39

3.2.1 Клиническая физиология почек

Общеизвестно, что поддержание постоянства внутрен­ней среды организма обеспечивается рядом функциональ­ных систем и внутренних органов, среди которых почки, система мочеобразования и мочевыделения занимают одно из ведущих мест.

Почки принимают участие в регуляции:

1. объема циркулирующей крови;

2. осмотического давления крови;

3. ионного баланса;

4. кислотно-основного состояния;

5. экскреции конечных продуктов азотистого обмена;

1. экскреции избытка органических веществ, которые поступают в организм с пищей или образуются в процессе метаболизма;

6. уровня АД;

7. эритропоэза;

8. синтеза биологически активных веществ и фермен­тов;

10. метаболизма белков, жиров и углеводов;

11. экскреции экзотоксинов.

Таким образом, разнообразие процессов, в регуляции которых принимают участие почки, обусловливает всю сложность и опасность клинических проявлений, которые возникают при развитии острой почечной недостаточности (ОПН). Ведущими симптомами в клинической картине ОПН являются признаки нарушения выделительной фун­кции почек, которую лишь частично компенсируют другие органы.

Почки — это парный орган бобовидной формы, распо­ложенный в забрюшинном пространстве с обеих сторонпозвоночного столба на уровне Т_XII0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 и L_I-II. Посредине медиального края распо­ложены почечные ворота (hilus rcnaie), через которые проходят кровеносные и лимфатические сосуды, нервы и мочеточник. Правая почка расположена ниже левой. Масса обеих почек в среднем составляет около 300—400 г, при этом мас­са левой почки несколько больше правой.

По структуре и связанной с ней функцией почка является трубчатой желе­зой. Основной структурно-функциональной единицей почки является нефрон. В каждой почке содержится около 1,2—1,3 млн нефронов.

В зависимости от локализации, размера почечных клубочков и длины пе­тель различают суперфициальные (20—30 %), интракортикальные (60—70 %) и юкстамедуллярные (10—15 %) нефроны. Несмотря на некоторые отличия, принципиальная схема строения и функции нефронов одинаковы.

Строение нефрона:

1. почечное, или мальпигиево, тельце;

2. проксимальный извитый каналец;

3. петля Генле (петля нефрона);

4. дистальный извитый каналец;

5. собирательная трубочка.

Начинается нефрон с капсулы Щумлянского— Боумена, в которой располо­жен клубочек капилляров — почечное, или мальпигиево, тельце. Клубочек — это разветвление ветвей приносящей артериолы (vas afferens) на 20—40 капил­ляров, которое собирается в выносящую артериолу (vas efferens). Диаметр приносящей артериолы в два раза превышает диаметр выносящей. После вы­хода из клубочка эфферентная аргериола вновь разветвляется на капилляры, образуя густую сеть вокруг проксимальных и дистальных извитых канальцев. Особенностью кровообращения юкстамедуллярного нефрона является то, что эфферентная артериола не распадается с образованием околоканальцевой ка­пиллярной сети, а образует прямые сосуды, которые располагаются в мозго­вом веществе почки.

Проксимальный извитый каналец начинается от капсулы Шумлянского— Боумена и располагается в корковом веществе почки. Следующая часть неф­рона — петля Генле — состоит из нисходящего и восходящего колен извитого канальца и расположена в мозговом веществе почки.

В корковом (кортикальном) веществе почки продолжается восходящая часть петли Генле, которая переходит в дистальный извитый каналец, превра­щающийся в собирательные трубочки.

В месте контакта дистального канальца с афферентной артериолой распо­лагается группа клеток — так называемое плотное пятно (macula densa), кото­рое входит в состав юкстагломерулярного аппарата (ЮГА).

Состав ЮГА:

• гранулярные клетки — v. afferens (секретируют ренин);

• клетки мезангия клубочка;

• клетки плотного пятна (дистального канальца).

Клетки ЮГА реагируют на степень растяжения афферентной артериолы и уровень концентрации ионов натрия в моче дистального канальца.

