2 курс / Нормальная физиология / Физиология_человека_Семенович_А_А_,_Переверзев_В_А_

В состав базальной мембраны и выстилки, покрывающей ножки по! доцитов, входят отрицательно заряженные гликопротеины, влияющие на проницаемость клубочкового фильтра для белковых молекул. Отрица! тельный заряд структур клубочкового фильтра отталкивает отрицательно заряженные белковые молекулы плазмы крови и препятствует их филь! трации. При утрате клубочковым фильтром своего отрицательного заря! да происходит увеличение фильтрации, главным образом, низкомолеку! лярных белков.

Основной силой, обеспечивающей фильтрацию плазмы крови из клубочковых капилляров в капсулу нефрона, являет! ся эффективное фильтрационное давление (Рф). Оно пред! ставляет собой разность между гидростатическим давлением крови в клубочковых капиллярах (Ргк) и суммой онкотического давления плазмы крови (Рон) и давления первичной мочи в капсуле Шумлянского–Боумена (Рм):

Рф = Ргк – (Рон + Рм).

Гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка является силой, которая способствует фильтрации. У здорово! го человека оно составляет приблизительно 50–60 мм рт.ст. и практически не зависит от колебаний системного артериаль! ного давления вследствие включения механизмов саморегу1 ляции почечного кровотока. Эти механизмы позволяют поддерживать гидростатическое давление в приносящей арте! риоле и клубочковых капиллярах на постоянном уровне при значительных колебаниях системного артериального давления (от 80 до 180 мм рт.ст.), что достигается изменением тонуса приносящих артериол клубочка. Онкотическое давление кро! ви и давление первичной мочи в капсуле Шумлянского–Боу! мена являются теми силами, которые препятствуют фильтра! ции. В норме Рон составляет около 25 мм рт.ст. и зависит от концентрации белков в плазме крови. Давление первичной мочи в капсуле нефрона составляет приблизительно 10– 15 мм рт.ст. Таким образом, эффективное фильтрационное давление (Рф), обеспечивающее необходимый объем фильтра! ции в почечных клубочках, составляет:

Рф = 60 – (25 + 15) = 20 мм рт.ст.

Если системное артериальное давление падает до 50 мм рт.ст., гидростатическое давление в капиллярах клубочка снижается

471

до 35–40 мм рт.ст., то эффективное фильтрационное давление приближается к нулю и процесс клубочковой фильтрации рез! ко уменьшается или полностью прекращается. Количество выделяющейся мочи у таких больных резко снижается (олигу1 рия), либо процесс образования и выделения мочи полностью прекращается (анурия), что приводит к нарушению гомеоста! за и самоотравлению организма токсичными продуктами об! мена веществ.

При повышении Рон (увеличение содержания белков в плазме крови) или Рм (закупорка мочевыводящих путей) эф! фективное фильтрационное давление также снижается, что приводит к уменьшению образования первичной мочи.

Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) – это коли! чество первичной мочи, образующееся в почках в единицу вре! мени. У взрослого здорового человека скорость клубочковой фильтрации поддерживается на постоянном уровне и состав! ляет приблизительно 180 л/сут или в среднем 110 мл/мин у женщин и 125 мл/мин у мужчин. Подавляющее количество этого фильтрата подвергается обратной реабсорбции в ка! нальцах нефрона так, что из организма выводится только 1–

1,5 л конечной мочи.

Канальцевая реабсорбция. Канальцевая реабсорбция (или обратное всасывание) – это транспорт необходимых ор! ганизму веществ из канальцевой мочи в плазму крови около! канальцевых капилляров.

Реабсорбция веществ из первичной мочи происходит двумя путями: через клетки канальцевого эпителия (трансцеллю! лярно) либо через межклеточные контакты (парацеллюляр! но). Реабсорбция макромолекул осуществляется за счет эндо! цитоза, а минеральных веществ и низкомолекулярных органи! ческих – за счет активного и пассивного транспорта.

Ионы Na+ поступают из канальцевой жидкости в клетку эпителия канальца пассивно, по концентрационному и элект! рическому градиентам, а из клетки канальца во внеканальце! вую среду – активно с помощью Na+К+!насоса (против кон! центрационного градиента). Ионы Cl–, HCO–3 чаще всего реабсорбируются пассивно с током растворителя (воды), а также сопряженно с переносом ионов Na+ по электрическому и осмотическому градиентам.

Глюкоза, аминокислоты, витамины реабсорбируются пу! тем вторично!активного транспорта. Эти вещества связыва!

