенок выделяет за сутки 1 л мочи, в возрасте 8–14 лет, как и взрослый, – 800–1400 мл.

Плотность мочи у детей грудного возраста низкая – 1003–1005, в возрасте 4–5 лет она приближается к норме взрослых и составляет 1012–1020.

Реакция мочи у детей кислая. Она, как и у взрослых, может меняться в широком диапазоне в зависимости от характера получаемой ребенком пищи.

Мочеиспускания у грудных детей частые – до 15 раз в сутки, в возрасте 2–3 лет – 10 раз, в школьном и подростковом – 6–7 раз в сутки. Одной из причин частых мочеиспусканий является малый объем мочевого пузыря. У детей 1 года он равен 200 мл, у 10-летних – 600 мл, у 12-летних – 1000 мл. Однако мочеиспускание может происходить не только тогда, когда заполнится весь мочевой пузырь. Обычно у детей первого года жизни при мочеиспускании выводится 60 мл мочи, у 7–8-летних – 150 мл, у 10–12-летних – 250 мл.

Указанная частота мочеиспускания обусловлена также большим количеством образуемой мочи вследствие более интенсивного обмена веществ у них и особенностями питания, в котором содержится большое количество углеводов и воды.

В течение первого года жизни мочеиспускание непроизвольное. В дальнейшем, обычно в 2-летнем возрасте, по мере созревания центральных нервных регуляторных механизмов и воспитания формируется условно-рефлекторная регуляция мочеиспускания – оно становится произвольным. Приучать ребенка сигнализировать о позывах к мочеиспусканию следует с 3–4 мес.

У 5–10 % детей старше 3 лет сохраняется ночное недержание мочи (энурез). Оно может быть обусловлено нерациональным режимом жизни ребенка (еда и обилие жидкости перед сном, раздражающая одежда, переутомление и т. д.). Эти явления могут быть также следствием нарушения нервно-психической сферы ребенка. Ночное недержание мочи чаще наблюдается у мальчиков, чем у девочек, и обычно прекращается к 3 годам или в период полового созревания.

Мочеиспускательный канал у мальчиков при рождении достигает длины 5–6 см, в возрасте 11 лет – приблизительно 11 см, а в 16 лет – 16 см. У девочек он бывает относительно более длинным уже при рождении, достигая 2,5–3 см. В зрелом возрасте его длина составляет 3–4 см.

Показатели функциональных проб соответствуют показателям у взрослых.

Состав и физико-химические свойства мочи. В моче детей до 3–4 месяцев мало мочевины, хлоридов и фосфатов. Ионы натрия и хлориды легко всасываются из канальцев в кровь, поэтому их в моче грудных детей примерно в 10 раз меньше, чем у взрослых.

Осмотическое давление мочи в первом полугодии жизни также низкое. На 4-м месяце жизни оно начинает повышаться и в начале 2-го года становится таким же, как и у взрослых. Недостаточная способность детской почки к осмотическому концентрированию мочи связана в первую очередь с незрелостью структур, участвующих в осуществлении этого процесса – петли Генле и собирательных трубочек, т. е. поворотно-противоточной системы. Кроме того, жидкости у детей выделяется больше, а осмотически активных веществ меньше, чем у взрослых (имеет место ретенция минеральных солей и азота, поэтому и мочевины выделяется меньше).

РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ ПОЧКИ

В первые месяцы жизни нервная регуляция величины мочеобразования осуществляется посредством симпатических вазомоторных влияний на скорость клубочковой фильтрации. Однако для незрелой почки нервная система играет решающую роль не в процессах мочеобразования, а в созревании ее структур. Трофическое влияние эфферентных нервов на развитие почки очень сильно. Нарушение иннервации почки в раннем онтогенезе ведет к глубоким морфологическим изменениям вплоть до полной ее атрофии.

