Нефроны

В каждой почке человека содержится до 1,3 млн. нефронов, а по некоторым данным — до 4 млн. Длина каждого нефрона, если его развернуть, составляет 50—75 мм, а общая длина всех нефронов достигает 120 км.

Нефрон начинается с почечного тельца (мальпигиева тельца), которое содержит клубо­чек кровеносных капилляров, окруженный двустенной капсулой Шумлянского-Боумена. Затем идет проксимальный извитой канадец, петля Генле и дистальный извитой канадец, впадающий в собирательную трубку.

Почечный клубочек представляет собой скопление капилляров, в которое кровь посту­пает по приносящей артериоле и оттекает по выносящей. Каждый капилляр покрыт эпите­лием, который получил название висцерального листка боуменовой капсулы, или гломерулярного эпителия. Наружная стенка почечного тельца образована париетальным листком боуменовой капсулы (капсулярным эпителием). Диаметр почечного тельца варьирует от 150 до 250мкм.

Диаметр приносящей артериолы значительно больше, чем выносящей. Мышечная стен­ка у приносящей артериолы выражена лучше, чем у выносящей. Это указывает на возмож­ность регуляции просвета приносящей артериолы.

Вблизи от приносящей и выносящей артериол располагается дистальный извитой кана­дец. Эта часть нефрона очень плотно прилегает к корню клубочка и имеет ряд особеннос­тей морфологического характера — особое строение эпителиальных клеток нефрона. Этот участок играет важную роль в процессах регуляции функции почки и получил название плотного пятна. Он очень тесно контактирует с приносящей артериолой. В стенке принося­щей артериолы располагаются особые гладкомышечные клетки, которые получили назва­ние юкстагломерулярных клеток. Они содержат гранулы ренина. Оказалось, что сами эти клетки способны реагировать на изменение кровяного давления в приносящей артериоле (являются своеобразными барорецепторами). Так, если давление в приносящей артериоле возрастает, то продукция ренина снижается, а при уменьшении давления — наоборот, про­дукция ренина увеличивается. Ренин вызывает образование ангиотензина-1, который в по­следующем превращается в ангиотензин-П и повышает системное кровяное давление и, тем самым, увеличивает кровоток через почечные клубочки. Продукция ренина также регули­руется плотным пятном: если много фильтрата находится в восходящей части петли Генле (т. е. в области плотного пятна), и если в нем содержится много хлористого натрия, то

371

происходит торможение секреции ренина. Известно также, что юкстагломерулярные клет­ки снабжаются симпатическими волокнами и содержат бета- и альфа-адренорецепторы. За счет взаимодействия с бета-адренорецепторами норадреналина или адреналина секреция ренина возрастает, а за счет взаимодействия с альфа-адренорецепторами секреция ренина тормозится. Простагландины типа ПГИ2 (простациклин), ПГЕ3, 13, 14 - дигидро ПГЕ2, а также арахидоновая кислота стимулируют продукцию ренина, а ингибиторы синтеза простагландинов, например, салицилаты, уменьшают продукцию ренина.

Не исключено, что юкстагломерулярные клетки помимо ренина продуцируют эритропоэтин или его предшественник.

Различают несколько типов нефронов: суперфициальные, или поверхностные, интракор-тикальные и юкстамедулярные. Корковые нефроны почти целиком располагаются в кор­ковой части почки, и лишь их петли Генле спускаются на небольшую глубину в мозговое вещество. Юкстамедулярные нефроны, в основном, располагаются в наружном мозговом слое, их петли Генле глубоко опускаются внутрь мозгового слоя. Корковые нефроны снабжаются капиллярами, идущими от выносящей артериолы. Юкстамедулярные нефроны снабжаются капиллярами, которые спускаются в мозговое вещество почки в виде прямых пе­тель (они играют важную роль в создании осмотически активной среды в интерстиции моз­гового вещества, что имеет значение для механизма концентрации мочи). При краш-синдроме (синдром раздавливания, который возникает у человека при авариях, землетрясениях, при завалах, размозжении тканей) в крови появляются биологически активные вещества,, которые, в основном, спазмируют артериолы корковых нефронов и не влияют на артериолн юкстамедулярных нефронов, в результате чего почти вся кровь, поступающая к почкам, в этой ситуации идет через юкстамедулярные нефроны, которые, однако, не столь эффектив­ны, как корковые (суперфициальные и внутрикорковые), и поэтому возникает анурия.

ПОЧЕЧНЫЙ КРОВОТОК И МЕХАНИЗМЫ ЕГО РЕГУЛЯЦИИ

За минуту через почки проходит около 1200 мл крови или в расчете на 100 г массы почки — 400 мл крови в минуту. Это самый большой удельный кровоток в организме, пре­вышающий, например, кровоток в печени в 4 раза. Естественно, такая интенсивность кровотока обусловлена не только высокой потребностью почки в кислороде, но и функцией почки: для образования мочи необходимо провести фильтрацию, объем которой достиг» 150—180 л/сутки. Это может быть обеспечено лишь в том случае, если за сутки через почки будет проходить примерно 1,2 л х 1440 минут = 1728 литров крови за сутки.

Почечный кровоток принято делить на два типа: корковый кровоток — примерно 80-90% всего почечного кровотока и мозговой кровоток — 10—20% всего кровотока. Корковый кровоток обеспечивает фильтрацию в почечных клубочках, а мозговой кровоток способствует процессу реабсорбции и регуляции осмотически активной среды в интерстиции, что важно для процесса концентрации мочи в собирательных трубках.

Корковый кровоток поддерживается на постоянном уровне, даже если системное дававление варьирует от 70 до 180 мм рт. ст. Это обеспечивается, во-первых, миогенным механизмом: когда давление в почечной артерии повышается и создается угроза значительного повышения коркового кровотока, гладкие мышцы сосудов почки сокращаются и просвет этих сосудов сохраняется постоянным. Наоборот, при падении давления тонус гладких мышц сосудов почки уменьшается, просвет возрастает, поэтому, несмотря на снижение кровяного давления, интенсивность почечного кровотока сохраняется постоянной.

