Na⁺

Na⁺

просвет

сосуда

котранспорт

просвет канальца

Na⁺

Na⁺

антипорт

H⁺

H⁺

Na⁺, К⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^- облегченная диффузия (канальцевая диффузия, селективная для каждого иона )

Na⁺

Н₂О движется вслед за катионами и анионами (это простая диффузия через мембрану)

клетка

канальцевого

эпителия

Мочевина, гормоны, мочевая кислота, креатин (простая диффузия)



активный

K⁺

Na⁺

транспорт

Na⁺

H⁺

активный

H⁺

активный транспорт



Na⁺

транспорт

Na⁺

активный

HCO^-₃



HCO^-₃

транспорт

Cl^-

Cl^-

У здоровых людей белок в первичной моче полностью отсутствует, так как поры фильтрующей мембраны слишком малы, и не пропускают высокомолекулярные соединения.

Однако, фильтрующая мембрана – динамическая структура, и при определённых обстоятельствах размер её пор может изменяться. Например, при выполнении здоровым человеком тяжёлой работы, белок может появляться в моче.

Профильтровавшийся белок из ультрафильтрата плазмы в извитых канальцах реабсорбируется по механизму пиноцитоза.

Мочевая кислота у здоровых людей выводится в количестве примерно 10% от профильтровавшейся, в норме 90% её реабсорбируется путём простой диффузии (диффундирует сквозь биполярный слой).

Мочевина химически инертна. Она легко фильтруется и легко абсорбируется путём простой диффузии до 70%. Однако в норме концентрация мочевины в моче обусловлена реабсорбцией воды и уменьшением объёма ультрафильтрата.

Вода покидает просвет проксимального канальца пассивно. Она уходит вслед за солями по механизму простой диффузии (диффундирует сквозь биполярный слой).

Жидкость, образовавшаяся после реабсорбции – вторичная моча, направляющаяся в почечную лоханку. Далее в нижних отделах извитых проксимальных канальцев начинается процесс секреции некоторых веществ. Благодаря активной секреции из организма удаляются лекарственые препараты, креатинин, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, органические кислоты (оксалаты, ураты, фосфаты), NH³, Mg²⁺, Cl^-, НСО^3-, НSO₄^2-, мочевая кислота, желчные кислоты, стеркабилиноген, животный индикан, продукты конъюгации гормонов, гиппуровая кислота.

В процессе секреции принимают участие различные виды транспорта: облегчённая диффузия, простая диффузия, активный транспорт, как и при реабсорбции, только процесс направлен в сторону просвета проксимального канальца нефрона.

дистальный извитой каналец

Принцип противотока (противоточно поворотный механизм)

восходящий отдел

собирательная трубка

нисходящий отдел

петля Генле

вершина петли Генле

проксимальный извитой каналец

1. Противоточно - поворотный механизм.

2. Процесс концентрирования мочи.

3. Почечные механизмы поддержания кислотно-основного состояния плазмы крови.

4. Общие свойства мочи.

5. Клиренс- коэффициент очищения.

Шпилькообразная форма петли Генле с движением жидкости в противопо-ложных направлениях по лежащим рядом нисходящему и восходящему ко-ленам создаёт структурную основу концентрированию мочи по принципу противоточного умножения. Na+ и Cl- перекачиваются из восходящего коле-на петли Генле в нисходящее (симпорт), поэтому концентрация канальцевой жидкости в нисходящем колене всё более повышается. Мембрана между двумя коленами водонепроницаема, поэтому происходит разведение раствора в восходящем колене, и его концентрирование в нисходящем. Поступающий в нисходящее колено изотонический раствор, по мере продвижения к вершине петли Генле становится более гипертоническим! На каждом уровне между двумя коленами существует лишь небольшая горизонтальная разность концентраций, и в восходящем колене натриевый насос может работать поэтапно. Однако за счёт противотока эти отдельные эффекты умножаются, создавая очень большую вертикальную разность концентраций между основанием и вершиной петли Генле. Такой градиент важен для окончательного концентрирования мочи. Из восходящего колена в дистальный извитой каналец поступает гипертонический раствор. Здесь он за счёт осмоса теряет воду, и становится изотоническим (сначала симпорт NaCl альдостерон, за ним Н₂О АДГ), причём объём жидкости наполовину уменьшается. При прохождении раствора по собирательной трубочке к вершине сосочка вода продолжает удаляться по градиенту осмотического давления, поскольку окружающая среда становится всё более гипертонической по отношению к раствору. Здесь, как в дистальном извитом канальце, водонепроницаемость стенки регулируется АДГ (он стимулирует синтез канальных белков аквапоринов для H₂O через цАМФ). Количество АДГ определяет концентрацию и объём мочи, покидающей почку в вершине сосочка.

