Воточного поворотного множителя

А — проксимальный канадец; В —- петля Генле; С — дистальный извитой каналец; D — связывающий отдел; Е — собиратель­ная трубка.

В петле Генле концентрирующий механизм создается не за счет гидро­статической силы, а за счет секреторной функции эпителия восходящей части петли, активно реабсорбирующей нат­рий. В то же время в нисходящем ко­лене петли Генле натрий проникает в ее просвет, а вода благодаря диффузии переходит пассивно в интерстиции за счет разности осмотического давления. Этим уравновешивается осмотическое давление между нисходящим коленом петли Генле и интерстицием. Таким об­разом, активно функционирующим от­делом петли Генле является его восхо­дящее колено. За счет потери натрия осмотическое давление в верхнем отделе восходящего колена петли Генле падает до 100 мосм/л, а затем в кортикальном слое уравновешивается с давлением в интерстиции (до 300 мосм/л).

Рис. 26. Осмотическое давление в корковом и мозговом веществе дегидратирован­ной почки крысы (Lilien).

Функционируя по принципу противоточного поворотного множителя, петля

Генле создает весьма высокое осмотичес­кое давление в интерстиции мозгового слоя и особенно в сосочке почки, где оно у человека достигает 2200 мосм/л. Это происходит потому, что интегрированный градиент по вертикали между корковым и мозговым слоем почки может превышать 2000 мосм/л, в то время как в одном из поперечных сечений он не превыша­ет 200 мосм/л. Выводные канальцы, располагаясь в почечном сосочке, на­ходятся в зоне очень высокой осмотической концентрации и, следовательно, осмотического давления. В результате этого происходит резкая концент­рация мочи за счет потери воды, которая проникает в интерстиции, стре­мясь уравновесить высокий градиент между интерстицием и прямыми вы­водными канальцами. Благодаря концентрирующему механизму петли Генле создается высокое осмотическое давление в интерстиции, обеспечи­вающее концентрирование мочи в 7 раз по сравнению с ультрафильтратом (А. Г. Гинецинский, 1964).

Можно предположить, что возникающий градиент между нисходящим и восходящим коленом петли Генле наряду с созданием высокой осмоти­ческой концентрации в интерстиции обеспечивает дальнейший транспорт мочи по нефрону, когда из зоны высокого давления она стремится в зону низкого. Из терминального же отдела нефрона моча транспортируется в мо­чевые пути благодаря разности давлений в выводных канальцах и почеч­ных чашечках, что обеспечивается мускулатурой чашечно-лоханочной си­стемы (см. главу „Физиология верхних мочевых путей").

В дистальном отделе нефрона натрий и вода реабсорбируются отдельно. Если в проксимальном отделе канальцев вода пассивно диффундирует за активно реабсорбируемым натрием, то в дистальном отделе она не связана с другими веществами и реабсорбируется отдельно под влиянием антиди­уретического гормона гипофиза. Вода, не связанная с другими веществами, носит название осмотически свободной воды, а процесс ее реабсорбции назы­вается гидрурезом.

Факультативная реабсорбция воды находится в зависимости от про­дукции (гипофизом) антидиуретического гормона (АДГ) и обусловлена так называемым антидиуретическим рефлексом. Секреция АДГ находится в прямой зависимости от осмотического давления внеклеточной жидкости, крови. Увеличение осмотического давления хотя бы на 1% или на 3 мосм/л (нормальное осмотическое давление 300 мосм/л) вызывает увеличение сек­реции задней доли гипофиза АДГ и соответственно олигурию и, наоборот, уменьшение осмотического давления ведет к полиурии за счет снижения продукции АДГ гипофизом. Такая чувствительная реакция гипофиза на изменение осмотического давления объясняется наличием не только в ги­поталамусе, но и во всех тканях тела осморецепторов (Л. К. Великанова, 1955; А. Г. Гинецинский, 1964), какие и сигнализуют об изменении осмо­тического давления и соответственно с этим влияют на уровень продукции

На антидиуретический рефлекс влияет также положение тела, вну-тригрудное давление. При снижении внутригрудного давления, при гори­зонтальном положении тела возникает угнетение антидиуретического рефлекса, что ведет к полиурии. Валюморецепторы, реагирующие на из­менение объема крови, участвуют в антидиуретическом рефлексе. Они рас­положены в полости черепа, в артериях, в венах и предсердиях, особенно в левом. Увеличение диастолического объема левого предсердия вызывает торможение антидиуретического рефлекса, снижается секреция АДГ, чем уменьшается реабсорбция воды в дистальном отделе канальцев и возникает полиурия. Этим, вероятно, можно объяснить никтурию у лиц старческого возраста и страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Раздраже­ние от валюморецепторов левого предсердия поступает по афферентным волокнам блуждающего нерва в гипоталамус, а оттуда в гипофиз (А. Г. Ги-нецинский, 1964).