Когда давление в почечных сосудах снижается меньше 70—80 мм рт. ст. и создается угроза для прекращения фильтрации, вступает в регуляцию ренин-ангиотензиновая система: при снижении давления повышается продукция ренина юкстагломерулярными клетками, в результате чего возрастает концентрация ангиотензина-1, а затем ангиотензина-II, который вызывает повышение периферического сопротивления и рост артериального давления, а в конечном итоге — нормализацию кровяного давления в сосудах почки. Ангио-

372

тензин-II одновременно повышает продукцию альдостерона, что способствует реабсорбсорбции натрия и воды и повышению ОЦК, а косвенно — нормализации артериального давления. Одновременно при чрезмерной выработке ангиотензина-П в почках продуцируются простагландины и брадикинин, которые обладают вазодилаторным эффектом, что в конечном итоге препятствует чрезмерному повышению артериального давления и способствует нормализации интенсивности почечного кровотока.

Интенсивность мозгового кровотока, в основном, зависит от величины артериального давления. Поэтому при повышении артериального давления интенсивность мозгового кровотока возрастает. Это приводит к тому, что из интерстиция мозгового слоя начинают вымываться осмотически активные вещества, в результате чего способность почек концентрировать мочу (см. подробнее ниже) резко уменьшается, возрастает диурез.

Оценка коркового кровотока представляет собой важную клиническую задачу. Она решается путем определения коэффициента очищения, или клиренса, для таких веществ как парааминогиппуровая кислота, от которой кровь очищается примерно на 92% при одно­актном прохождении через почки, или йодсодержащес рентгеноконтрастное вещество типа мадраст, от которого при однократном прохождении кровь очищается примерно на 90%. Очищение от этих веществ происходит как за счет процесса фильтрации, так и за счет про­цесса секреции.

Расчет ведется следующим образом: количество вещества (например, ПАГ), перешедшего за минуту в конечную мочу (произведение объема конечной мочи в минуту на концентрацию данного вещества в конечной моче, т. е. V х Uпаг), равно количеству данного вещест­ва, приходящего к почке за одну минуту — произведению объема плазмотока (С) на контрацию ПАГ в плазме (Рпаг), т. е. С х Рпаг. Исходя из этого соотношения, коэффициент очищения для ПАГ равен:

V x Uпаг

С = --------------

Rпаг

Например, концентрация парааминогиппуровой кислоты в плазме крови составляет 0,02 мг/мл; концентрация этой же кислоты в конечной моче — 2,53 мг/мл, объем конечной мочи - 1 мл/мин. В этом случае количество ПАГ, перешедшей за 1 минуту в конечную мочу составляет — 2,53 х 1 мл = 2,53 мг. Следовательно, такое же количество должно подойти к почке с плазмой. С учетом, что концентрация ПАГ в плазме = 0,02 мг/мл, то С = 2,53/0,02 = 126,5 мл/мин. Таков клиренс парааминогиппуровой кислоты, или такое количество плаз­мы освобождается от нее за 1 минуту, и таков объем плазмотока. Если гематокрит, к приме­ру, равен 45%, то в этом случае объем кровотока через почки составляет (123 х 100): 55=230 мл/мин. Этот показатель в конкретном примере свидетельствует о том, что плазмоток и кровоток через корковую часть почки у данного пациента снижены.

КЛУБОНКОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

Гломерулярная фильтрация, или просто фильтрация, — начальный и основной этап об­разования мочи. Скорость фильтрации зависит от эффективного фильтрационного давле­ния, которое определяется согласно известной модели Старлинга, объясняющей процесс фильтрации в капиллярах.

Фильтрация определяется, с одной стороны, величиной гидростатического давления, способствующего выходу жидкости из капилляра, а с другой стороны, величиной онкотического давления, создаваемого растворенными в плазме крупномолекулярными белками, которые препятствуют выходу жидкости из капилляров. Противодействует процессу фильт­рации гидростатическое давление, которое может иметь место за пределами капилляра. В почечных капиллярах клубочка величина гидростатического (капиллярного) давления вследствие близкого расположения почки от брюшной аорты достигает 70 мм рт. ст., вели­чина онкотического давления — в среднем 30 мм рт. ст., а величина гидростатического дав­ления ультрафильтрата плазмы составляет 20 мм рт. ст. Таким образом, эффективное филь-

373

трационное давление составляет 70 — 30 — 20=20 мм рт. ст. Этого давления достаточно, чтобы за 1 минуту образовалось 120 мл ультрафильтрата, или первичной мочи, у мужчин и около 110 мл/мин—у женщин,

При изменении величины гидростатического давления внутри капилляра, онкотического давления или давления ультрафильтрата неизбежно меняется и объем фильтрата. Падение артериального давления приводит к его уменьшению, а повышение артериального давления сопровождается его ростом.

Фильтрация осуществляется через фильтрационную поверхность, которая представлена тремя структурами: 1) эндотелием капилляров, 2) базальной мембраной, 3) эпителиальными клетками висцерального листка капсулы Боумена-Шумлянского (подоцитами).

Эндотелиальные клетки капилляров клубочков приспособлены для процесса фильтрации — здесь имеются огромные поры диаметром до 40—100 нм, которые пропускают практически все крупные частицы крови, включая белки, за исключением форменных элементов крови — эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Основным барьером для фильтрации является базальная мембрана, которая отделяет эндотелиальные клетки капилляров от подоцитов. Базальная мембрана представляет собой трехслойную структуру, толщиной до 300 нм, в которой имеются поры. Их диаметр, вероятно, не превышает 8 нм поэтому частицы, имеющие размер больше 8 нм, не должны проходить через базальную мембрану. Эти поры изнутри содержат анионные локусы, которые препятствуют вхождению в такую пору отрицательно заряженных частиц, в том числе белков, несущих на себе эти частицы.

Дополнительным фильтром служат подоциты — эпителиальные клетки висцерального листка капсулы. Между ножками этих клеток имеются диафрагмы, пронизанные порами. Вероятно, диаметр этих пор тоже не превышает 8 нм, и поры содержат анионы. Все это вместе приводит к тому, что в норме при обычном кровотоке проницаемость белка резко ограничена. Крупные молекулы белка закупоривают поры и за счет наличия на белках ани­онных зарядов не подпускают к порам более мелкие молекулы белка.