472

ются со специальными переносчиками мембраны эпителиаль! ной клетки канальца и ионами Na+. Комплекс Na+ – органи! ческое вещество!переносчик перемещается внутрь клетки, причем движущей силой является диффузия ионов Na+ в клет! ку по концентрационному и электрическому градиентам.

Вещества, подвергающиеся реабсорбции в канальцах с по! мощью переносчиков, называются пороговыми, так как сте! пень их реабсорбции зависит от концентрации веществ в плаз! ме крови и от количества белков!переносчиков, локализую! щихся в мембране эпителиальной клетки канальца. При высо! кой концентрации вещества в плазме крови и первичной моче все белки!переносчики загружаются и вещество не может быть реабсорбировано в полном объеме, так как его количе! ство в первичной моче превышает реабсорбционную способ! ность канальцев. Минимальную концентрацию вещества в плазме крови, при которой оно не может быть полностью ре! абсорбировано и начинает обнаруживаться в конечной моче (выводиться из организма), называется порогом выведения. Порог выведения для глюкозы составляет 10 ммоль/л (1,8 г/л). Это означает, что если концентрация глюкозы в плазме крови превышает 10 ммоль/л, наблюдается выделение глюкозы с мочой – глюкозурия, интенсивность которой возрастает про! порционально увеличению содержания глюкозы в плазме кро! ви. Ряд веществ не подвергается реабсорбции и полностью экскретируется при любой их концентрации в крови за счет

фильтрации и секреции (например, креатинин, инулин).

Реабсорбция в различных отделах нефрона. Осмотиче$ ское разведение и концентрирование мочи. В проксималь1

ных канальцах нефрона реабсорбируется большая часть первичной мочи (примерно 2/3 объема клубочкового филь! трата), значительное количество ионов Na+, К+, Са2+, Cl–, HCO–3 , аминокислоты, белки, глюкоза, витамины, микроэле! менты и другие вещества. Практически все органические ве! щества, необходимые организму, реабсорбируются в прокси! мальных канальцах. В других отделах нефрона осуществляется только реабсорбция воды и ионов. Особенность проксималь! ной реабсорбции заключается в том, что вода вместе с раство! ренными в ней веществами реабсорбируется эквивалентно ко! личеству Na+ и CI– – основных осмотически активных ве! ществ. Поэтому канальцевая моча остается изоосмотичной плазме крови (280–300 мосмоль/л).

473

Впетле Генле реабсорбция воды и ионов пространственно разделены. Стенка нисходящей части петли Генле хорошо про!

ницаема для воды, но непроницаема для осмотически актив! ных веществ – ионов Na+ и Cl–. В нисходящей части петли Генле происходит реабсорбция воды (вода выходит под дей! ствием высокого осмотического давления в окружающую ка! налец среду), а осмотически активные вещества остаются в ка! нальцевой моче. Поэтому осмотичность мочи по мере продви! жения к вершине петли Генле (в направлении от коркового к мозговому слою почки) возрастает, а объем – уменьшается. Этот процесс называется осмотическим концентрированием мочи. Максимальная осмотичность канальцевой мочи (1200– 1500 мосмоль/л) достигается на вершине петли Генле. Далее моча поступает в восходящее колено петли Генле, эпителий

которого непроницаем для воды, но имеет мощную фермент! ную систему активного транспорта ионов Na+ и K+. Белки Na+K+!насоса встроены в базальные мембраны эпителиаль!

ных клеток. Следовательно, из концентрированной канальце! вой мочи через апикальные мембраны эпителия ионы Na+ проникают по градиенту концентрации, а из эпителиальных

клеток в интерстициальное пространство – переносятся ак! тивно. Вслед за ионами Na+ по градиенту заряда идут ионы Сl–.

Некоторые авторы считают также, что имеется активный транспорт иона Сl–. Активный транспорт ионов из восходяще! го колена петли Генле в пространство, окружающее каналец, является важнейшим механизмом создания высокого осмоти! ческого давления в интерстиции мозгового слоя почки. Этот фактор (а также повышенная концентрация мочевины в ин! терстиции) обеспечивает выход воды из мочи нисходящего участка петли Генле.

Ввосходящем отделе петли Генле вода не реабсорбирует!