Структура кровеносной системы почки подчиняется механизмам ауторегуляции почечного кровотока. Этот процесс обеспечивается наличием двух путей кровообращения в почках: большим (корковым) и малым (юкстамедуллярным). В физиологических условиях 85—90 % крови проходит через корко­вые сосуды и лишь 10—15 % — через юкстамедуллярные. При определенных условиях основная масса крови может циркулировать через юкстамедулляр­ные сосуды — тогда этот путь становится своеобразным шунтом (шунт Труэта, J. Trueta), благодаря чему значительная часть крови не проходит через корко­вое вещество почки, что приводит к ее избирательной ишемизации и возник­новению корковых некрозов почки. Перераспределение кровотока в почках регулируется нервно-рефлекторными и гуморальными механизмами ауторе-гуляции. Таким образом, почки способны поддерживать постоянное давление в капиллярах клубочков даже при значительных колебаниях системного АД (от 90 до 190 мм рт. ст.). При снижении АД менее 70 мм. рт. ст. происходит срыв механизмов ауторегуляции почечного кровотока, вследствие чего уменьшаются_процессы фильтрации в почечных клубочках.

Давление в сосудах почки на разных этапах почечного кровотока изменяется ступенчато. Недавние исследования пока­зали, что фильтрационное давление в ка­пиллярах клубочков составляет около 45 мм рт. ст., т. е. ниже, чем это было при­нято считать ранее (60 мм рт. ст.) (в капиллярах других тканей — 30— 50 мм рт. ст.).

По интенсивности кровоснабжения поч­ки занимают первое место в организме среди других органов. Суммарный кровоток в них составляет 20 — 25 % ударно­го объема сердца. Кровоток в ткани поч­ки из расчета на 100 г ее массы в 4 раза больше, чем в печени и тренированных мышцах, и в 8 раз больше, чем в мышце сердца.

Тонус артериол регулируют гормоны и вазоактивныс субстанции, боль­шинство из которых образуются непосредственно в почке.

Несмотря на наличие систем ауторегуляции почечного кровообращения, во время стрессовых ситуаций кровоток в почках может изменяться до практи­чески полного прекращения, которое сопровождается нарушением процессов мочеобразования.

Согласно современным представлениям, образование конечной мочи яв­ляется результатом 3 основных процессов — фильтрации, реабсорбции и сек­реции.

Процессы фильтрации. Фильтрация воды и низкомолекулярных компо­нентов плазмы крови через клубочковый фильтр обусловлена разностью меж­ду гидростатическим давлением крови в капиллярах клубочка (70 мм рт. ст.), суммой онкотического давления белков плазмы крови (30 мм рт. ст.) и капсулярного давления (20 мм рт. ст.). Эффективное фильтрационное давление (ЭФД), которое определяет скорость клубочковой фильтрации, составляет 20 мм рт. ст. (70 мм рт. ст. — 30 мм рт. ст. — 20 мм рт. ст.) и является необходи­мым условием для обеспечения процессов фильтрации в почках. Площадь об­щей поверхности капилляров клубочка составляет 1,5 м².

Почечный фильтр состоит из 3 уровней: фенестрированного эндотелия ка­пилляров почечного клубочка, базальной мембраны и подоцитов капсулы.

Процесс фильтрации сопровождается избирательной проницаемостью фильтра, которая зависит от размера и заряда веществ. Молекулы радиусом менее 2,5 нм и молекулярной массой менее 5500 кДа (вода, различные ионы, глюкоза, мочевина и др.) свободно проникают через этот барьер, вещества с молекулярной массой 80 000 кДа и более не могут его преодолеть. Отрицательный заряд клеток эндотелия, базальной мембраны и ножек отростков подоцитов также препятствует фильтрации некоторых молекул. Так, например, молекулы альбумина (молекулярная масса — 69 000 Дальтон, радиус — 3,6 нм), которые при физиологических значениях рН среды имеют отрицательный за­ряд, не проходят через почечный фильтр по причине отрицательного заряда, а не размера.

