17.6. Роль почек в поддержании показателей организма

Почки играют важную роль в регуляции ос­мотического давления, объема жидкости в организме, стабилизации АД, ионного соста­ва и кислотно-основного состояния внутрен­ней среды организма.

17.6.1. РЕГУЛЯЦИЯ ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ И ОБЪЕМА ВОДЫ

Осмотическое давление регулируется весьма точно. Отклонение его параметров от нормы (7,6 атм) опасно для жизни. Оно несколько (на 5—30 мосмоль/л) больше в венозной

446

крови вследствие поступления низкомолеку­лярных продуктов метаболизма; в воротной и печеночной венах оно больше примерно на 350 мосмоль/л. Осмотическое давление — это диффузионное давление, обеспечивающее движение растворителя через полупроницае­мую мембрану; измеряется минимальной ве­личиной гидростатического давления, пре­пятствующего движению растворителя в рас­твор через полупроницаемую мембрану. Ос­мотическое давление и объем жидкости регу­лируются с помощью рассмотренных процес­сов регуляции мочеобразовательной функции почки, главным из которых является гормо­нальный. Здесь представим лишь способы включения реакций почки и местные регуля-торные механизмы.

А. Местные механизмы регуляции осмоляр-ности и количества воды в крови.

1. Диффузия и осмос между кровью и тка­ нями организма. Нормализация осмолярнос- ти крови при дегидратации и повышении ос­ мотического давления может произойти в ре­ зультате диффузии осмотически активных частиц в тканевую жидкость и перехода воды в противоположном направлении — из тка­ ней в кровь и лимфу согласно закону осмоса.

2. Образование соединений белков и эрит­ роцитов с катионами, что ведет к уменьше­ нию числа свободных частиц в плазме крови и снижению ее осмотического давления. Это происходит потому, что их концентрация и взаимодействие возрастают вследствие уменьшения объема растворителя — плазмы крови. Следовательно, сама кровь может вы­ полнять роль осмотического буфера.

3. Ускорение всасывания воды из желудоч­ но-кишечного тракта при увеличении осмо- дярности плазмы крови.

В случае поступления избытка воды в кровь и снижения ее осмолярности осмоти­чески активные вещества и вода между кро­вью и тканями перемещаются в обратном на­правлении, а связанные эритроцитами и бел­ками катионы освобождаются. В транскапил­лярном обмене жидкости и ионов особое значение имеют печень и селезенка. В част­ности, в печени может выходить значитель­ное количество воды в лимфатические сосу­ды, задерживаться Na⁺. Что касается селезен­ки, то при ее удалении в эксперименте содер­жание Са^г+ и Na⁺ в сыворотке крови повы­шается, а в мышцах и коже снижается, при введении животным экстрактов из селезенки восстанавливается исходное содержание ионов. При небольших сдвигах осмотическо­го давления может оказаться достаточно местных регуляторных механизмов. Следует

заметить, что местные механизмы регуляции осмолярности и объема жидкости крови в выведении ионов и воды из организма не участвуют.

Б. Регуляция осмолярности и объема воды посредством изменения интенсивности выве­дения. Во-первых, это может осуществляться с помощью изменения скорости клубочковой фильтрации, что может наблюдаться при из­менении фильтрационного давления, кото­рое определяется в основном артериальным давлением. Однако этот механизм сущест­венной роли не играет, так как колебания ар­териального давления в пределах 80—180 мм рт.ст. практически не влияют на скорость клубочковой фильтрации; за пределами этих границ давления скорость клубочковой фильтрации может существенно изменяться. Так, при сердечной недостаточности или сильно выраженной гипотонии сосудистого происхождения избыток воды задерживается в организме вследствие снижения скорости клубочковой фильтрации и уменьшения об­разования первичной мочи. Во-вторых (и это главное), интенсивность выведения регули­руется посредством изменения объема реаб-сорбции. Регуляция осмолярности и объема жидкости при этом осуществляется с помо­щью: 1) антидиуретического гормона (АДГ, вазопрессина), 2) альдостерона, 3) атриопеп-тида и запускается в основном с помощью осмо- и волюморецепторов. Афферентные сигналы, вызывающие изменение секреции АДГ, поступают также в гипоталамус от баро-рецепторов аортальной и синокаротидной рефлексогенных зон.

1. Регуляция с помощью АДГ. О с м о р е-ц е п т о р ы расположены в гипоталамусе, в интерстиции тканей и кровеносных сосудов печени, почек, селезенки, сердца, в костном мозге, пищеварительном тракте, в синокаро­тидной рефлексогенной зоне. Об этом свиде­тельствует, в частности, результат следующе­го опыта: при введении гипертонических растворов в кровоток поджелудочной желе­зы, легких, печени, сердца наблюдаются тор­можение диуреза и увеличение натрийуреза (осмолярность в организме на 90 % обеспе­чивается натрием, поскольку он находится в основном вне клеток различных тканей орга­низма).

По-видимому, наиболее важными перифе­рическими рефлексогенными зонами явля­ются предсердия и печень. При прохождении гипотоничной крови через печень (напри­мер, после питья) клетки печени набухают, так как их цитоплазма обладает повышенной осмолярностью относительно крови в дан-

447

СОЯ — супраоптическое ядро; ПВЯ — паравент-рикулярное ядро; сплошные стрелки — прямые, пунктирные — обратные связи.