Процесс концентрирования мочи

дистальный

каналец

мочевина

мочевина

мочевина

Петля Генле

осмотическая потеря H₂O в результате поступления мочевины в межклеточное пространство

Cl^-

Na

восходящий отдел

нисходящий отдел

проницаемость возрастает

Остаток 20%

Na⁺, Cl^-

Н₂О

Нижний сегмент собирательной трубочки

Верхний сегмент собирательной трубочки

Н₂О

Трубочка относительно непроницаема для мочевины

Н₂О

толстый

нисходящий сегмент петли

Остаток

50%

вначале Na⁺, Cl^-

затем Н₂О

толстый восходящий сегмент петли

глю, НСО₃^-, Ca, Mg,

HPO₄^2-, Cl, H₂O, ак. и др.

Остаток 100%

Корковый слой

вершина сосочка

проксимальный

каналец

Мозговой слой

наружная часть мозгового слоя

внутренняя часть мозгового слоя

Выделяемая моча – концентрированный раствор главным образом мочевины, а не NaCl. Прямые сосуды хорошо проникаемые для Na⁺ и Cl^-, мочевины, Н₂О, составляют вместе с межклеточным пространством единый жидкостный копартмент. Вслед за NaCl, выкачиваемым из толстого сегмента восходящего колена петли Генле, в межклеточное пространство из нисходящего колена петли Генле (простая диффузия), и соседних собирательных трубочек устремляется вода (облегчённая диффузия, которая регулируется АДГ). Верхний сегмент собирательной трубочки непроницаем для мочевины, поэтому её концентрация в нижнем сегменте собирательной трубочки сильно повышается.

Этот сегмент собирательной трубочки проницаем для мочевины, и она диффундирует в межклеточное пространство вокруг тонкой части нисходящего и восходящего участка петли Генле. Нахождение мочевины в межклеточном пространстве вокруг тонкой части нисходящего отдела петли Генле обеспечивает осмотическую потерю воды из тонкой части нисходящего отдела (простая диффузия). Тонкая часть исходящего колена непроницаема для NaCl, и его концентрация постепенно повышается к вершине петли Генле. В тонком сегменте восходящего колена жидкость попадает в противоположные по проницаемости условия: здесь проницаемость низка для воды, и высока для NaCl и мочевины. По градиенту концентрации NaCl диффундирует из петли Генле (симпорт), а мочевина попадает в НCl. У толстого сегмента восходящего колена низкая проницаемость для мочевины, как и у дистального извитого канальца и верхнего сегмента собирательной трубочки, в которых под влиянием АДГ реабсорбируется вода (облегчённая диффузия – аквапорины). Таким образом, концентрация мочевины непрерывно повышается и она замещает NaCl, который интенсивно реабсорбируется в дистальной части под действием альдостерона. За NaCl, реабсорбируется вода. Дистальный каналец непроницаем для мочевины, и она далее попадает в верхний сегмент собирательной трубочки, который также не проницаем для мочевины, но проницаем для воды, которая там реабсорбируется (облегчённая диффузия – аквапорины). Концентрация мочевины повышается к вершине петли Генле, так как мочевина поступает туда из нижнего сегмента собирательной трубочки.

Круговорот мочевины способствует её удержанию в мозговом слое почки и создаёт высокую осмолярность.

Итак, концентрирование мочи, выводимой почками, осуществляется осмотическим путём за счёт транспорта NaCl, но сам NaCl замещается мочевиной, которая выводится растворённой в минимальном объёме воды.

Почечные механизмы поддержания кислотно - основного состояния плазмы крови (в процессе подкисления мочи).

Почки регулируют кислотно - основное состояние, осуществляя активную экскрецию Н⁺ протонов.

Из крови в клетки дистального отдела поступает СО₂ (простая диффузия), который реагирует с Н₂О с образованием Н₂СО₃ под действием Е – карбо-ангидразы. Н₂СО₃ диссоциирует на Н⁺ и НСО^3-. НСО^3- системой активного транспорта в обмен на Cl^- переносится в плазму, для поддержания работы бикарбонатной буферной системы крови (бикарбонатный механизм под-кисления мочи).

Клетки дистального отдела нефроны (извитого канальца и собирательных трубочек) переносят Н⁺ в просвет канальца мочу. Секреция протона Н⁺ идёт по механизму активного транспорта в обмен на Na⁺. Н⁺ в просвете дистального отдела канальца реагирует с NH₃ с образованием NH₄⁺. Источником NH₃, который поступает в просвет дистального канальца является глутамин и глутаминовая кислота (процесс гидролитического расщепления глутамина и непрямого окислительного дезаминирования глутаминовой кислоты в клетках дистального отдела). Это аммиачный механизм подкисления мочи.

