Лекция 1 Биохимия выделительной системы

1.Противоточно - поворотный механизм.

2.Процесс концентрирования мочи.

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

4.Общие свойства мочи.

5.Клиренскоэффициент очищения.

Шпилькообразная форма петли Генле с движением жидкости в противоположных направлениях по лежащим рядом нисходящему и восходящему коленам создаёт структурную основу концентрированию мочи по принципу противоточного умножения. Na+ и Clперекачиваются 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.

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 – карбоангидразы. Н2СО3 диссоциирует на Н+ и НСО3-. НСО3- системой активного транспорта в обмен на Cl- переносится в плазму, для поддержания работы бикарбонатной буферной системы крови (бикарбонатный механизм подкисления 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 НРО42- с Na+ механизмом симпорта. НРО42- протонируется с образованием Н2РО4-. Соотношение в моче Н2РО4- = 50 НРО42- это фосфатный механизм подкисления мочи.

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

Процесс подкисления мочи

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 стеркабилиногеном (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 определённой 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, поэтому 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 состояния 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