374

Таблица 19. Диаметр, молекулярная масса и очищение (в % к инулину)

Вещество	Мол. масса	Диаметр, нм	Очищение, %
инулин	5200	2,96	100
миоглобин	19000	3,76	75
яичный альбумин	43600	5,46	22
гемоглобин	68000	6,36	3
Сывороточный альбумин	69000	7,1	меньше 0,01

Сравним диаметры молекул, проходимость которых для фильтрационного барьера аб­солютная: воды — 0,20 нм, мочевины — 0,32 нм, глюкозы — 0,72 нм.

Если вещество имеет молекулярную массу больше 80000, то оно абсолютно непроходи­мо через фильтрационную поверхность почки в нормальных условиях.

Если пора теряет анионные локусы, что, например, бывает при нефропатиях, нефритах, то она становится проницаемой для многих белков.

Известны вещества, которые способствуют восстановлению анионных локусов на филь-трационной мембране. Таким веществом, например, является гепарин. Есть вещества, ко­торые, наоборот, уменьшают их наличие на фильтрационной поверхности, например, антибиотики.

Итак, в процессе фильтрации вместе со 120—110 мл воды фильтруются все низкомоле- кулярные вещества, которые свободно проходят через фильтрационную поверхность, за исключением большей части белков и форменных элементов крови. Поэтому ультрафильтрат напоминает по концентрации веществ плазму. Так, в плазме и фильтрате концентрация ионов такова: натрий — 140—143 ммоль/л; калий — 4,5; кальций — 2,5; магний — 1; хлор — 165; бикарбонаты — 26; фосфаты — 1,1; сульфаты — 0,5; глюкоза — 5,5; мочевина — 5;

аминокислоты — 2,5—3,5 ммоль/л.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ФИЛЬТРАЦИИ

Оно основано на оценке клиренса, т. е. очищения плазмы от веществ, которые фильтру­ются, но не реабсорбируются и не секретируются. Так ведет себя, например, инулин (поли­мер фруктозы).

Клиренс — это объем плазмы, который целиком очищается почкой от данного вещества за 1 минуту. Если определить клиренс инулина, т. е. объем плазмы, который полностью очищается от инулина, то тем самым будет найден и объем фильтрации, так как именно этот объем уйдет из плазмы. Определение клиренса проводится (как и в отношении пара-аминогиппуровой кислоты) по формуле: С= (концентрация вещества в моче х объем мочи за 1 минуту): концентрация вещества в плазме.

Например, концентрация инулина в плазме крови равна 1,6 мг/мл, концентрация инули­на в моче — 39,5 мг/мл, объем конечной мочи — 5 мл/мин. Тогда клиренс инулина, или объем фильтрации по инулину, будет равен: С = (39,5 ^х 5): 1,6 = 123,4 мл/мин. Сложность определения клубочковой фильтрации по инулину состоит в том, что необходимо некото­рое время, в течение которого собирается моча, поддерживать на постоянном уровне кон­центрацию инулина в плазме, т. е. вводить инулин с определенной скоростью.

Регуляция скорости фильтрации осуществляется за счет поддержания кровяного давле­ния с помощью миогенного механизма, ренин-ангиотензинового, простагландинового и брадикининового механизмов, о чем уже говорилось выше. Известно, что во время болевой реакции объем фильтрации резко уменьшается — возникает болевая анурия. Во время краш-синдрома (синдрома раздавливания) тоже происходит резкое уменьшение образования мочи.

375

Все это указывает на то, что симпатические влияния, другие факторы могут резко снижать величину клубочкового кровотока и тем самым уменьшать объем фильтрации. Так как поч­ки участвуют в регуляции системного кровотока, в том числе в процессах перераспределе­ния, то анурия может возникать при очень интенсивной мышечной работе, при высокой температуре среды, когда большая часть крови оттекает в кожные покровы.

Значительное снижение фильтрации может иметь место при эмоциональных напряже­ниях как результат спазма сосудов почки.

РЕАБСОРБЦИЯ В ПОЧЕЧНЫХ КАНАЛЬЦАХ

Все ценные, необходимые вещества реабсорбируются в почечных канальцах. Так, на­трий реабсорбируется на 99%, калий — на 90%, кальций — на 99%, магний — на 94%, хлор — на 99%, бикарбонаты — на 99%, фосфаты — на 90%, сульфаты — на 69%, глюкоза (если ее содержание не превышает норму) — на 100%, аминокислоты — на 90%, вода — на 99%, мочевина — на 53%. В итоге, объем конечной мочи достигает 1,0—1,5 л в сутки. Основная масса молекул реабсорбируется в проксимальном извитом канальце, и меньше — в петле Генле, в дистальном извитом канальце и собирательных трубках. Реабсорбция веществ осу­ществляется с участием различных механизмов, главным из которых является активный транспорт (первично-активный, вторично-активный, эндоцитоз). Поэтому при нарушении энергообразования реабсорбция многих веществ снижается, что приводит к увеличению диуре­за. Если мощность системы реабсорбции недостаточна для полного реабсорбирования вещест­ва, то тогда это вещество появляется в конечной моче, а вместе с ним — дополнительная пор­ция воды, и таким образом возникает полиурия, или повышение диуреза. В частности, это на­блюдается при повышении уровня глюкозы в крови, в результате чего возникает сахарный диабет, или сахарное мочеизнурение.

