2. Анатомия и физиология почек

Чтобы понять развитие различных тубулопатий необходимо вспомнить функции почек. Важнейшая физиологическая роль почек - гомеостатическая: почки участвуют в поддержании постоянства концентрации осмотически активных веществ в плазме и межклеточной жидкости (осморегуляция), их объема (волюморегуляция), электролитного и кислотно-основного баланса; почки экскретируют продукты азотистого обмена, принимают участие в процессах метаболизма белков, углеводов, липидов, в превращении и выделении из организма токсических веществ, в регуляции системной гемодинамики. Большинство перечисленных функций почек обеспечиваются процессами образования мочи: клубочковой фильтрацией (ультрафильтрацией), реабсорбцией части ультрафильтрата (пассивной и активной), секрецией в канальцах различных веществ и синтезом новых соединений. Почки осуществляют также инкреторную функцию, синтезируя ряд биологически активных субстанций (эритропоэтин, ренин, активный витамин D₃, простагландины и пр.).

Основной структурно-функциональной единицей почки является нефрон, состоящий из нескольких отделов (рис. 1), выполняющих различные функции. Нефрон включает почечный клубочек капиллярных петель, расположенных между приносящей и выносящей артериолами, заключенных в капсулу Шумлянского - Боумена, проксимальный каналец; петлю Генле и дистальный каналец, впадающий в собирательную трубочку. Последняя завершает систему канальцев и морфологически уже не относится к нефрону. Между приносящей и выносящей артериолами клубочка расположен юкстагломерулярный комплекс.

Рисунок 1 - Строение почечного тельца нефрона (3)

Проксимальный каналец - наиболее длинная и широкая часть нефрона, проводящая фильтрат из капсулы Боумена-Шумлянского в петлю Генле. Цитоплазма клеток проксимального канальца насыщена митохондриями, которые в большей степени находятся на базальной стороне клеток, тем самым обеспечивая клетки энергией, необходимой для активного транспорта веществ из проксимального канальца.

Транспортные процессы

Реабсорбция

Na+: трансцеллюлярно (Na+ / K+-АТФаза, совместно с глюкозой - симпорт; Na+/Н+ - обмен - антипорт), межклеточно

Cl-, K+, Ca2+, Mg2+: межклеточно

НСО3-: Н+ + НСО3- = СО2 (диффузия) + Н2О

Вода: осмос

Фосфат (регуляция ПТГ), глюкоза, аминокислоты, мочевые кислоты (симпорт с Na+)

Пептиды: расщепление до аминокислот

Белки: эндоцитоз

Мочевина: диффузия

Секреция

Н+: обмен Na+/H+, H+-АТФаза

NH3, NH4+

Органические кислоты и основания

Петля Генле - часть нефрона, соединяющая проксимальный и дистальный канальцы. Главной функцией петли Генле является реабсорбция воды и ионов в обмен на мочевину по противоточному механизму в мозговом слое почки.

Нисходящее колено петли Генле. Дистальный извитой каналец в корковом веществе переходит в нисходящее колено петли Генле, которое спускается в мозговое вещество почки, образует там шпилькообразный изгиб и переходит в восходящее колено петли Генле.

Транспортные процессы

Транспорт веществ:

Вещество	Проницаемость
Ионы	Низкая проницаемость, активный транспорт отсутствует.
Мочевина	Умеренная пассивная проницаемость.
Вода	Высокая проницаемость, обусловленная присутствием аквапорина 1 как в апикальной, так и в базолатеральной мембранах клеток. Высокая осмолярность интерстиция мозгового вещества в сочетании с высокой водной проницаемостью эпителия приводит к реабсорбции большого объема воды в этом отделе нефрона благодаря осмосу.

Вследствие этого, в нисходящем отделе петли Генле осмоляльность мочи резко возрастает и может достигать 1400 мОсм/кг.

Восходящее колено петли Генле

Транспортные процессы

Тонкая восходящая часть	Реабсорбция NaCl (пассивно)
Толстая восходящая часть	Реабсорбция:     NaCl (симпорт Na+/2Cl-/K+; Na+/K+-АТФаза + Cl--каналы)     K+ (межклеточно)     Ca2+, Mg2+ (регуляция ПТГ)     NH4+ (симпорт Na+/2Cl-/NH4+)

Дистальный извитой каналец. Здесь происходят два процесса, регулируемые гормонами и называемые, поэтому факультативными:

1) активная реабсорбция оставшихся электролитов и

2) пассивная реабсорбция воды.