При нормальных условиях в просвет капсулы нефрона проникают: инсу­лин, около 22 % яичного альбумина, 3 % гемоглобина (молекулярная масса — 64 500 Дальтон), менее 0,01 % сывороточного альбумина, 75 % миоглобина. Вариабельность размера пор в клубочках обусловливает проникновение в пер­вичную мочу незначительного количества высокомолекулярных белков даже у здорового человека, при этом прохождение объемных молекул через почеч­ный фильтр зависит не только от размера, но и от конфигурации молекулы и ее пространственного соответствия форме поры.

Таким образом, процесс ультрафильтрации в почках происходит благода­ря ЭФД и проницаемости клубочкового фильтра (высокой — для воды и ио­нов, низкой — для белков), которая зависит от заряда, размера веществ и фор­мы пор.

Скорость клубочковой фильтрации у здорового человека составляет 110 — 120 мл/мин. В течение суток образуется 150—180 л фильтрата, или первичной мочи. Вся плазма крови очищается почками около 60 раз в сутки.

Процессы канальцевой реабсорбции. Следующий этап мочеобразования — это канальцевая реабсорбция, которая происходит во всех отделах нефрона. Механизмы реабсорбции имеют отличия в зависимости от отдела нефрона.

В проксимальном извитом канальце нефрона реабсорбируется 2/3 объема профильтрованной воды, полностью реабсорбируются аминокислоты, глюко­за, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество ионов натрия, гидрокарбоната, хлора и др. В других отделах нефрона всасываются лишь ионы и вода.

Реабсорбция ионов натрия и хлора является наиболее значительным по объему и энергетическим затратам процессом. Таким образом, до петли Генле доходит около 1/3 объема профильтрованной жидкости. В петле Генле меха­низмы реабсорбции воды и ионов натрия и хлора существенно отличаются от таковых в других частях нефрона.

К дистальным извитым канальцам и собирательным трубочкам поступает около 15 % первичного фильтрата, при этом ионы калия не только реабсорби­руются, но и секретируются при его избытке в организме.

Осмотическое концентрирование мочи. В собирательных трубочках осмолярность мочи зависит от проницаемости их стенки для воды (регулируется вазопрессином или антидиуретическим гормоном (АДГ)) и ионов натрия (ре­гулируется альдостероном). Также значительную роль в осмотическом кон­центрировании мочи играет накопление мочевины и ее внутрипочечный кру­гооборот. АДГ повышает проницаемость стенки собирательных трубочек в мозговом веществе почки не только для воды, но и для мочевины, которая диффундирует к нему. Это объясняет уменьшение экскреции мочевины приуменьшении частоты мочеиспусканий. Таким образом, дистальные сегменты нефронов и собирательные трубочки играют основную роль в регуляции объ­ема окончательной мочи и ее осмолярности.

Важную роль в осмотическом концентрировании мочи играют прямые со­суды мозгового вещества почки, которые так же, как канальцы петли Генле, образуют противоточно-множительную систему. Благодаря особенностям их расположения: обеспечивается эффективное кровоснабжение мозгового ве­щества почки, но не происходит вымывание осмотически активных веществ. Значение v. Recta, как противоточного обменника, тем больше, чем медленнее в них кровоток.

Регуляция КОС. Механизм регуляции КОС почками реализуется путем секреции клетками в просвет канальцев ионов водорода с помощью фермента карбоангидразы. Общая экскреция почкой кислот состоит из 3 компонентов: выделения НСО₃^-, титрованных кислот и NH₄⁺. Экскреция ионов калия также тесно связана с регуляцией КОС: алкалоз сопровождается усилением выведе­ния ионов калия с мочой, ацидоз, наоборот, уменьшением.

Процессы канальцевой секреции. Метаболические преобразования бел­ков и нуклеиновых кислот сопровождаются образованием продуктов азотис­того обмена, которые в последующем выводятся почками. Основными из них являются мочевина, мочевая кислота и креатинин. Мочевая кислота фильтру­ется в клубочках, реабсорбируется в канальцах и затем частично секретируется в просвет нефрона. Креатинин, как и мочевина, свободно фильтруется в по­чечных клубочках, но с мочой выводится весь профильтрированный креати­нин, тогда как мочевина частично реабсорбируется в почечных канальцах.