Реабсорбция глюкозы. Осуществляется за счет вторично-активного транспорта: на апи­кальной поверхности мембраны имеется переносчик, который обладает большим сродством к глюкозе и ионам натрия. Когда глюкоза и натрий оккупируют этот переносчик, то в силу градиента концентрации для ионов натрия переносчик вместе с глюкозой и натрием пересекает плазматическую мембрану и входит внутрь клетки, где комплекс распадается на составные компоненты. Благодаря этому внутри почечного эпителия создается высокая концентрация глюкозы (больше, чем в плазме, т. е. выше 5,5 ммоль/л), поэтому в дальней­шем по градиенту концентрации глюкоза покидает почечный эпителий, переходит в интерстиций (с участием переносчика за счет облегченной диффузии), а далее — уходит в кровоток. За 1 минуту почки мужчин могут реабсорбировать не более 375 мг глюкозы, а почки

376

женщин — около 300 мг. Поэтому, при повышении концентрации глюкозы в крови, напри­мер, в 3 раза по сравнению с нормой (в норме — 5,5 ммоль/л или 1,2 мг/мл, в данном приме­ре — 16,5 ммоль/л или 3,6 мг/мл) при нормальном объеме фильтрации, равном 120 мл/мин, в фильтрат за 1 минуту будет проходить 120 х 3,6 мг/мл = 432 мг глюкозы в 1 минуту. Так как мощность системы транспорта глюкозы ограничена, то у мужчины в мочу будет пере­ходить 432 - 375 = 57 мг/минуту, а у женщин — 432 - 300 = 132 мг/минуту глюкозы.

Таким образом, в норме глюкоза практически отсутствует в моче (за сутки ее теряется те более 130 мг), а при гипергликемии возникает глюкозурия.

Еще раз следует подчеркнуть, что транспорт глюкозы — процесс активный, энергия на транспорт глюкозы используется на создание натриевого градиента, т. е. для работы натри­евого (натрий-калиевого, натрий-водородного) насоса.

Реабсорбция аминокислот. 90% аминокислот реабсорбируется в канальцах почки. Этот процесс осуществляется с помощью вторично-активного транспорта (энергия — в резуль­тате работы натриевого насоса), в котором имеется, вероятно, 4 различных транспортных системы для переноса аминокислот (см. подробнее «Пищеварение, всасывание аминокис­лот»): 1) для переноса нейтральных аминокислот — валина, фенилаланина, аланина; 2) для переноса основных аминокислот — аргинина, цистина, лизина, орнитина; 3) для реабсорбции иминокислот (пролина, гидроксипролина) и глицина; 4) для переноса дикарбоновых

377

кислот — глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты. Генетические дефекты приводят к тому, что соответствующие аминокислоты не реабсорбируются (и не всасываются в ки­шечнике). Например, при болезни Хартнупа нарушена реабсорбция валина, фенилаланина, аланина, а при синдроме Фанкони нарушен транспорт глутаминовой и аспарагиновой кислот.

Реабсорбция белков. В норме небольшое количество белка (не более 30 мг в минуту) попадает в фильтрат и реабсорбируется. За сутки фильтруется и реабсорбируется 1,8—18 г белка, а с конечной мочой уходит не более 20—75 мг белка в сутки.

Процесс реабсорбции белка осуществляется с помощью пиноцитоза (эндоцитоза) — эпителий почечного канальца активно захватывает белок, образуя вокруг него пиноцитозный пузырек. Войдя в клетку, белок подвергается гидролизу со стороны ферментов лизосом и превращается в аминокислоты, которые выходят в интерстиций и попадают в конеч­ном итоге в кровь. Процесс пиноцитоза (эндоцитоза) активный, требует затраты энергии, которая освобождается при гидролизе АТФ. За 1 минуту с помощью пиноцитоза реабсорби­руется не более 30 мг белка. Поэтому при повышенной фильтрации белка он появляется в конечной моче. Протеинурия считается слабой, если за сутки теряется с мочой до 0,5 г белка, умеренной — при потере до 4 г белка, и тяжелой — когда потери превышают 4 г в сутки. В клинике наблюдались случаи потери белка, превышающие 50 г в сутки.

В физиологических условиях тоже возможна Протеинурия. Например, после тяжелой мышечной работы (маршевая альбуминурия), при переходе из горизонтального в верти­кальное положение (ортостатическая альбуминурия), при повышении венозного давления. При патологии — это имеет место при нефритах, нефропатиях, а также при гиперпротеинемии, например, при миеломной болезни появляется в моче белок Бенс-Джонсона.

Реабсорбция жиров. Вероятно, в силу хорошей жирорастворимости жирные кислоты,з триглицериды, фосфолипиды хорошо реабсорбируются.

Реабсорбция слабых органических кислот и оснований. Многие лекарственные вещества представляют собой либо слабые основания, либо слабые кислоты. Поэтому вопрос о реаб­сорбции слабых оснований и кислот представляет определенный интерес. Установлено, что в ионизированном состоянии слабые основания и слабые кислоты плохо проходят через почечный эпителий, поэтому они не реабсорбируются и выводятся с мочой. Недиссоциированные кислоты и основания в силу концентрирования мочи могут по градиенту концентрации переходить в кровь, т. е. реабсорбироваться. Если моча щелочная, то слабые кислоты ионизируются и поэтому не реабсорбируются. Вот почему при отравлении фенобарбиталом или ацетилсалициловой кислотой (слабыми кислотами) для их быстрого выведения из организма необходимо введение щелочных растворов, например, бикарбоната натрия, что­бы мочу сделать щелочной и перевести кислоты в ионизированное состояние, чтобы способствовать их выделению.

Для слабых щелочей недиссоциируемость возникает в кислой среде, поэтому для усиления выделения щелочей требуется вводить в кровь кислые продукты (закислять мочу).

Реабсорбция мочевины. Мочевине принадлежит важная роль в функции почки, в частности, в механизмах концеитрирования мочи.

Мочевина хорошо фильтруется. Когда моча идет по проксимальному канальцу, то она концентрируется за счет всасывания веществ и концентрация мочевины возрастает, поэтому по градиенту концентрации мочевина частично уходит через эпителий в кровь. Но ско­рость этого процесса невысокая, и поэтому лишь часть мочевины реабсорбируется. Ос­тальная часть мочевины проходит в составе первичной мочи до собирательных трубок. При концентрироваии мочи в собирательных трубках возрастает концентрация мочевины, и она устремляется в интерстиций, создавая здесь примерно 50% осмотического давления. Этот переход во многом зависит от антидиуретического гормона. Из интерстиция в силу градиента концентрации мочевина вновь попадает в восходящую часть петли Генле, и таким образом, совершается так называемый внутрипочечный круговорот мочевины. Следует все-таки подчеркнуть, что организм избавляется от избытка мочевины, так как часть ее покидает почки с мочой.