Действие АДГ на факультативную реабсорбцию воды осуществляется через ферментативную систему гиалуронидаза — гиалуроновая кислота (А. Г. Гинецинский, А. Я. Бройтман, Л. Н. Иванова, 1954). Секреция гиалу-ронидазы почечной ткани находится в прямой зависимости от секреции АДГ. Гиалуроновая кислота, входящая в состав межклеточных про­странств, подвергается действию гиалуронидазы. В результате этого в меж­клеточных пространствах образуются щели, через которые вода свободно проникает, следуя осмотическому градиенту. Возможно, что аналогичный процесс происходит не только в канальцах второго порядка, но и в собира­тельных трубах (А. Г. Гинецинский, 1959).

Поскольку осмотическое давление плазмы тесно связано с содержанием в ней натрия, то изменение натриемии ведет к изменению осмотического давления и соответственно вызывает изменение функции задней доли ги­пофиза.

Наряду с указанными механизмами водовыделительной функции почки имеется еще один. Это так называемый форникальный аппарат. Форни-кальный аппарат располагается в своде почечных чашечек и включает в се­бя сосочеки, покрывающий его и свод эпителий, мышечный форникальный сфинктер и леватор, богатую нервную, сосудистую, лимфатическую систе­мы, а также интерстициальную ткань, окружающую их и форникальное венозное сплетение. При обычном диурезе тонус верхних мочевых путей полностью обеспечивает выделение мочи в мочевой пузырь. При значитель­ной полиурии мочевые пути не в состоянии своевременно транспортировать мочу в нижележащие отделы. Вследствие этого возникает снижение тонуса верхних мочевых путей и в первую очередь почечных чашечек и лоханки, а затем повышение давления в лоханочно-чашечной системе. В результате этого происходит растяжение сводов почечных чашечек, истончение эпите­лиального покрова, что при повышенном давлении в лоханочно-чашечной системе создает условия к реабсорбции воды и некоторых ингредиентов мочи обратно в ток крови. Это в свою очередь обеспечивает снижение внутрилоханочного давления, предохраняет верхние мочевые пути и почку от гипертензии. Одновременно с этим происходит концентрация мочи в ло­ханочно-чашечной системе. Наиболее выраженная реабсорбция форникаль-ным аппаратом возникает при полиурии, когда давление в лоханочно-чашечной системе достигает 70 мм рт. ст. При полиурии и таком высоком гидростатическом давлении через форникс проникает такое большое коли­чество жидкости, что некоторая часть ее не успевает реабсорбироваться форникальными капиллярами и проникает из синуса через hilus в ретро-перитонеальное пространство, что вызывает периренальный отек (А. Я. Пытель, 1959).

В функции форникального аппарата имеется много неясного. Не установлено окончательно, какие ингредиенты мочи могут реабсорбиро­ваться форникальным аппаратом. Имеются лишь указания на то, что вода, хлориды, а при некоторых условиях мочевина при повышенном внутрило-ханочном давлении могут проникать обратно в кровь через форникс (Rolnik и Singer, 1947; Fryszman, 1927). Не выяснен вопрос об участии ферментатив­ных систем в форникальной реабсорбции. Имеются указания (Fuchs, 1934),

что рН больше 7,0 за счет алиментарного фактора резко усиливает форни-кальную реабсорбцию.

На наш взгляд, в процессе форникальной реабсорбции большую роль играет не только гидростатическое давление в лоханочно-чашечной си­стеме, но и осмотический градиент между мочой и интерстицием мозгового слоя почки и особенно зоны сосочка, где он наиболее выражен. Видимо, эти два компонента (гидростатическое давление и осмотический градиент) и являются основными силами, определяющими степень форникальной реабсорбции. При этом основной движущей силой форникальной реабсорб­ции является осмотический градиент. Повышенное же гидростатическое давление в лоханочно-чашечной системе создает условия для проницае­мости эпителиальной мембраны свода сосочка.