Клеткой дистального канальца в просвет секретируется НРО₄^2- с Na⁺ ме-ханизмом симпорта. НРО₄^2- протонируется с образованием Н₂РО₄^-. Соотно-шение в моче Н₂РО₄^- = 50 НРО₄^2- это фосфатный механизм подкисления мочи.

Моча

Клетка дистального отдела

Кровь

50

1

Н₂РО^-₄

Н₂РО^-₄

9

Н₂РО^-₄

1

4

=

НРО₄^2-

=

НРО₄^2-

НРО₄^2-

=

1

Затем из ионов образуются соли Na⁺, фосфатов, аммония, хлоридов, гидросульфатов.

Клетка дистального канальца

Процесс подкисления мочи

венозная кровь

Канальцевая моча

НРО₄^2-

НРО₄^2-

НРО₄^2-

НРО₄^2-

НРО₄^2-/ Н₂РО₄^-

это продукт

расщепления белков

НSО₄^-

НSО₄^-

Na⁺

НSО₄^-

Na⁺

Na⁺

Na⁺

Na₂НРО₄/NaН₂РО₄

фосфатный механизм

симпорт

симпорт

Na⁺

Na⁺

Na⁺

НSО₄^-

Na⁺

Na⁺

Cl^-

Cl^-

Cl^-

Cl^-

Na⁺

Cl^-

Na⁺

Na⁺

HCO₃^- +Н⁺



активный

транспорт

Cl^-

Cl^-

ε карбоангидраза

H₂CO₃

H⁺

H⁺

активный

транспорт

HCO₃^-

HCO₃^-



Na⁺

^{часть закачивается назад}

^{в клетку}

бикарбонатный механизм

CO₂+H₂O

Na⁺

HSO₄^-

Cl^-

CO_{2 2}

простая

диффузия

CO₂

S-метаболизма

K⁺

K ⁺



Na⁺

Na⁺

непрямое окислительное дезаминирование

симпорт

Na⁺

Na⁺

аммонийный

механизм

NH₃ + H⁺

NH₃

3АТФ

НАДН +Н⁺

NH3 30%

 кг

АК

АК

 кето

NH₄⁺

НАД⁺

H₂O

глут к

спонтанный

гидр

NH₄⁺Cl^-

NH₄⁺HSO₄^-

КГ

иминоглут.

к-та

ε-глутамат ДГ

глут. кисл.