Собирательные трубки содержат два типа клеток: основные («светлые») и вставочные («темные»). В собирательных трубочках с помощью светлых клеток завершается пассивное обратное всасывание из мочи в кровь части воды и происходит подкисление мочи. Основные клетки содержат натриевые каналы, работа которых ингибируется диуретиками амилоридом, триамтереном. Во вставочных клетках нет Na⁺/K⁺-АТФазы, но содержатся Н⁺-АТФаза. В них осуществляется секреция Н⁺ и реабсорбция Сl^-. Реабсорбция воды в собирательных трубочках зависит от концентрации в крови антидиуретического гормона гипофиза (АДГ). В его отсутствие стенка собирательных трубочек и конечных участков извитых дистальных канальцев непроницаема для воды, поэтому концентрация мочи не повышается, а ее количество не изменяется. В присутствии гормона стенки указанных канальцев становятся проницаемыми для воды, которая выходит в гипертоническую среду интерстиция мозгового вещества и затем в перитубулярные капилляры. В этом процессе важную роль играют прямые сосуды (сосудистые пучки), которые уносят воду, поступающую из собирательных трубочек. В результате по мере продвижения по собирательным трубочкам моча становится все более концентрированной и из организма выделяется гипертонической (вторичная моча). Разнообразие морфологических типов эпителиоцитов в данном отделе почечных канальцев, а также увеличение объема цитоплазмы эпителиальных клеток отражает нарастание процессов третьей - секреторной - фазы мочеобразования.

Таким образом, расположенные в мозговом веществе канальцы нефронов (тонкие, прямые дистальные) и медуллярные отделы собирательных трубочек, участвующие в реабсорбции электролитов и воды в комплексе с гиперосмолярной интерстициальной тканью мозгового вещества и перитубулярными гемокапиллярами составляют противоточно-множительный аппарат почек. Именно этот аппарат обеспечивает концентрирование, и уменьшение объема выделяемой мочи, что является механизмом для регуляции водно-солевого гомеостаза в организме (рис.2).

Юкстагломерулярный аппарат расположен в околоклубочковой зоне между приносящей и выносящей артериолами, и состоит из трех основных частей:

Реабсорбция
Na+ + Cl- (симпорт Na+ и Cl- Na+ / K+-АТФаза + Cl--каналы)
macula densa (плотное пятно)	плотноупакованная область ренин -синтезирующих призматических эпителиальных клеток дистального извитого канальца нефрона
юкстагломерулярные клетки	специализированные клетки гладкой мускулатуры стенок приносящей артериолы
юкставаскулярные клетки	вырабатывают фермент ангиотензиназу, обусловливающий инактивацию ангиотензина, следовательно, являются антагонистом деятельности ренин-ангиотензинового аппарата

Юкстагломерулярный аппарат участвует в синтезе ренина, который играет важнейшую роль в ренин-ангиотензиновой системе.

I - кора почки; II - наружное мозговое вещество; III - внутреннее мозговое вещество; К - клубочек; Л - проксимальный отдел канальца; НТ - нисходящий тонкий отдел петли Генле; ВТ - восходящий тонкий отдел петли Генле; ВО - восходящий толстый отдел петли Генле; ДК - дистальный извитый каналец; С - связующий отдел; СТ собирательная трубка; БП - беллиниев проток; Э - электролиты; НЭ - неэлектролиты

Рисунок 2 – Процесс осмотического концентрирования мочи (4)

Процесс мочеобразования. Образование конечной мочи является результатом трех последовательных процессов (рис. 3).

I. В почечных клубочках происходит начальный этап мочеобразования - клубочковая, или гломерулярная, фильтрация, ультрафильтрация безбелковой жидкости из плазмы крови в капсулу почечного клубочка, в результате чего образуется первичная моча.

II. Канальцевая реабсорбция - процесс обратного всасывания профильтровавшихся веществ и воды.

III. Секреция. Клетки некоторых отделов канальца переносят из внеклеточной жидкости в просвет нефрона (секретируют) ряд органических и неорганических веществ либо выделяют в просвет канальца молекулы, синтезированные в клетке канальца.

Скорость гломерулярной фильтрации, реабсорбции и секреции регулируется в зависимости от состояния организма при участии гормонов, эфферентных нервов или локально образующихся биологически активных веществ - аутакоидов.

Рисунок 3 - Три взаимодействующих процесса: фильтрация в почечных тельцах нефронов, реабсорбция в канальцах нефронов, секреция в канальцах и собирательных трубочках нефронов (3)