При полиурии, обусловленной угнетением антидиуретического ре­флекса, увеличивается скорость транспорта мочи по канальцам. В резуль­тате этого не успевает произойти концентрация мочи за счет имеющегося осмотического градиента между интерстицием и мочой в выводных каналь­цах. Этому также способствует пониженная проницаемость эпителиальной мембраны — угнетение системы АДГ — гиалуронидаза — гиалуроновая кислота. Благодаря этому осмотическое давление мочи, транспортируе­мой в лоханочно-чашечную систему, значительно меньше, чем осмотичес­кое давление в интерстиции мозгового слоя почки и особенно сосочка, соз­даваемое концентрирующим механизмом петли Генле. Полиурия вызывает вначале снижение тонуса лоханочно-чашечной системы, а затем повы­шение давления в ней, так как мочевые пути не успевают транспортировать большое количество мочи. Эти два момента вызывают растяжение сводов чашечек, растяжение эпителиального покрова и имеющихся там капилля­ров; создаются условия для проникновения воды в ток крови, в интер­стиции, чем и уравновешивается осмотическая неравномерность. Про­никновение воды в капилляры зоны сосочка происходит в силу опять-таки осмотического градиента, так как величина осмотического давления в капиллярах сосочка равна осмотическому давлению его интерстиция. Между жидкостью интерстиция и кровью за счет обмена между ними осмо­тически активных веществ создается осмотическое равновесие. А так как осмотическое давление в интерстиции высокое, то такой же величины оно бывает и в капиллярах. После того как эпителиальный покров свода сосочка стал проницаем для воды, она вследствие осмотического градиента устремляется в капилляры, в кровь и в интерстиции. Однако в кровь про­никает по сравнению с интерстицием значительно меньше воды. Это проис­ходит потому, что объем поверхности интерстиция значительно больше объема капилляров. Этому же способствует значительно большая скорость кровотока, нежели скорость движения жидкости в интерстиции. Поэтому очень быстро наступает осмотическое равновесие между кровью и мочой, в то время как между интерстицием и мочой в лоханочно-чашечной системе осмотический градиент остается еще высоким. По мере восстановления осмотического равновесия между интерстицием, кровью в капиллярах со­сочка и мочой лоханки процесс форникальной реабсорбции приостанавли­вается. Результатом этого является значительная концентрация мочи в лоханочно-чашечной системе (за счет реабсорбции воды), что приводит к уменьшению объема мочи и соответственно снижению гидростатического давления в верхних мочевых путях; восстанавливается их тонус и нор­мальный пассаж мочи. Снижение гидростатического давления в лоханочно-чашечной системе и ее нормотония создают условия к тому, что форникс становится непроницаем. Наряду с этим происходит значительное сниже­ние осмотического давления в интерстиции мозгового слоя и сосочков почки. Из-за низкого осмотического давления временно не происходит значительного концентрирования мочи в выводных канальцах, даже при воз­буждении антидиуретического рефлекса, так как осмотический градиент между мочой в канальцах и интерстицием весьма мал и не успел возрасти еще за счет концентрирующего механизма петли Генле. Вот почему после форникальной реабсорбции, после того как выделилась концентрирован­ная моча из лоханки, наступает выделение мочи с низким удельным весом при отсутствии полиурии.

Следует указать, что форникальная реабсорбпия находится под конт­ролем нервной системы, в пользу чего говорит целый ряд рефлексов, какие возникают в результате изменения давления в мочевых путях. При малей­шем повышении давления в мочевых путях барорецепторы реагируют на это раздражение, в результате чего включается форникальная реабсорб-ция. На принципе этого рефлекса основана модификация экскреторной урографии в комбинации с кислородной цистографией (А. Я. Пытель, 1953), когда за счет форникальной реабсорбции, вызванной рефлексом с переполненного мочевого пузыря, увеличивается концентрация контраст­ного вещества и улучшается изображение верхних мочевых путей.

Водовыделительная функция почек имеет свои пределы, несмотря на большие резервные возможности. Максимальное выделение мочи в 1 минуту равно 20 мл, а минимальное 0,5 мл. Почка человека способна выделить мочу в 4 раза гипертоничнее и в 6 раз гипотоничнее крови (А. Г. Гинецин-ский, 1955). При этом ее удельный вес может колебаться от 1001 до 1035. В течение суток почки человека выводят 30—35 г продуктов метаболизма. При максимальной концентрационной способности почек это количество веществ, подлежащих экскреции, может быть выведено в 500 мл оконча­тельной мочи. Поэтому при достаточной концентрации мочи суточный диурез 500 мл нельзя рассматривать как нарушение функции почек (физио­логическая олигурия). При водной нагрузке и нормальной функции почек в ближайшие часы моча выделяется в количестве, близком к количеству введенной воды. Однако, как это было доказано с использованием меченых атомов — тяжелой воды, выделяется в большей части не введенная вода, а вода, ранее находившаяся в организме.

Вещества, находящиеся в первичной моче, условно делятся на пороговые и непороговые. Пороговые вещества реабсорбируются в канальцах только в определенных постоянных количествах в единицу времени. При повы­шении концентрации пороговых веществ в первичной моче та их часть, какая не реабсорбируется, выделяется с окончательной мочой. Непоро­говые вещества не реабсорбируются и не диффундируют в канальцевой си­стеме, а удаляются с окончательной мочой пропорционально их содержанию в ультрафильтрате. Деление на пороговые и непороговые вещества условно, поэтому среди пороговых веществ выделяют высоко- и низкопороговые. К первым относят глюкозу, натрий, калий, хлориды, кальций, магний. Так, порог для хлора -— 340—390 мг%, калия — 25 мг%, натрия — 30 мг%, глюкозы — 180 мг%. Эти вещества подвергаются активной реабсорбции, в процессе которой клетки нефрона расходуют энергию. Низкопороговые вещества, к которым относят мочевину, мочевую кислоту, эндогенные фосфаты, сульфаты, всасываются путем обратной диффузии, при этом клетки канальцевого аппарата не расходуют энергии. К непороговым веществам относят такие, которые совершенно не реабсорбируются и не диффундируют в канальцевой системе, например инулин. Поэтому инулин используется в функциональной диагностике для определения фильтра­ционной способности почки.