ε-глутаминаза

унипорт

NH₃ 70%

H₂O

НАДН+Н⁺

НАД⁺

H₂O

NH₃

глутамин

глутамин

прямое окислительное дезаминирование

Общие свойства мочи Суточный объём мочи в норме 1,2 1,5,1,7л и зависит от поступающей в орга-низм человека жидкости. Полиурия – повышение суточного объёма мочи. Наблюдается при сахарном и несахарном диабете, хроническом нефрите, пиелонефрите, при избыточном употреблении жидкости. Олигурия – снижение суточного объёма мочи менее 0,5л. Наблюдается при остром диффузном нефрите, мочекаменной болезни (обтурация камнем), от-равлении солями тяжёлых металлов, употреблении малых количеств жидкос-ти. Анурия – прекращение выделения мочи. Наблюдается при поражении почек вследствие отравления, чаще NHз. Цвет мочи в норме соломенно – жёлтый, обусловлен пигментом стеркабили-ногеном (старое название уробилиноген). При патологии наблюдается: Красный цвет мочи при: гематурии, гемоглобин урии (камни в почках), гломерулонефрите, травме, употреблении лекарств. Коричневый цвет мочи при: высокой концентрации стеркабилиногена и билирубина (при заболеваниях печени), а также гомогентизиновой кислоты (алкаптонурия при нарушении обмена тирозина). Зелёный цвет мочи при употреблении лекарств и повышении концентрации индоксил серной кислоты (животного индикана), которая разлагается с образованием индиго – зелёный цвет. Повышение животного индикана отмечается при повышении гниения белков в кишечнике, кишечной непроходимости, брюшном тифе. Прозрачность мочи в норме полная. Мутность обусловлена наличием в моче белка, клеточных элементов, бактерий, слизи, осадка. Плотность мочи в норме колеблется в пределах: 1018 – 1022 в течение суток. Это означает, что в сутки с мочой выделяется от 50 до 70 граммов плотных веществ. Расчёт плотности 22* 2,6=57,2., где 22 две последние цифры из оп-ределённой относительной плотности, а 2,6 - коэффициент. Повышение и понижение плотности мочи в течение суток, то есть её кон-центрирование и разведение необходимо для поддержания постоянства осмо-тического давления крови. Изостенурия – выделение мочи с постоянно низкой плотностью (1010), что наблюдается при острой почечной недостаточности, несахарном диабете. Высокая плотность (более 1025) отмечается при сахарном диабете, из – за высокой концентрации глюкозы, при хроническом пиелонефрите. Нормальные осадки мочи образуются при её стоянии: 1. Хлопьевидный из белков, мукопротеидов, эпителиальных мочевыводящих путей. 2. Состоящий из оксалатов, уратов (солей щавелевой и мочевой кислот). рН мочи в норме при смешанном питании находится в диапазоне 5,5 – 6,5. Снижение рН мочи наблюдается при употреблении животной пищи, сахар-ном диабете, подагре, голодании. В этих условиях к нормальным компонен-там мочи добавляются органические кислоты, кетоновые тела, высокие концентрации мочевой кислоты. Повышение рН мочи (щёлочная) происходит при: употреблении раститель-ной пищи, при хронических бактериальных инфекциях, так как микрооганиз-мы гидролизуют мочевину с образованием NHз, которые подщелачивают мочу в мочевом пузыре или лоханках. Вследствие этого формируются осадки из трудно растворимых солей кальция и магния, и образуются камни. Избыточное выделение Са2+ с мочой способствует образованию камней независимо от причин, вызывающих гиперкальцийемию. Клиренс – коэффициент ограничения Для количественной характеристики выделения различных веществ с мочой служит понятие клиренс, или очищение. Клиренс – выраженное в миллилитрах количество плазмы крови, которое при прохождении через почки очищается от какого – либо вещества в течение минуты. Величину клиренса рассчитывают по формуле, измерив концентрацию данного вещества в плазме крови и моче: С=U*V Р, где С – клиренс (мл/мин) U – концентрация вещества в моче V – минутный диурез (мл/мин) (или суточный объём мочи) Р – концентрация исследуемого вещества в плазме Почки человека вырабатывают в минуту фильтрат из 120 мл плазмы, поэто-му если величина клиренса какого – либо вещества меньше этой величины, значит оно реабсорбируется то есть всасывается из фильтрата. Наоборот, уве-личение величины клиренса свидетельствует о секреции этого вещества в просвет нефрона. Таким образом величина клубочковой фильтрации равна клиренсу вещества, которое не реабсорбируется, и не секретируется в канальцах нефрона. Таким веществом является креатинин, который имеет максимально высокий кли-ренс из всех известных веществ Пример: Рассчитать суточный диурез по эндогенному креатинину: С=1,02 литра U=8 ммоль/л – концентрация креатинина в моче Р =0,18 ммоль/л– концентрация креатинина в плазме В норме Cкре=120 мл/мин С= V*U/ P По механизму, в результате которого вещества оказываются в моче, их можно разделить на несколько групп: 1. Фильтруемые - попадают в мочу путём фильтрации в клубочках (креатинин, мочевина, инулин, углевод, похожий на глюкозу – интакт-ное соединение). 2. Реабсорбируемые и секретируемые, главным образом электролиты, выведение которых подвержено регуляции. 3. Секретируемые – органические кислоты и основания, попадающие в мо-чу путём секреции в проксимальном канальце. 4. Продуцируемые в почках – NHз. Он попадает в мочу из канальцевых клеток. А также некоторые ферменты. 5. Реабсорбируемые – вещества, которые в норме практически полностью реабсорбируются из ультрафильтрата в проксимальных канальцах (са-хара, аминокислоты). Вещества первых четырёх групп называют беспороговыми, поскольку их присутствие в моче не связано с определённой концентрацией в крови. Вещества пятой группы именуются пороговыми, поскольку при неповреждённых почках они появляются в моче лишь тогда, когда концентрация их в крови превышает определённую величину - порог, который обусловлен функциональными возможностями механизма реабсорбции. Обнаружение порогового вещества служит признаком заболевания. Каждой из пяти групп, содержащихся в моче веществ, свойственен опреде-лённый диапазон клиренса: Для 1 группы фильтруемых веществ клиренс соответствует величине клубочковой фильтрации. Для 2 группы клиренс непостоянен и зависит от физиологического сос- тояния организма. У 3 группы клиренс всегда больше величины фильтрации и может приближаться к размеру кровотока. К 4 группе понятие клиренс неприменимо, поскольку в плазме их нет. Вещества 5 группы в моче здоровых людей