Чувствительность незрелой почки к альдостерону изучена недостаточно. Но, судя по склонности к задержке натрия в организме, можно предположить, что альдостерон в организме ребенка вырабатывается в должных количествах, а незрелая почка обладает выраженной чувствительностью к альдостерону.

Чувствительность почки к АДГ и адреналину явно снижена. Небольшое уменьшение мочеобразования после введения АДГ отмечается лишь в конце 2-й недели жизни. В конце 2-го месяца реакция становится отчетливой. Однако концентрация АДГ в крови детей первых месяцев жизни низка, несмотря на то, что запасы АДГ в нейрогипофизе даже в период новорожденности достаточны. У новорожденного еще не полностью сформированы центральные механизмы регуляции секреции АДГ и выделения его в кровь. Впервые антидиуретическая активность крови обнаруживается у 4-месячных детей, а к концу первого года жизни она приближается к уровню взрослых.

Роль почки в регуляции основных физиологических констант

Кислотно-основное состояние (КОС) регулируется почкой с помощью тех же механизмов, что и у взрослого, но доля их участия существенно отличается. Как известно, образующиеся в организме нелетучие кислоты нейтрализуются основаниями щелочного резерва. Почки подвергают их обработке, полностью или частично возвращая основания в кровь и восстанавливая резерв; почки при этом выделяют кислую мочу (рН менее 4,4). Это осуществляется в результате трех основных процессов:

1) превращения щелочных фосфатов первичной мочи (Na2HPO4) в кислые (NaH2PO4);

2) образования аммиака, который, присоединяя водородный ион, превращается в аммоний и заменяет натрий в его солях;

3) путем реабсорбции натрия бикарбонатов, причем натрий замещается водородным ионом. Таким образом, в основе любого из этих процессов лежит способность канальцев секретировать водородный ион.

Эта способность присуща и онтогенетически незрелой почке. Ребенок уже с первых дней жизни может выделять кислую мочу. Однако удельный вес каждого из этих механизмов у ребенка иной, нежели у взрослого, и общая эффективность их ниже. Роль экскреции кислых фосфатов невелика, потому что при вскармливании молоком матери у ребенка весьма ограничены ресурсы фосфатов. По-видимому, основное значение имеет механизм, связанный с аммониогенезом. Предполагается, что к моменту рождения действует и бикарбонатный механизм. Почки ребенка способны удовлетворительно поддерживать КОС при грудном вскармливании, замена грудного молока коровьим вызывает избыточное образование кислых продуктов.

В общем компенсация сдвигов КОС у ребенка осуществляется в менее широких пределах по сравнению со взрослым, чем и объясняется склонность детей к ацидозам, экзогенного и эндогенного происхождений.

Осмотическое давление и объем жидкости незрелая почка регулирует с помощью тех же механизмов, что и у взрослых, но они несовершенны. Малая способность онтогенетически незрелой почки концентрировать мочу обусловлена незрелостью структур, обеспечивающих концентрирующий механизм почки, в первую очередь петли Генле и собирательных трубочек.

Недостаточная способность детской почки концентрировать мочу ведет к тому, что ребенок затрачивает примерно вдвое больше воды, чем взрослый, на выведение одного и того же количества осмотически активных веществ. Вместе с высокими экстраренальными потерями воды это создает опасность дегидратации организма. При грудном кормлении эта опасность меньше, чем при вскармливании коровьим молоком, так как сыворотка молока изоосмотична плазме крови. Кроме того, в молоке женщины осмотическое давление на 60 % создается лактозой, которая не только не увеличивает осмотическую нагрузку почки, но и является дополнительным источником метаболической воды. При замене женского молока эквивалентным количеством коровьего общая осмолярная нагрузка на почки увеличивается в 4,5 раза.

В связи с этим возрастает и потребность в воде для выведения осмотически активных продуктов обмена.

Наряду с опасностью дегидратации, особенно в грудном возрасте, существует угроза развития гидремии в случае поступления избыточного количества жидкости в организм, так как незрелой почке детей свойственна ограниченная возможность выведения воды, в частности из-за малой клубочковой фильтрации.