Реабсорбция глюкозы происходит только в проксимальном отделе канальцев. Являясь высокопороговым веществом, глюкоза реабсорбиру­ется в определенных пределах в зависимости от содержания ее в плазме и соответственно в ультрафильтрате. У человека максимальная канальцевая реабсорбция глюкозы находится в пределах 243—261 мг в 1 минуту. Боль­ше этого количества канальцы не могут реабсорбировать, и если содержа­ние глюкозы в плазме превышает допустимый порог, то глюкоза выделяется с окончательной мочой. Явная глюкозурия у человека возникает при содер­жании глюкозы в плазме крови около 300 мг%, а при 180 мг% появляются следы сахара в моче. Реабсорбция глюкозы является активным фермента­тивным процессом, который совершается путем фосфорилирования. В про­цессе реабсорбции глюкозы участвуют глюкокиназа и аденозинтрифосфат, которые находятся в поверхностном слое клеток проксимального отдела канальцев. Глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат, который свободно проникает в канальцевые клетки и там под воздействием глюкозо-6-фосфатазы происходит освобождение глюкозы от фосфатных соединений на противоположной стороне канальцевых клеток, откуда она свободно посту­пает в кровеносную систему.

Почка является одним из важных регуляторов баланса не только воды, но и электролитов в организме, чем обеспечивается постоянство химиче­ского состава крови. При этом основная ее функция сводится не к выведе­нию электролитов, а к сохранению их в необходимом для организма коли­честве в основном с помощью канальцевой реабсорбции.

Наибольшей реабсорбции подвергается натрий. При клубочковой фильт­рации в нефроны в течение суток поступает около 600 г натрия. Основная его масса реабсорбируется канальцами и только несколько граммов выделя­ется с окончательной мочой.

Процесс реабсорбции натрия относится к числу активных процессов с участием ферментативных систем, главным образом дегидрогеназы янтар­ной кислоты.

Большая часть натрия реабсорбируется в проксимальном отделе ка-нальцевого аппарата. Реабсорбция в этом отделе нефрона прекращается, когда концентрация натрия в первичной моче снизится по сравнению с его содержанием в плазме почти наполовину. В проксимальном отделе нефро­на реабсорбируется не только натрий, но и хлор. Хлористый натрий — основная минеральная соль мочи — находится в водном растворе в дис­социированном состоянии Na⁺, Cl~. По мнению Pitts (1958), в процессе проксимальной реабсорбции обычно активно реабсорбируется натрий, а хлор пассивно увлекается за ним под влиянием электролитического гра­диента.

Установлено, что натрий реабсорбируется навеем протяжении каналь-цевого аппарата почки, однако процесс реабсорбции в различных отделах нефрона различен. Большая часть натрия реабсорбируется в проксималь­ном отделе канальцев (около ⁷/8 всего профильтрованного количества, что у человека составляет 500 г). Та часть натрия, какая не реабсорбиру­ется в проксимальном отделе нефрона и в петле Генле, в дальнейшем под­вергается реабсорбции в дистальном отделе канальцевого аппарата. Этот процесс зависит от гормонов надпочечника, в первую очередь от секреции альдостерона, а также адреналина, кортизона и гидрокортизона.

Усиленная продукция альдостерона ведет к увеличению реабсорбции натрия, а снижение — к гипернатриурии.

Глюкокортикоиды, усиливая фильтрацию, увеличивают количество свободного натрия в канальцах, но одновременно с этим усиливается и его реабсорбция. Поэтому в зависимости от дозы глюкокортикоидов может изменяться степень выделения натрия. Малые дозы кортизона уменьшают выделение натрия, а большие увеличивают (Hamburger и сотр., 1965).

Дистальный отдел нефрона является основным местом, где происходит регуляция натрийуретической функции почки.

Некоторое влияние на реабсорбцию натрия оказывает и антидиурети­ческий гормон (АДГ), который усиливает реабсорбцию воды и тормозит реабсорбцию натрия. Иначе говоря, АДГ и гормоны надпочечника, в част­ности альдостерон, обладают по отношению к реабсорбции натрия некото­рым антагонистическим действием. Реабсорбция воды и натрия в дистальном отделе нефрона находится под влиянием АДГ и альдостерона.

Регуляция натрийуретической функции, как и гидроуретической, нахо­дится под контролем вегетативной нервной системы. Благодаря рецепто­рам, реагирующим на объем интерстициальной жидкости и артериальной крови, а также величину осмотического давления плазмы, возникают реф­лексы, обеспечивающие нормализацию водно-солевого баланса организма путем секреции гормонов гипофиза и надпочечников. Эти рефлексы соот­ветственно называются: антидиуретический и антинатрийуретический.

Антинатрийуретический рефлекс возникает с волюморецепторов, ко­торые, по мнению А. Г. Гинецинского (1964), представляют:

а) специфические натриорецепторы и осморецепторы общего типа, расположенные повсеместно;

б) реагирующие на уменьшение объема интерстициальной жидкости волюморецепторы, расположенные в полости черепа;

в) волюморецепторы артерий;

г) волюморецепторы предсердий.