378

Реабсорбция бикарбонатов. Бикарбонаты хорошо фильтруются и их концентрация в филь­трате составляет 25—28 ммоль/л. Если бы они не реабсорбировались, то организм ежесу­точно терял бы огромное количество бикарбонатов — основного компонента бикарбонатного буфера крови, и потому имел бы место ацидоз. Но в почках предусмотрен механизм реабсорбции бикарбонатов — он сопряжен с процессами регуляции кислотно-щелочного равновесия и потому будет рассмотрен подробнее ниже.

Реабсорбция натрия. Основная часть ионов натрия (до 65%) реабсорбируется в прокси-мальных канальцах, 25% — в петле Генле (восходящая часть), 9% — в дистальных канальцах нефрона и около 1% — в собирательных трубках. Благодаря этому почки почти 99% фильтру­емого натрия возвращают назад. Натрий является ценным ионом — его реабсорбция важна не только для сбережения этого иона, но и для транспорта глюкозы, аминокислот.

Предполагается как минимум 3 механизма активного транспорта натрия; натрий-калие­вый насос, натриевый насос и натрий-водородный насос. Натрий-калиевый насос работает по принципу обмена ионов натрия на ионы калия. Расположен он на базальной части эпите­лия почечного канальца, в результате его активности ионы натрия выносятся из эпителия и в них создается пониженная концентрация натрия, поэтому натрий из просвета канальцев по градиенту концентрации (как правило, вместе с глюкозой или аминокислотой) входит в клетку, а потом из нее выносится в интерстиций и кровь. В обмен на натрий из крови выно­сится (секретируется) калий. Таким образом, реабсорбция натрия частично связана с секре­цией калия. Полагают, что около 40% натрия переносится за счет работы калий-натриевого насоса. Этот насос чувствителен к строфантину К (блокатор насоса) и регулируется альдостероном: под влиянием этого гормона увеличивается синтез белков — компонентов насо­са и возрастает мощность реабсорбции натрия. Полагают, что натрийуретический гормон (атриопептин) угнетает работу этого насоса.

Натрий-водородный насос работает по типу выноса из клетки избыточного содержания

Гов водорода, в результате чего в клетку вносится ион натрия. Натриевый насос изолированно, независимо от ионов калия, совершает выброс на­трия из эпителиальной клетки в интерстиций, откуда натрий поступает в кровь. По мнению Р. Шмидта и Т. Тевса (1996), часть натрия поступает в интерстиций пассивно — вместе с растворителем, который идет из просвета канальца в интерстиций, где создается за счет натрия высокое осмотическое давление.

Помимо участия натрия в транспорте аминокислот и глюкозы, он играет исключитель­но важную роль (вместе с ионами хлора) в создании осмотически активной среды в интер­стиций мозгового слоя почки, через которую проходят петли Генле и собирательные труб­ки. Благодаря этому в почках возможен механизм концентрирования мочи.

Реабсорбция калия. Калий хорошо фильтруется. Если бы не было механизма его реаб­сорбции, то весь калий уходил бы из организма. Почти 90% профильтровавшегося калия реабсорбируется в проксимальном канальце нефрона, 10% — проходит в дистальные части (возможно, эти 10% — результат секреции). Если уровень калия в крови низкий, то в дис­тальных участках нефрона эти 10% полностью реабсорбируются, если же уровень калия выше нормы (больше 4,5 ммоль/л), то эти 10% могут покинуть почку с мочой.

Реабсорбция калия осуществляется, вероятно, с участием калиевого насоса. Предпола­гается, что такой насос расположен на апикальной части эпителия почечного канальца. &креция калия осуществляется за счет работы калий-натриевого насоса, расположенного Ь базальной части эпителиальной клетки.

Альдостерон за счет активации калий-натриевого насоса увеличивает секрецию калия. Инсулин, наоборот, способствует реабсорбции калия.

Реабсорбция кальция. В проксимальном канальце реабсорбируется около 63% всего профильтровавшегося кальция, в петле Генле — 23%, около 11% — в дистальном извитом канальце, 2,8% — в собирательных трубках и лишь 0,2% кальция экскретируется с мочой. Реабсорбция кальция усиливается паратгормоном и тормозится тирокальцитонином.

379

Реабсорбция воды. Вода реабсорбируется пассивно за счет транспорта осмотически ак'тивных веществ: например, при транспорте глюкозы, аминокислот, белков, ионов, в том числе натрия, калия, кальция, хлора. Огромную роль играет осмос: в интерстиции создаются участки высокой осмотической активности, и вода из просвета канальцев устремляется в интерстиций. Основная часть воды реабсорбируется в проксимальных канальцах и в нисходящей части петли Генле, много воды реабсорбируется в собирательных трубках, где этот процесс зависит от двух факторов: а) от осмотического давления в интерстиции и 2) от уровня в крови АДГ и числа рецепторов к АДГ в эпителии собирательных трубок. Если АДГ не продуцируется или секретируется мало, то за сутки потеря воды с мочой может достичь 25 литров. Этот пример показывает мощность реабсорбции воды в собирательных трубках.

При снижении реабсорбции осмотически активных веществ уменьшается и реабсоробция воды, например, при наличии в конечной моче глюкозы вместе с ней уходит и вода. Среди фармакологических средств, предназначенных для повышения суточного диуреза, имеются осмотически активные вещества, например, маннит, мочевина. При отеке мозга, легких внутривенно вводится маннит, вещество, которое фильтруется, но не реабсорбиру­ется, поэтому вместе с ним из организма уходит вода.

СЕКРЕЦИЯ В ПОЧКАХ

Она осуществляется за счет работы специальных механизмов, которые позволяют поч­кам избирательно освобождать кровь от содержащихся в ней ненужных организму веществ. Механизм секреции заключается в том, что секретируемое вещество покидает кровь и идет в интерстиций: здесь, за счет активного транспорта, создается низкая концентрация этого вещества и с помощью этого же механизма секретируемое вещество вводится в эпителий канальца, откуда по градиенту концентрации вещество идет в первичную мочу, т. е. в про­свет канальца. Подобный механизм существует для парааминогиппуровой кислоты (ПАГ). Благодаря этому транспорту удается (вместе с фильтрацией) очищать кровь от параамино­гиппуровой кислоты при однократном ее прохождении через почки, что используется на практике с целью определения величины коркового плазмотока (см. выше). С помощью секреции организм освобождается от слабых кислот и оснований, красителей, лекарствен­ных веществ. Очевидно, подобно иммунологической защите, в процессе эволюции были 'наработаны такие транспортные частицы, которые «тропны» к чужеродным веществам, способствуя их выведению из организма. Секреция — это активный процесс, требующий затраты энергии.