ся, а концентрация осмотически активных веществ в каналь! цевой жидкости снижается из!за реабсорбции ионов Na+ и Cl–. Поэтому на выходе из петли Генле в канальцах всегда на! ходится гипотоничная моча с концентрацией осмотически ак! тивных веществ ниже 200 мосмоль/л. Такое явление называ! ют осмотическим разведенем мочи, а петлю Генле – разво! дящим сегментом нефрона.

Таким образом, способность почек человека концентриро! вать мочу связана с наличием в структуре нефрона петли Ген! ле, которая создает корково!мозговой осмотический градиент,

474

и возможностью перемещения жидкости в канальцах в проти! воположном направлении. Поэтому механизм концентрирова! ния мочи в нефроне называют поворотно1противоточной множительной системой нефрона.

В дистальных канальцах нефрона и собирательных трубочках реабсорбция ионов Na+ и воды зависит от состоя! ния водно!электролитного баланса организма и находится под контролем различных гормонов (антидиуретического гормона, альдостерона), которые регулируют проницаемость стенок дистальных канальцев и собирательных трубочек для

воды и ионов.

Канальцевая секреция. Канальцевая секреция – это пере! мещение веществ в просвет канальца, в направлении, проти! воположном реабсорбции, с помощью активного и пассивного транспорта. В канальцах нефрона осуществляется секреция как веществ из крови околоканальцевых капилляров, так и ве! ществ, образующихся непосредственно в клетках канальцево! го эпителия.

Секреция дает возможность быстро удалить из организма некоторые органические вещества и ионы. В проксимальных канальцах нефрона из плазмы крови секретируются многие органические кислоты и основания (например, парааминогип! пуровая кислота, холин), лекарственные вещества (пеницил! лин); в дистальных канальцах и собирательных трубочках – ионы К+, секреция которых находится под контролем гормона альдостерона.

В клетках канальцевого эпителия при дезаминировании аминокислоты глутамина образуется аммиак (NH3), который секретируется в просвет канальца и поступает в мочу. Кроме того, в эпителии канальцев различных отделов нефрона при! сутствует фермент карбоангидраза, катализирующий реакцию гидратации углекислого газа с образованием угольной кисло! ты (H2CO3). При диссоциации угольной кислоты образуются ионы Н+ и HCO–3 , причем ионы HCO–3 реабсорбируются в плазму крови околоканальцевых капилляров, а ионы Н+ сек! ретируются в просвет канальца, где могут связываться с амми! аком с образованием иона аммония NH4+:

NH3 + Н+→ NH4+.

Секретируя аммиак и ионы Н+, почки принимают участие в регуляции кислотно!основного состояния организма.

475

14.4. Нервная и гуморальная регуляция деятельности почек

Регуляция клубочковой фильтрации. Количество филь! трата (первичной мочи) меняется в зависимости от проницае! мости клубочкового фильтра и эффективного фильтрационно! го давления. При этом нервные и гуморальные влияния на фильтрацию могут осуществляться через регуляцию гидроста!

тического давления в клубочковых капиллярах.

Нервная регуляция. Величина гидростатического давле! ния крови в капиллярах клубочка может меняться при измене! нии тонуса приносящей и выносящей артериол. Так, при повы! шении тонуса приносящей артериолы количество крови, по! ступающее в клубочковые капилляры, снижается, гидростати! ческое давление крови в капиллярах клубочка падает, уменьшается величина фильтрационного давления и скорость клубочковой фильтрации. При повышении тонуса выносящей артериолы отток крови из клубочковых капилляров замедля! ется, гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка повышается, а фильтрационное давление и скорость клубоч! ковой фильтрации возрастают. Такое избирательное влияние на тонус гладких мышц приносящей и выносящей артериол может оказывать симпатическая нервная система. При не! большом повышении тонуса симпатической нервной системы происходит сужение выносящей артериолы и усиление клу! бочковой фильтрации. При значительной активации симпати! ческой нервной системы происходит сужение приносящей ар! териолы и резкое уменьшение скорости клубочковой фильтра! ции. Этот механизм лежит в основе значительного снижения мочеобразования при сильных болевых воздействиях на орга!

низм (болевая анурия).

Гуморальная регуляция. Связана со способностью не! которых гормонов и биологически активных веществ изменять тонус артериол клубочка и величину гидростатического давле! ния крови в клубочковых капиллярах. Вазоконстрикторы нор! адреналин, вазопрессин, ангиотензин!II, тромбоксан, эндоте! лин вызывают сужение приносящей артериолы и резкое уменьшение скорости клубочковой фильтрации. Вазодилата! торы: предсердный натрийуретический гормон, простагланди! ны, простациклин, оксид азота вызывают расширение прино! сящей артериолы и увеличение клубочковой фильтрации.