Рецепторы, заключенные в артериальной системе, реагируют на изме-йвние объема циркулирующей крови, а также регулируют натрийурез. При кр'овопотере, когда уменьшается объем крови, происходит задержка нат­рия в организме и соответственно с этим эквивалентного количества воды. Bartter, Mills, Gann (1959) считают, что большая роль в регуляции секреции альдостерона принадлежит рецепторам зоны бифуркации сонных артерий. Падение артериального давления вызывает раздражение нервных путей околощитовидной артерии, какие, возможно, принадлежат к диэнцефаль-ной системе, в которой вырабатывается гормон инфундин, стимулирующий секрецию альдостерона.

Регистрация осмотического давления осуществляется осморецепторами всех органов и тканей организма. Повышение осмотического давления вызывает возбуждение осморецепторов, что приводит к угнетению анти-натрийуретического рефлекса, уменьшению секреции альдостерона и в связи с этим усилению натрийуреза. Возникающий при повышении осмоти­ческого давления антидиуретический рефлекс порождает повышенную секрецию АДГ, чем вызывается усиленная реабсорбция воды. В итоге выделяется малое количество мочи с большим содержанием натрия. Благо­даря этому осмотическое давление выравнивается — количество натрия во внеклеточной жидкости уменьшается, а воды увеличивается.

Регулируя общий водный баланс организма и сохраняя на определен­ном уровне содержание натрия, почка способствует поддержанию осмоти­ческого давления во внеклеточной жидкости и соответственно с этим соз­дает условия к постоянству соотношения внеклеточной и внутриклеточной жидкости.

Кроме натрия, одним из основных катионов является калий, который почти полностью реабсорбируется из первичной мочи в проксимальном отделе канальцев, а затем вновь появляется в моче в дистальном отделе нефрона за счет активной экскреции клетками эпителия. Реабсорбция и экскреция калия тесно связаны и зависят друг от друга. При низкой кали-урии угнетается реабсорбция, а при высокой — экскреция. В первом случае калиурия нарастает, а во втором падает. Экскреция калия также тесно связана с реабсорбцией натрия в дистальном отделе нефрона, где может происходить взаимное замещение этих катионов, особенно при изменении кислотно-щелочного равновесия. Гормональная регуляция экскреции ка­лия еще недостаточно изучена, однако альдостерон, усиливая реабсорбцию натрия, одновременно тормозит реабсорбцию калия. При надпочечниковой недостаточности отмечается гиперкалиемия, какую, видимо, следует рас­сматривать как результат недостатка альдостерана.

Если в процессе реабсорбции отдельных веществ участвуют одни и те же энзимные системы, то может наблюдаться конкурентное действие, когда реабсорбция одних веществ может тормозить реабсорбцию других. В частности, введение в организм повышенного количества натрия тормо­зит реабсорбцию калия инаоборот. Такими же конкурентными свой­ствами обладают: глюкоза—кси­лоза, фруктоза—галактоза, парааминогиппуровая кислота, дио-др аст—пенициллин.

Процесс реабсорбции воды и электролитов зависит не только от вводимого их количества в ор­ганизм и от нормальной деятель­ности почечного эпителия, но и от нейро-гуморальных моментов, механизм которых еще недоста­точно выяснен. Однако раздра­жение п. splanchnicus minor вызы­вает усиленное выделение элек­тролитов, п. vagus — полиурию, а раздражение п. splanchnicus major усиливает выделение ам­миака и фосфорной кислоты. Ана­логичные данные получены при раздражении нервных ветвей, поступающих в почку из truncus sympaticus (Ellinger и Hirt, 1925). Вегетативные центры (гипоталамус, дно IV желудочка) имеют связь с корой больших полушарий, подтверж­дением чего служит полиурия и глюкозурия как следствие различных эмоций.

Процесс реабсорбции мочевины в отличие от других веществ происхо­дит пассивно, без затраты энергии клетками, за счет простой диффузии, когда концентрация ее в просвете канальцев достигает определенной вели­чины. Этот процесс связан с изменением осмотического давления и зависит от реабсорбции воды. При уменьшении реабсорбции воды снижается осмо­тическое давление в канальцах, а это ведет к уменьшению реабсорбции мочевины. Однако выделение мочевины с окончательной мочой связано не только с изменением осмотического давления и реабсорбцией воды. Так, например, может наблюдаться повышенная реабсорбция мочевины без изменения уровня реабсорбции воды. Установлено, что реабсорбция моче­вины в канальцах может протекать независимо от содержания ее в плазме (И. И. Зарецкий, 1963).

Мочевина легко проникает через плотные мембраны, однако она не реабсорбируется в больших количествах в нефронах, так как клеточные мембраны канальцев в отличие от других клеток мало проницаемы для нее. Механизм малой проницаемости клеток канальцев для мочевины в настоя­щее время еще не расшифрован.

Внутрипочечный кругооборот мочевины представлен схематически на рис. 27.