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ РЕАБСОРБЦИИ И СЕКРЕЦИИ В ПОЧКАХ

О процессах реабсорбции и секреции какого-либо вещества можно судить на основания определения его содержания в моче и скорости выведения с мочой. Так, если в моче появля­ется глюкоза или белок, то это свидетельствует о том, что эти вещества недостаточно пол­ностью реабсорбируются. Для определения величины реабсорбции и секреции веществ» необходимо знать следующее.

а) Скорость перехода данного вещества в фильтрат, для чего необходимо знать объем фильтрации и концентрацию данного вещества в фильтрате (в плазме). Например, объем фильтрации по инулину равен 120 мл/мин, а концентрация вещества, например, мочевины, в плазме — 0,13 мг/мл. Следовательно, в фильтрат каждую минуту переходит 120 х 0,13 = 15,бмг/мин.

б) Скорость перехода данного вещества в конечную мочу, для чего надо знать объем конечной мочи (мл/мин) и концентрацию вещества в конечной моче. Например, за 1 минуту образуется 5 мл/мин мочи, а концентрация в ней мочевины равна 1,9 мг/мл, следовательно, за 1 минуту переходит в конечную мочу 9,5 мг мочевины.

380

На основании этих двух значений можно определить скорость реабсорбции или секреции. В примере с мочевиной видно, что из образовавшихся 15,6 мг мочевины (за 1 минуту) В организм покидают 9,5мг мочевины, а остальная часть— 15,6-9,5=6,1 мг/мин мочевины — реабсорбируется.

Второй пример. Концентрация красителя фенолрота в плазме крови составляет 0,04 мг/мл, объем фильтрации по инулину — 120 мл/мин; концентрация фенолрота в конечной моче — 2,4 мг/мл, объем конечной мочи — 5 мл/мин. Тогда: в фильтрат проходит 120 х 0,04 = 4,8 мг/мин, а в конечную мочу — 12 мг/мин. Следовательно, помимо фильтрации, часть фенолрота секретируется, и эта часть составляет 12 — 4,8 = 7,2 мг/мин.

ОСМОТИЧЕСКОЕ РАЗВЕДЕНИЕ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ МОЧИ

В почках предусмотрен механизм, позволяющий регулировать осмотическое давление плазмы крови за счет концентрирования или, наоборот, разведения мочи. Этот механизм получил название — поворотно-противоточно-множительный механизм, который локализован в петле Генле и собирательных трубках. Именно в этой части нефрона происходит изменение осмотической концентрации, или осмотического давления мочи, благодаря чему осуществляется регулирование объема выводимой жидкости и ее осмотического давления. Принцип работы этого механизма заключается в следующем: когда первичная моча проходит по собирательной трубке и направляется в чашечку, а затем в лоханку, из нее выходит вода, благодаря чему резко уменьшается объем конечной мочи, и возрастает концентрация в моче осмотически активных веществ. Если бы этот процесс не происходил, то ежедневно, помимо обычных 1—1,5 л мочи, выделялось еще 20—24 л мочи. Когда первичная моча входит в начальную часть собирательной трубки, ее осмотическое давление составляет примерно 290—300 мосмоль (милиосмоль — это единица концентрации осмотически актив­енных веществ, или единица осмотического давления, например, раствор 140 ммоль хлористого натрия представляет собой 140 мосмоль натрия + 140 мосмоль хлора = 280 мосмоль, а раствор, содержащий 140 ммоль хлористого натрия и 10 ммоль хлористого калия имеет осмолярность, равную 140 + 140 + 10 + 10 = 300 мосмоль/л.). По мере прохождения мочи по собирательной трубке вода покидает трубку и поэтому осмотическое давление (осмолярность мочи) возрастает до 900—1200 мосмоль, т. е. концентрируется в 3—4 раза. Для такого концентрирования необходимо, чтобы в интерстиции по мере приближения трубки к сосочку (по направлению к чашечке) росло осмотическое давление. В этом случае на каждом «этаже» вода будет покидать трубку и моча будет становиться все более концентрированной.

Выход воды из собирательной трубки происходит за счет осмотического давления, которое создается вокруг собирательной трубки в иитерстиции. Это давление обусловлено наличием в интерстиции осмотически активных веществ — ионов натрия, хлора, мочевины. При этом необходимым условием должно быть постепенное повышение концентрации осмотически активных веществ по направлению от наружного слоя к внутреннему слою мозговой части почки. Осмотически активные вещества — натрий и хлор — появляются в интерстиции благодаря работе эпителия восходящей части петли Генле, за счет активного транспорта происходит выход ионов натрия и хлора из первичной мочи, идущей по восходящей части петли Генле. Мочевина появляется в интерстиции благодаря выходу из собирательных трубок за счет градиента концентрации между мочой, находящейся в собирательной трубке, и содержимого интерстиции (см. выше, реабсорбция мочевины). Для того, чтобы из восходящей части петли Генле происходила реабсорбция натрия и ионов хлора, в нисходящей части петли Генле осуществляется выход воды в интерстициальное пространство, где ионы натрия и хлора, вышедшие из восходящей части петли Генле создают осмотически активную среду. Рассмотрим пример. В нисходящую часть петли Генле входит первичная моча, осмолярность которой равна 300 мосмоль/л. По мере продвижения мочи к повороту за счет осмотически активной среды в интерстиции вода из этой порции мочи

381

будет уходить, и постепенно концентрация осмотически активных веществ будет возрастать — 400, 500,600 мосмоль, достигая на вершине петли Генле максимальной концентрации, например, 1200 мосмоль. Затем, поднимаясь по восходящей части петли Генле, эпителий которой не проницаем для воды, но проницаем для ионов натрия и хлора, натрий и хлор за счет разнести концентрации будут выходить в интерстиций (это и необходимо для конечной концентрации мочи в собирательных трубках), поэтому осмолярность первичной мочи по мере подъема ее по восходящей части петли Генле будет снижаться: 1000,900, 800, 700 мосмоль и т. д., а на вершине восходящей части петли Генле осмолярность может стать ниже исходной (например, 200, 100 мосмоль). Когда моча попадает в собирательную трубку, то за счет высокой проницаемости для воды (но не для натрия и хлора), вода будет покидать собирательную трубку, а осмотическая концентрация (осмолярность) будет нарастать на тем большую величину, чем дальше проходит моча.