476

Большинство из вышеперечисленных вазоактивных веществ образуется в самих клубочках, в клетках юкстагломерулярного аппарата, и в качестве паракринных факторов участвует в тон! кой регуляции процесса клубочковой фильтрации.

Гормон мозгового вещества надпочечников адреналин мо! жет по!разному влиять на процесс фильтрации, что зависит от его концентрации в плазме крови. В низких концентрациях ад! реналин увеличивает скорость клубочковой фильтрации и мо! чеобразование вследствие сужения преимущественно вынося! щей артериолы. В высоких концентрациях адреналин вызыва! ет сужение приносящей артериолы и уменьшение клубочковой

фильтрации.

Регуляция канальцевой реабсорбции и секреции. Регуля! ция канальцевой реабсорбции и секреции осуществляется, главным образом, в дистальных отделах нефрона с помощью гуморальных механизмов, т.е. находится под контролем раз! личных гормонов.

Проксимальная реабсорбция в отличие процессов перено! са веществ в дистальных канальцах и собирательных трубоч! ках не подвергается такому тщательному контролю со стороны организма, поэтому ее часто называют облигатной реабсорб1 цией. В настоящее время установлено, что интенсивность об! лигатной реабсорбции может изменяться под влиянием неко! торых нервных и гуморальных воздействий. Так, возбуждение симпатической нервной системы ведет к увеличению реабсор! бции ионов Na+, фосфатов, глюкозы, воды клетками эпителия проксимальных канальцев нефрона. Ангиотензин!II также способен вызывать увеличение скорости проксимальной реаб! сорбции ионов Na+.

Интенсивность проксимальной реабсорбции зависит от ве! личины клубочковой фильтрации и возрастает с увеличением скорости клубочковой фильтрации, что носит название клу1 бочково1канальцевое равновесие. Механизмы сохранения этого равновесия до конца не изучены, однако известно, что они относятся к внутрипочечным регуляторным механизмам и их осуществление не требует дополнительных нервных и гумо! ральных влияний со стороны организма.

В дистальных канальцах и собирательных трубочках почки осуществляется, главным образом, реабсорбция воды и ионов, выраженность которой зависит от водно!электролитного ба! ланса организма. Дистальная реабсорбция воды и ионов назы!

477

вается факультативной и контролируется антидиуретическим гормоном, альдостероном, предсердным натрийуретическим гормоном.

Образование антидиуретического гормона (вазопрессина) в гипоталамусе и выброс его в кровь из гипофиза увеличивает! ся при уменьшении содержания воды в организме (дегидрата! ции), снижении артериального давления крови (гипотензии), а также при повышении осмотического давления крови (гиперо! смии). Этот гормон действует на эпителий дистальных каналь! цев и собирательных трубочек почки и вызывает повышение его проницаемости для воды вследствие формирования в ци! топлазме эпителиальных клеток особых белков (аквапори! нов), которые встраиваются в мембраны и формируют каналы для тока воды. Под влиянием антидиуретического гормона происходит увеличение реабсорбции воды, снижение диуреза и повышение концентрации образующейся мочи. Таким обра! зом, антидиуретический гормон способствует сохранению воды в организме.

При снижении выработки антидиуретического гормона (травма, опухоль гипоталамуса) образуется большое количе! ство гипотоничной мочи (несахарный диабет); потеря жидкос! ти с мочой может привести к обезвоживанию организма.

Альдостерон вырабатывается в клубочковой зоне коры надпочечников, действует на эпителиальные клетки дисталь! ных отделов нефрона и собирательных трубочек, вызывает увеличение реабсорбции ионов Na+, воды и повышение секреции ионов К+ (или ионов Н+ при их избыточном содер! жании в организме). Альдостерон является частью ренин! ангиотензин!альдостероновой системы (функции которой рас! смотрены ранее).

Предсердный натрийуретический гормон образуется мио! цитами предсердий при их растяжении избыточным объемом крови, то есть при гиперволемии. Под влиянием этого гормона происходит увеличение клубочковой фильтрации и уменьше! ние реабсорбции ионов Na+ и воды в дистальных отделах неф! рона, вследствие чего происходит усиление процесса мочеоб! разования и выведение из организма избытка воды. Кроме то! го, этот гормон снижает продукцию ренина и альдостерона, что дополнительно тормозит дистальную реабсорбцию ионов Na+ и воды.