Рис. 27. Внутрипочечный кругооборот мо­чевины (Ullrich).

Одной из важных функций почки как органа гомеостаза является ре­гуляция и сохранение кислотно-щелочного равновесия. Поддержание и регулирование кислотно-щелочного равновесия осуществляется благодаря буферным системам среды нормальной функции выделительных органов: органов дыхания, регулирующих выделение СОг, а также почек, способ­ных выводить из организма в зависимости от необходимости кислоты и щелочи. Кроме этого, почки синтезируют аммиак и ионы водорода, играю­щие большую роль в сохранении кислотно-щелочного равновесия.

При появлении избытка кислых или щелочных продуктов буферные растворы в состоянии удерживать постоянную концентрацию водородных ионов. Существует, однако, предел возможности буферных систем, наруше­ние которых ведет к ацидозу или алкалозу.

Наиболее важными буферными системами являются: карбонатный буфер—

угольная кислота к однозамещенной соли угольной кислоты:

Н₂СО₃

щ ел. НСО3

фосфатный буфер — однозамещенная соль фосфорной кислоты к двузаме щенной соли этой же кислоты: щел. Н2РО4

щел. НРО₄

белковый буфер — белки, соли белков, гемоглобин и его соли, а также органические кислоты и соли органических кислот.

Наряду с легкими почки выполняют не меньшую роль в регуляции кислотно-щелочного равновесия. Реакция мочи устанавливается в дисталь-ном отделе нефрона. Если реакция ультрафильтрата и мочи в проксималь­ных отделах канальцев слабо щелочная (рН = 7,4), то рН окончательной мочи в зависимости от потребностей организма может колеблаться в пределах 4,4—8,0. В процессе обмена веществ клетки почечного эпителия каналь­цев в нормальных условиях выделяют много кислых продуктов, чем и объясняется тот факт, что окончательная моча у человека имеет кислую реакцию.

При угрожающих явлениях ацидоза или алкалоза почки сохраняют кислотно-щелочное равновесие благодаря выведению кислых или щелоч­ных продуктов.

Регуляция кислотно-щелочного равновесия обеспечивается за счет сте­пени интенсивности реабсорбции бикарбонатов в дистальном отделе не­фрона.

В сутки с мочой выделяется около 2 м-экв. бикарбонатов, в то время как в 200 л ультрафильтрата их содержание равно 5000 м-экв.

При нарастании кислотности среды количество бикарбонатов в моче снижается до 0 и при этом увеличивается выделение хлоридов. При увели­чении щелочности плазмы резко усиливается выделение бикарбонатов с мочой.

Большое число факторов влияет на реабсорбцию бикарбонатов (вне­клеточный рН, большое количество карбонгидразы в поперечной ткани, на­пряжение СО₂ в артериальной крови, изменение количества калия и внутриклеточный рН). При недостатке калия значительно увеличивается реабсорбция бикарбонатов и при этом рН плазмы становится резко щелоч­ным. Гипокалиемический алкалоз, при котором отмечается задержка би­карбонатов, связан с внутриклеточным ацидозом. Поэтому снижение рН в клетках ведет к реабсорбции бикарбонатов и наоборот. При снижении содержания СОг в крови реабсорбция бикарбонатов заметно снижается и наоборот (Pitts, 1958; Gilman и Brazeau, 1953; Barker с соавт., 1957; Relman, 1954). При повышении содержания СОг в крови изменяется рН каналь-цевых клеток, что вызывает усиленную реабсорбцию бикарбонатов (Ro­berts с соавт., 1954; Elkinton с соавт., 1951).

Роль почек в регуляции кислотно-щелочного равновесия заключается в сохраннении бикарбонатов путем реабсорбции их как в проксимальных, так и дистальных отделах нефрона и образования их из угольной кислоты и солей нелетучих кислот. Большая часть бикарбонатов реабсорбируется в проксимальных отделах нефронов и имеет порог, равный 2,8 м-зкв. на 100 мл ультрафильтрата. В дистальных отделах канальцев реабсорбция бикар­бонатов происходит путем ионного обмена.

Большую роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия играют катионы металлов и в первую очередь натрий. Поэтому важен процесс сбережения катионов металлов, который осуществляется почками за счет их обмена на ион водорода, выделяемого в дистальном отделе нефрона. При изменении кислотно-щелочного равновесия в сторону ацидоза насту­пает накопление кислых продуктов (фосфатных, серных, хлорных анионов, органических кислот и т. п.), которые в плазме нейтрализуются катионами металлов (натрием, калием, магнием, кальцием). При этом ведущая роль принадлежит натрию. Выделяясь в просвет канальцев, водородные ионы вытесняют щелочные элементы — катионы металлов, в частности натрий, который реабсорбируется клетками канальцев и затем поступает в кровь с одновременным равнозначным количеством HCCNf с образованием би­карбоната, чем и обеспечивается буферная система плазмы. Замещение натрия водородными ионами ведет к образованию свободных кислот, кислых солей, которые и выделяются с мочой. Вследствие замещения катионов метал­лов водородом происходит изменение щелочной реакции мочи в кислую. Schwartz, Johnson и Relman (1955) доказали, что реабсорбция натрия и секреции водородных ионов (ацидогенез) взаимосвязаны. Реабсорбция на­трия контролируется и зависит от функции надпочечников, тем самым оно косвенно влияет и на секрецию водородных ионов. Процесс ацидогенеза имеет свои пределы, и следующим важным процессом, направленным на сохранение кислотно-щелочного равновесия, является синтез аммиака (аммониогенез).