Регуляция водно-солевого равновесия в первые месяцы жизни затруднена также вследствие незрелости всех звеньев осморегулирующего рефлекса, в том числе и низкой чувствительности периферических и центральных осморецепторов. Но уже к 4–6 месяцев безусловный осморегулирующий рефлекс выражен и на его базе могут вырабатываться условные рефлексы на введение жидкости.

Несовершенство регуляции осмотического давления и объема выводимой воды объясняется также незрелостью структурных элементов волюморецептивных рефлексов. Эти рефлексы, как известно, осуществляются с рецепторов предсердий: с левого – посредством АДГ, а с правого – с помощью альдостерона. Несмотря на незрелость механизмов, регулирующих функцию почки у детей, гомеостаз развивающегося организма поддерживается вполне удовлетворительно. Этому способствует ряд других факторов, в частности бурный рост массы тела на ранних этапах онтогенеза.

Роль других факторов в поддержании гомеостаза

Рост играет важную роль в поддержании гомеостаза, так как в период усиленного роста организма значительная часть веществ, вводимых с пищей, расходуется на построение тканей и органов, не превращаясь, как у взрослого, в конечные продукты обмена, подлежащие выделению. Преобладание процессов ассимиляции над процессами диссимиляции способствует экскреторной деятельности почек растущего организма. Особенно наглядно это демонстрируется при анализе азотистого обмена. Один из его конечных продуктов – мочевина, как известно, составляет значительную часть осмотически активных веществ, выделяемых почками. Способность детской почки выводить мочевину значительно ниже, чем у взрослого, но это не ведет к избыточному накоплению ее в крови, так как вследствие ретенции азота в организме мочевины образуется значительно меньше, чем у взрослого. Это касается и Других веществ (жиры, углеводы, минеральные соли, вода).

В частности, гомеостатическое влияние роста проявляется и в минеральном обмене, особенно при вскармливании детей грудным молоком. Для растущего организма характерен положительный баланс натрия, калия, кальция, фосфора, хлора и других ионов.

Питание грудным молоком на первом году жизни является наиболее рациональным для растущего организма, что объясняется благоприятным соотношением в нем различных веществ. В частности, соотношение кальция и фосфора в грудном молоке оказывается наиболее благоприятным для освобождения организма ребенка от стронция, баланс которого при кормлении грудью становится отрицательным. Особенно ярко это проявляется сразу после рождения: в первые же дни ребенок освобождается от избытка стронция, накопленного во внутриутробном периоде. Все сказанное целиком относится и к радиоактивному стронцию. Напротив, при замене материнского молока коровьим выведение стронция, а также магния значительно снижается, что объясняется большим содержанием фосфора в коровьем молоке, который способствует фиксации этих элементов в организме. Коровье молоко способствует накоплению в организме ребенка кислых продуктов, что может привести к ацидозу из-за недостаточной зрелости почки на ранних этапах онтогенеза. Эти факты необходимо учитывать при назначении искусственных питательных смесей для детей.

Потоотделение также играет некоторую роль в выделении продуктов обмена. Потовые железы находятся в подкожной соединительной тканой клетчатке. Общее количество потовых желез у новорожденного такое же, как и у взрослого (2–3,5 млн), но плотность их в 10 раз выше. В течение жизни не происходит образования новых потовых желез; увеличиваются лишь их размеры и секреторная возможность.

Однако в отличие от взрослых у детей функционируют не все потовые железы. У новорожденных часть их морфологически недоразвита. Кроме того, не все зрелые потовые железы функционируют одновременно. Количество функционирующих потовых желез с возрастом увеличивается, в связи, с чем повышается значение потоотделения не только в процессах терморегуляции, ной в выделении продуктов обмена веществ. Полного развития большинство потовых желез достигает к 7 годам жизни ребенка.