Итак, восходящая часть петли Генле создает условия для концентрации мочи как в нисходящей части петли Генле, так и в собирательных трубках.

Проницаемость собирательной трубки для воды зависит от уровня в крови вазопрессина (антидиуретического гормона): чем он выше, тем выше проницаемость для воды, тем меньше организм теряет воды, тем концентрированнее моча. И наоборот, когда уровень АДГ в крови снижается, тогда проницаемость для воды падает, и объем выделяемой мочи возрас­тает, а концентрация осмотически активных веществ в моче снижается.

Работа такого механизма позволяет организму тонко регулировать осмотическое давление плазмы крови и других жидкостей — при увеличении осмотического давления крови, увеличивается реабсорбция воды в собирательных трубках, возрастает объем циркулирующей крови, что приводит к нормализации осмотического давления плазмы. Наоборот, при уменьшении осмотического давления почки в большем объеме, чем обычно, выделяют воду, что приводит к нормализации осмотического давления.

Важная роль в процессах концентрирования мочи принадлежит мозговому кровотоку. Если этот кровоток очень интенсивный, то из интерстиция удаляются осмотически активные вещества — натрий, хлор, мочевина. Тем самым снижается способность концентрировать мочу, возрастает диурез. Вот почему при повышении системного артериального давления вследствие роста интенсивности мозгового кровотока снижается концентрация осмотически активных веществ в мозговом слое почки и повышается диурез.

Для того, чтобы сохранить градиент концентрации осмотически активных веществ в мозговом слое (по направлению к внутренней части мозгового слоя он возрастает), капил­ляры мозгового слоя почки располагаются в виде петель, параллельно петлям Генле.

Итак, представленные данные позволяют понять принцип работы поворотно-противоточно-множительной системы: за счет параллельного расположения трубок (нисходящей и восходящей частей петли Генле, собирательной трубки) создается противоток, в результа­те которого умножаются градиенты концентрации осмотически активных веществ.

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КОНЦЕНТРАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧКИ

В клинике широко используется проба Зимницкого — она включает в себя сбор 8 трехчасовых порций мочи при произвольном мочеиспускании, с последующим определением относительной плотности в каждой порции. Снижение относительной максимальной плот­ности мочи в пробе Зимницкого до 1,012 и менее (гипостенурия) или ограничение колеба­ний относительной плотности в пределах 1,008—1,010 (изостенурия) свидетельствует о выраженном нарушении концентрационной способности почек. Одновременно в пробе Зим­ницкого определяется соотношение дневного и ночного диуреза. В норме дневной диурез составляет 2/3—3/4 суточного диуреза.

Для более точного определения функции почек можно определять осмолярность плаз­мы (в норме 275—295 мосмоль) и мочи (в норме — 600—800 мосмоль) и рассчитывать концентрационный коэффициент, т. е. во сколько раз осмолярность мочи выше осмолярности плазмы (норма — 1,8—2,8).

382

Для оценки резервных возможностей почки применяют функциональные пробы, в том числе для оценки концентрационной функции почек используют пробу на сухоедение и пробу с питрессином.

В классической пробе с сухоедением по методике Фольгардта накануне исследования суточное потребление жидкости значительно ограничивают и с 18 час. дня, предшествующего исследованию, а затем в течение суток, т. е. всего 36 часов запрещается употребление жидкости. В порциях мочи, выделяемой в последние 12 час. исследования, относительная плотность (и осмолярность) у здорового человека увеличивается до 1,022—1,040 (т. е. до 1100 мосмоль). Однако этот метод плохо переносят больные и его упростили: прием жидкости прекращают в 12 час. дня, предшествующего исследованию. В день исследования собирают порцию мочи с 6 до 9 час. утра. Относительная плотность в ней должна быть выше 1,026, осмолярность выше 900 мосмоль. Если применить 12-часовую водную депривацию, то осмолярность мочи должна превышать 660 мосмоль, а удельная плотность в ней — 1,024.

Проба с питрессином (вазопрессин-таннат в масле) проводится следующим образом: вечером накануне дня исследования подкожно или внутримышечно вводят 5 единиц питрессина, затем в течение дня определяют относительную плотность и осмолярность мочи. У здорового человека она возрастает до 800—1200 мосмоль, а плотность — до 1,024 и более. Проба может проводиться упрощенно: при введении питрессина вечером для исследования берется утренняя порция мочи, а если его вводят утром (например, в 8.30 час.), то забор мочи проводят днем—с 14.30 до 16.30.

Оценка на разведение: проводят водную нагрузку, однократно или длительно. В класси­ческой пробе Фольгардта на разведение больному натощак в течение 30 минут предлагает­ся выпить не менее 1,5 л воды (или крепкого чая, фруктового сока) из расчета 20—22 г воды на кг массы. Затем в течение 4 часов каждые 30 минут определяют объем выделенной мочи, ее осмолярность и относительную плотность. У здорового человека в течение 4 часов выде­ляется не менее 75% выпитой жидкости, максимальное выделение жидкости наблюдается во 2-й и 3-й получасовые периоды. Относительная плотность снижается до 1,002—1,001, осмолярность падает ниже 100 мосмоль.