Синтез аммиака осуществляется дистальным отделом нефрона и проис­ходит с участием ферментативных систем. За сутки почки синтезируют 0,6 г аммиака, что достаточно для нейтрализации 30—50 м-экв. кислот. Приблизительно ²/₃ аммиака образуется из глютамина (Van Slyke с соавт., 1944; Polonovski и Colin, 1957; Boulanger и Siserte, 1956), остальная ¹/₃ образуется из адениловой кислоты и из а-аминокислот (глицин, аланин, лейцин) (Pitts с соавт., 1948). В основном аммиак в почке образуется в результате дезаминирования а-аминокислот и отщепления аммиака от глютамина. Эти процессы происходят с участием активных аминофераз и глютаминаз. Аммиак диффундирует в просвет канальцев и соединяется с ионом водорода с образованием радикала NH₄. Этот процесс предупреж­дает чрезмерное накопление ионов водорода. После образования аммония происходит замещение им натрия с выделением аммонийных солей. Осво­бодившийся натрий поступает в клетки канальцев, соединяется с анионом угольной кислоты и в виде бикарбоната реабсорбируется в кровь. Таким образом, в дистальном отделе нефрона ион водорода, образующийся в процессе ацидогенеза, используется на образование слабых кислот (уголь­ной, молочной, лимонной), кислых однорядных фосфатов и аммонийных катионов.

Процессы ацидогенеза и аммониогенеза в дистальных отделах нефрона следует рассматривать как процессы синтеза. При выраженном ацидозе почка теряет способность аммониогенеза. Если при ацидозе реабсорбция бикарбонатов, ацидогенез, аммониогенез не в состоянии восстановить кислотно-щелочное равновесие, то катионы (натрий, калий, магний, кальций) соединяются с анионами и выводятся с мочой в виде солей.

Кроме указанных процессов, в дистальном отделе канальцев происхо­дит обмен ионов калия на ионы натрия. Когда концентрация калия в клет­ках почечных канальцев нарастает, то ионы калия в большей степени, чем ионы водорода, обмениваются на натрий, вследствие чего снижается кислот­ность мочи, а кислотность среды увеличивается. Если же содержание ка­лия в клетках канальцев небольшое, то больше ионов водорода обменива­ется на натрий, тем самым повышается кислотность мочи и увеличивается щелочность среды.

При недостаточной продукции или нарушении деятельности почечной карбонгидразы наступает не только недостаточный синтез водородных ионов и утрата способности почками создавать кислую мочу, но и большая потеря калия с развитием гипокалиемии. Видимо, причины истинной фос-фатурии следует искать в нарушении ферментативных процессов в почке, недостаточной активности или продукции карбонгидразы.

Hamburger с сотр. (1965) считает, что при использовании всех резерв­ных систем, направленных на восстановление кислотно-щелочного равно­весия при угрозе ацидоза, может образовываться моча весьма кислой реак­ции (рН 4,5), но при этом приостанавливаются многие процессы обмена. Синтез аммиака, например, возможен лишь при рН выше 4,5.

При алкалозе обмен ионов происходит в обратном направлении: кислот­ность мочи уменьшается, увеличивается в ней количество щелочных двух­рядных фосфатов, бикарбонатов, а органические кислоты выделяются в виде солей натрия. Одновременно с этим возрастает кислотность среды и тем самым восстанавливается кислотно-щелочное равновесие.

КАНАЛЬЦЕВАЯ ЭКСКРЕЦИЯ

Наряду с процессами реабсорбции в канальцевом аппарате наблюдается выделение некоторых веществ в просвет нефрона. Этот процесс именуется как канальцевая секреция или, что более правильно, канальцевая актив­ная экскреция. В данном случае имеет место перенос веществ из крови и интерстициальной ткани в просвет канальцев в отличие от истинной секре­ции, которая связана с процессом синтеза. Однако наиболее часто упот­ребляется термин „канальцевая секреция".

Процессы канальцевой экскреции происходят с участием определенных энзимных систем. В тех случаях, когда экскреция нескольких веществ обеспечивается одними и теми же ферментами, наблюдаются конкурент­ные отношения: экскреция одного вещества подавляет экскрецию другого. Конкурентные отношения наблюдаются как в процессах экскреции, так и в процессах реабсорбции. Так, например, пенициллин, диодраст, феноло­вый красный, парааминогиппуровая кислота экскретируются в канальцах одной энзимной системой и поэтому между этими веществами возможны конкурентные отношения. Иначе говоря, введение одного из указанных веществ будет тормозить экскрецию остальных.