478

14.5. Объем, состав и свойства мочи

Объем выделяемой мочи (диурез) при обычном водном режиме составляет 1–1,5 л в сутки, однако этот показатель может колебаться в широких пределах в зависимости от ряда условий. Диурез зависит также от температуры окружающей среды (при ее повышении он уменьшается вследствие усиле! ния потоотделения), времени суток (ночью во время сна диурез значительно снижается). Минимальный суточный объем мочи, достаточный для выведения азотсодержащих продуктов обме! на веществ, составляет около 400 мл (олигурия). Выведение более 2 л мочи в сутки при обычном питьевом режиме называ! ется полиурией.

В состав мочи входят различные минеральные и низкомо! лекулярные органические вещества: электролиты (ионов Na+, K+, Ca2+, Cl– и др.), конечные продукты белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин, аммиак), продукты гниения белков в кишечнике (фенол, индол, скатол), пигменты (уробилин и урохром) и ряд продуктов обмена.

Для исследования состава и физико!химических свойств обычно используют свежевыделенную мочу из утренней пор! ции, собранную после тщательного туалета наружных половых органов. При проведении общего анализа мочи определяют ее цвет, прозрачность, реакцию (рН), относительную плотность, наличие и концентрацию в моче глюкозы, белка, других ве! ществ. Проводят также микроскопическое исследование осад! ка мочи на наличие форменных элементов крови, клеток эпи! телия мочевых путей, солей и бактерий.

Цвет мочи зависит от наличия и концентрации в ней пиг! ментов, главным образом, урохрома. Пигменты образуются из билирубина желчи в кишечнике, где подвергаются частичному всасыванию в кровь и выделяются почками в составе мочи. У здорового человека свежевыделенная моча обычно прозрач! ная, соломенно!желтого или оранжево!желтого цвета. При олигурии окраска мочи более интенсивная из!за высокой кон! центрации в ней различных веществ и пигментов.

Реакция мочи (рН) определяется концентрацией в ней сво! бодных ионов Н+. В физиологических условиях рН мочи может изменяться в широких пределах: от 4,5 до 8,0, что связано со способностью почек поддерживать постоянство концентрации ионов Н+ в крови. При обычном питании с преимущественным

479

потреблением белков животного происхождения (мясная пища) реакция мочи, как правило, кислая. При питании растительной пищей моча обычно имеет щелочную реакцию.

Относительная плотность мочи в течение суток может колебаться в широких пределах – от 1,003–1,005 до 1,020– 1,030, что зависит от количества выпитой жидкости и диуреза.

Вфизиологических условиях глюкоза в моче обычно от! сутствует, а белок может содержаться в незначительном коли! честве (не более 100 мг в суточном объеме мочи). При различ! ных патологических состояниях в моче появляются глюкоза (глюкозурия), белок (протеинурия), ацетон, билирубин, желчные кислоты.

Вмоче здорового человека при микроскопии осадка можно обнаружить не более 3–4 лейкоцитов в поле зрения у мужчин

ине более 4–6 – у женщин. Эритроциты в осадке мочи в нор! ме не обнаруживаются (допускается наличие единичных эрит! роцитов в препарате). При различных заболеваниях почек и мочевыводящих путей в моче увеличивается содержание лей! коцитов (пиурия) и эритроцитов (гематурия).

Часто в осадке мочи выявляются эпителиальные клетки из различных отделов мочевыводящего тракта. Обнаружение бактерий в моче (бактериурия) может быть связано с ее вне! шним загрязнением либо с инфекционными заболеваниями почек и мочевыводящих путей. Наличие в осадке мочи различ! ных солей может иметь место при мочекаменной болезни. При этом фосфаты придают осадку мочи беловатый цвет, ураты – розовый, мочевая кислота выпадает в виде кристаллического осадка кирпично!красного цвета.

14.6. Мочевыделение и мочеиспускание

Моча, образующаяся в канальцах нефронов, по выводным протокам поступает в почечную лоханку. Мышечная стенка лоханки способна периодически сокращаться, в результате че! го порция мочи продвигается в мочеточник. Движение мочи в мочеточниках по направлению к мочевому пузырю происходит вследствие перистальтических сокращений гладких мышц их стенок. Мочеточники входят в мочевой пузырь в косом направ! лении, вследствие чего образуются своеобразные клапаны, препятствующие обратному выходу мочи в мочеточники при сокращении мочевого пузыря.

480