Важной инкреторной функцией почки является синтез эритрогенина, ко­торый преобразует неактивный эритропоэтиноген в эритропоэтин и тем самым стимулирует эритропоэз в костном мозге.

Метаболическая функция почек. Важной функцией почек является их участие в обмене белков, углеводов и липидов. Клетки проксимального ка­нальца нефрона расщепляют белки до аминокислот, которые через базальную плазматическую мембрану транспортируются во внеклеточную жидкость, а затем в кровь, что позволяет поддерживать и восстанавливать в организме аминокислотный фонд.

В почках возможен процесс глюконеогенеза: при продолжительном голо­дании почки способны синтезировать половину от общего количества посту­пающей в кровь глюкозы.

Участие почки в липидном обмене проявляется возможностью включения свободных жирных кислот ее ткани в состав ацилглицерина и фосфолипидов.

Нервная регуляция функции почек. Функция почек, как и других внут­ренних органов, подчинена не только безусловно-рефлекторной регуляции, но также контролируется корой головного мозга. Известно, что прекращение мо­чевыделения при болевом раздражении может реализовываться условно-реф­лекторным путем. Механизм болевой анурии основан на активации гипоталамических центров, вследствие чего стимулируется секреция АДГ нейрогипофизом. Кроме этого, повышается тонус симпатической части автономной нервной системы и усиливается секреция катехоламинов, что приводит к резко­му уменьшению мочеобразования вследствие снижения клубочковой филь­трации и повышения канальцевой реабсорбции воды.

Условно-рефлекторным путем регулируется не только уменьшение, но и увеличение диуреза. Механизм условно-рефлекторной полиурии основан на проведении нервных импульсов от коры головного мозга к гипоталамусу с дальнейшим снижением секреции АДГ.

Нервной регуляции также подчинены функционирование ЮГА, процессы реабсорбции и канальцевой секреции. Афферентные нервные волокна играют существенную роль в реализации рено-ренальных рефлексов.

Процесс мочевыделения

Диурез. При нормальных условиях суточный диурез у человека составляет около 1—1,5 л. Концентрация осмотически активных веществ в моче зависит от диуреза и может варьировать от 50 до 1400 мосмоль/л, что соответствует изменению относительной плотности мочи от 1001 до 1033. Диурез уменьша­ется при значительном потовыделении, повышении температуры тела и окру­жающей среды, во время сна.

Мочевыделение. Наполнение мочевого пузыря сопровождается повышени­ем внутрипузырного давления и растяжениям его стенок, что завершается сложным рефлекторным актом мочеиспускания.

Ведущим фактором, провоцирующим раздражение механорецепторов мо­чевого пузыря, является растяжение его стенок, при этом существенную роль играет скорость наполнения мочевого пузыря: при быстром наполнении импульсация в афферентных волокнах тазового нерва резко повышается. После опорожнения мочевого пузыря напряжение его стенок и импульсация умень­шаются. Первые позывы к мочеиспусканию у взрослого человека возникают при наполнении мочевого пузыря около 150 мл, а усиление нервных импуль­сов происходит при увеличении объема мочи до 300 мл.

Возрастные особенности структуры и функционирования почек. У ново­рожденных почечный кровоток и гломерулярная фильтрация в несколько раз меньше, чем у взрослого человека, и достигают необходимого уровня в возрас­те двух лет. В почках грудного ребенка недостаточно эффективно происходит осмотическое концентрирование мочи, действие АДГ не столь значительно, что связано с незрелостью структурных элементов почек. Значительную роль в низком уровне осмотического концентрирования мочи у детей первых меся­цев жизни играет высокая степень утилизации белков и обусловленная этим низкая концентрация мочевины в крови и моче, в мозговом веществе почки.

Угасание функции почек начинается в возрасте 45—50 лет, что связано со склеротическими процессами в почечных сосудах и постепенной инволюцией почечных клубочков.