Канальцевая экскреция и реабсорбция протекают в известной степени независимо друг от друга, что, по-видимому, связано с использованием раз­личных энзимных систем. Это подтверждается тем, что насыщение орга­низма экскретируемыми веществами не сказывается на реабсорбции и наоборот.

Процессы канальцевой экскреции еще недостаточно изучены. Является спорным, какие вещества могут экскретироваться канальцевым аппаратом при нормальной и патологической функции почки. Установлено, что ани­линовые красители (фенолрот, индигокармин), йодсодержащие контраст­ные вещества (диодраст, кардиотраст и др.), антибиотики, парааминогиппуровая кислота, гуанидин, тетраэтиламмоний, а также креатинин, а при определенных условиях мочевина, экскретируются тубулярным аппаратом.

Доказательство секреции эндогенного креатинина находит свое под­тверждение при сравнении коэффициента очищения инулина с клиренсом эндогенного креатинина. Так как инулин выделяется почками только в процессе фильтрации и его коэффициент очищения равен 120 мл в 1 минуту, то клиренс креатинина равен 170 мл в 1 минуту при одних и тех же усло­виях фильтрации. Следовательно, 50 мл в 1 минуту нужно отнести за счет канальцевой экскреции. При определенных условиях мочевина также мо­жет экскретироваться канальцами, что было доказано экспериментами Э. А. Асратяна (1934). При нагрузке животного мочевиной происходит ее канальцевая экскреция, что было установлено путем определения коэффи­циента ее очищения. Выделение мочевины в 2—3 раза превышало вели­чину фильтрации. Таким образом, канальцевая экскреция, в частности мочевины, есть одна из компенсаторных защитных функций организма, включающихся лишь при необычных условиях, требующих для восстанов­ления жизненно необходимого равновесия организма использования всех его антитоксических функций.

Канальцевая экскреция находится под влиянием целого ряда факторов. К ним, по мнению И. И. Зарецкого (1963), следует отнести: 1) сдвиги в экскреторной активности канальцев, 2) изменение числа функционирую­щих нефронов, 3) трофические воздействия, нарушающие метаболизм ка-нальцевых клеток.

В канальцевом аппарате почки наряду с процессами реабсорбции и активной экскреции происходит и синтез новых веществ. Синтезирование различных продуктов в почке направлено в основном на обезвреживание ядов (синтез гиппуровой кислоты), а также на регуляцию кислотно-щелоч­ного равновесия (синтез аммиака). В нормальных условиях у человека гиппуровая кислота синтезируется преимущественно в печени, в то время как у животных (кролик, собака, лошадь, рогатый скот) этот синтез осу­ществляется как в печени, так и в почках. У человека при тяжелых забо­леваниях печени, связанных с резким нарушением ее антитоксической функции, компенсаторно в почке может происходить синтез гиппуровой кислоты. Таким образом, в этих случаях можно говорить об антитоксиче­ской функции почки. Синтез гиппуровой кислоты осуществляется из бен­зойной кислоты и гликокола. При возникновении гепатопатии синтез гип­пуровой кислоты происходит у человека в почке, однако выделение ее будет снижено. В этих же случаях для синтеза гиппуровой кислоты могут использоваться фенилпропионовая кислота и гликокол, причем эта реак­ция протекает путем окисления. Возможность /3-окисления в почке еще раз доказывает ее антитоксическую функцию. Этот процесс возникает при гипергликемии и ацидозе, обусловленных сахарным диабетом, когда в почке происходит разрушение кетоновых тел и образование аммиака. При нормальной функциональной способности почек они могут полностью ней­трализовать /?-оксимасляную кислоту, которая является одним из основных продуктов, вызывающих ацидоз при гипергликемической коме. Однако при нарушенной функции почек понижается способность /3-окисления, а это в свою очередь не позволяет вывести организм из состояния ацидоза. В дальнейшем может наступить смерть от отравления кетоновыми телами. Этим и объясняется трудность выведения больных из гипергликемической комы и из состояния ацидоза при почечной недостаточности. В печени в нормальных условиях происходит превращение /5-оксимасляной кислоты в ацетоуксусную. При ацидозе оксимасляная кислота не только не ней­трализуется в печени, но и образуется в ней. Если в этих условиях нару­шается антитоксическая функция почек, т. е. не происходит окисление, это усугубляет состояние тяжелого ацидоза и приводит к смерти. Среди других антитоксических возможностей почки следует отметить образова­ние парных соединений из фенолов, а также синтез хондроитинсерной кис­лоты.

Почка является органом, в котором происходит синтез аммиака, что было доказано Nash и Benedict (1921). После двусторонней нефрэктомии, несмотря на нарастание уремических явлений, содержание аммиака в крови животного не увеличивалось.

В результате реабсорбции, активной экскреции и синтеза целого ряда продуктов окончательная моча резко отличается по своему составу от плазмы крови. Состав некоторых веществ в плазме крови и в моче представ­лен в табл.1.

ТАБЛИЦА 1