РЕГУЛЯЦИЯ ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ КРОВИ

В норме у человека осмотическое давление (осмолярность) крови находится в пределах 290 мосмоль/кг воды. Осморецепторы локализованы в области супраоптического ядра ги­поталамуса, в печени, сердце, почках и других органах. Согласно осморецепторной гипоте­зе Вернея, под влиянием импульсов от осморецепторов при увеличении осмолярности плаз­мы крови происходит выброс АДГ из нейрогипофиза, что приводит к задержке воды в орга­низме за счет повышения реабсорбции воды в собирательных трубках. Такое явление воз­никает, например, при обезвоживании. Если осмолярность возрастает до 295 мосмоль, то происходит максимально возможное выделение АДГ. Для того, чтобы убрать лишний 1 мос­моль, концентрация АДГ должна возрасти в 100 раз. При большом употреблении воды осмо­лярность плазмы снижается (максимум до 280 мосмоль), и продукция АДГ почти прекращает­ся, в результате возрастает диурез и снижается осмолярность мочи. Итак, пределы изменения осмолярности допустимы в среднем от 280 до 295 мосмоль, т. е. всего на 15 мосмоль.

Продукция АДГ достаточно легко может возрастать под влиянием болевого раздраже­ния — наступает болевая анурия, так как АДГ увеличивает реабсорбцию воды в собира­тельных трубках.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБЪЕМА ВНЕКЛЕТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ (ВОЛЮМОРЕГУЛЯЦИЯ)

Волюморецепторы (рецепторы растяжения, реагирующие на изменение ОЦК и интер-стициальной жидкости) локализованы в артериальной и венозной системах — в зонах низ­кого и высокого давления. В стенке левого предсердия имеются волюморецепторы — ре-

383

цепторы растяжения При увеличении притока веноозной крови по легочным венам стенка левого npедсердия растягивается, возбуждая волюмо-рецепторы, в результате чего возникает залп импульсов, идущих по аффе-рентным волокнам вагуса. Эти импульсы достигают сосудистого центра, в резулбтате чего снижается деятедьность сердца и в малый круг идет меньше крови, одновременно они достигают супраоптического ядра гипотала­муса — уменьшается секре­ция АДГ, возрастает диурез, что приводит к нормализа­ции ОЦК. Часть волюморе- цепторов расположена в каротидном синусе и в области дуги аорты. При уменьше­нии артериального давления эти рецепторы возбуждают­ся и повышают секрецию АДГ: в результате ОЦК воз­растаетю Однако, как полагает Ю.В. Наточнин (1982).

аортальные барорецепторы (волюморецепторы) менее чувствительны, чем волюморецеп­торы левого предсердия.

ОЦК также регулируется за счет ренин-ангиотензиновой системы. Когда объем цирку- лирующей крови снижается, уменьшается артериальное давление, это приводит к повышению продукции ренина, что вызывает образование ангиотензина-П, который повышает про­дукцию альдостерона. Это вызывает повышение реабсорбции натрия, а за ним — воды. В итоге объем циркулирующей крови увеличивается.

РЕГУЛЯЦИЯ ИОННОГО СОСТАВА КРОВИ

Концентрация ионов натрия, калия, кальция, хлора, играющих важную роль в организ­ме, должна находиться на постоянном уровне. Это осуществляется за счет почек, гумо­ральных факторов и рецепторов, улавливающих концентрацию ионов плазмы. Существу­ют натриевые, калиевые, кальциевые и, вероятно, хлорные рецепторы, которые располо­жены в печени, возможно, в гипоталамусе и в других структурах, например, в дистальном извитом канальце почки и в макуле денса. Предполагается, что питательные вещества всасываются в желудочно-кишечном тракте, идут через портальную систему. И здесь, в печени, находятся рецепторы, улавливающие поток ионов, поступающих из желудочно-кишечного тракта. Гипоталамические рецепторы улавливают содержание ионов плазмы крови, прошедшей уже через почки и, таким образом, оценивают эффективность работы ионорегулирующих систем почки. Сигналы от рецепторов идут в центры регуляции уров­ня ионов (вероятно, это гипоталамические нейроны), откуда команда поступает к соот­ветствующим железам внутренней секреции. Существует, вероятно, и другой путь регу-

384

ляции — прямой — от рецептора непосредственно к железе, продуцирующей соответст­вующий гормон.

Натрий. Его концентрация в крови поддерживается на уровне 140—143 ммоль/л. При снижении уровня натрия в крови повышается продукция альдостерона (в том числе за счет активации ренин-ангиотензиновой системы), который повышает активность натрий-калие­вого насоса в почечных канальцах и способствует повышению реабсорбции натрия из пер­вичной мочи. При чрезмерном содержании в крови ионов натрия повышается продукция натрийуретического гормона (или атриопептина), который вырабатывается в гипоталамусе и в предсердии. Натрийуретический гормон уменьшает реабсорбцию натрия. Следует так­же учитывать, что при изменении продукции АДГ косвенно меняется и концентрация на­трия в крови. Так, при увеличении продукции АДГ возрастает уровень реабсорбции воды и тем самым уменьшается концентрация в плазме натрия.

Калий. В норме его концентрация в крови удерживается на уровне 4,5 ммоль/л. Под­держание уровня калия в крови осуществляется за счет регуляции процесса секреции: если уровень калия в крови выше нормы, то секреция возрастает, это обусловлено влия­нием альдостерона (он активирует работу натрий-калиевого насоса, повышая реабсорб­цию натрия и увеличивая секрецию калия). Инсулин снижает секрецию калия, увеличи­вая его концентрацию в крови. При ацидозе секреция калия уменьшается (натрий обме­нивается на водород, поэтому калий не секретируется), а при алкалозе, наоборот, секре­ция калия возрастает.

Кальций. Его концентрация поддерживается на уровне 2,5 ммоль/л. Паратгормон уве­личивает реабсорбцию кальция, а тирокальцитонин — снижает. Сигналы к соответствую­щим железам идут от кальциевых рецепторов, находящихся в печени.

Хлор. Его концентрация находится в пределах 100 ммоль/л. Обычно реабсорбция хлори­дов идет вслед за ионами натрия, поэтому при увеличении реабсорбции натрия возрастает и реабсорбция хлора. Но в то же время обнаружено, что экскреция хлора может идти независи­мо от натрия. В регуляции уровня хлоридов в плазме принимает участие альдостерон.