ный момент, поэтому вода поступает в клет­ки. Это физиологическое набухание ведет к возбуждению осморецепторов и поступлению импульсов в гипоталамус, что тормозит обра­зование и выделение в кровь АДГ, в резуль­тате чего больше воды выводится из организ­ма (схема 17.1). Подобным образом реагиру­ют и осморецепторные нейроны гипоталаму­са. Фактически осморецепторы являются ме-ханорецепторами, так как они реагируют на изменение объема клетки при поступлении внутрь клетки или выхода из нее жидкости при изменении осмотического давления среды. Часть осморецепторов является хемо-рецепторами, т.е. они регистрируют не общее осмотическое давление жидкости, а концент­рацию каких-то ионов. Среди таких рецепто­ров наибольшее значение имеют специализи­рованные натрийрецепторы (наибольшая их плотность в печени, предсердиях и гипотала­мусе).

Имеются также специфические рецепторы для Са²⁺, К⁺, Mg²⁺. В случае увеличения кон­центрации любого из названных ионов уве­личивается выведение именно этого иона из организма. Эти механизмы изучены недоста­точно. Осморецелторы весьма чувствитель-

ны: при увеличении осмолярности плазмы крови на 1 % (около 3 мосмоль/л) наблюда­ется увеличение концентрации АДГ в плазме крови человека (она возрастает на 1 пг/мл — пикограмм = 10~¹² г). Особенно высока чув­ствительность осморецепторов гипоталамуса. При снижении осмотического давления крови осморецепторные нейроны поглощают воду, в результате чего снижается секреция АДГ и увеличивается выведение воды почка­ми. При повышении осмотического давления крови развиваются противоположные реак­ции. Увеличению выработки АДГ при гипе-росмолярности способствует также возбужде­ние тканевых рецепторов, ведущее к возрас­танию импульсации в гипоталамус по аффе­рентным волокнам блуждающего нерва и по задним корешкам спинного мозга. При сни­жении осмолярности афферентный поток от тканевых осморецепторов снижается, выра­ботка АДГ уменьшается. При этом основная афферентация поступает по волокнам блуж­дающего нерва от желудочно-кишечного тракта. Даже поступление воды в желудочно-кишечный тракт уменьшает афферентацию по блуждающим нервам, в результате чего уменьшается жажда, если она наблюдалась, еше до поступления воды в кровь при ее ги-перосмолярности (сенсорное насыщение). АДГ увеличивает также выведение Na⁺ из орга­низма и повышает всасывание воды в желу­дочно-кишечном тракте, что тоже способст­вует нормализации осмотического давления в случае возникновения гиперосмолярности. Волюморецепторы (барорецепто-ры низкого давления) расположены в пред­сердиях, в правом желудочке, в полых и дру­гих крупных венах вблизи сердца. Ведущую роль, по-видимому, играют рецепторы левого предсердия (рефлекс Гауера—Генри — увели­чение диуреза при растяжении стенки левого предсердия). Импульсы от волюморецепто-ров поступают в ЦНС по афферентным во­локнам блуждающего нерва. Объемные ре­цепторы являются механорецепторами, они возбуждаются при растяжении предсердий, кровеносных сосудов в результате увеличе­ния объема крови. Импульсация в ЦНС по блуждающим нервам возрастает, выработка АДГ тормозится; при уменьшении объема жидкости возникают противоположные реак­ции и соответствующие изменения диуреза (АДГ, как известно, уменьшает диурез). При возбуждении волюморецепторов нередко возбуждаются и осморецепторы. Например, после приема большого количества воды воз­никает рефлекс с осмо- и волюморецепторов: секреция АДГ тормозится или прекращается,

448

вследствие чего выводится большой объем гипотоничной мочи (взаимосодействие двух рефлексов), при этом в первую очередь вос­станавливается объем жидкости, позже -г- ос-молярность. В случае же уменьшения объема крови вследствие кровотечения рефлекс сра­батывает только с волюморецепторов, так как осмолярность крови нормальная. При уменьшении объема крови вследствие недо­статка приема воды рефлексы возникают одновременно и с волюморецепторов, и с ос-морецепторов, так как при этом имеется и гиперосмолярность.

2. Регуляция осмотического давления и объема жидкости в организме с помощью аль-достерона осуществляется посредством изме­нения количества реабсорбируемого Na⁺, по­скольку осмотическое давление на 90 % оп­ределяется содержанием Na⁺, который в свою очередь влияет на содержание жидкос­ти в организме. Увеличение концентрации Na⁺ в крови (повышение осмолярности) вы­зывает большее возбуждение осморецепто-ров, Ка⁺-рецепторов и возрастание аффе­рентной импульсации, поступающей в ЦНС по блуждающим нервам и задним корешкам спинного мозга, что по принципу обратной отрицательной связи непосредственно тор­мозит выработку альдостерона в надпочечни­ках и сопровождается увеличением выведе­ния Na⁺. Эта же импульсация посредством угнетения выработки рилизинг-фактора в ги­поталамусе тормозит также выработку адре-нокортикотропного гормона (АКТГ) в перед­ней доле гипофиза. При уменьшении выра­ботки АКТГ уменьшается секреция альдосте­рона. Однако при изменении количества вы­водимого Na⁺ осмотическое давление крови может существенно не измениться, посколь­ку за Na⁺ идут С1 и вода. Снижение объема жидкости в крови ведет к усилению выработ­ки альдостерона, задержке Na⁺ и воды в орга­низме.

Влияние нескольких гормонов может быть разнонаправленным. Так, при уменьшении объема крови и увеличении ее осмолярности вследствие недостатка поступления воды в организм увеличивается выработка АДГ, что приводит к уменьшению выведения воды с мочой, причем, рефлекс возникает и с волю­морецепторов, и с осморецепторов. Но при этом вырабатывается меньше альдостерона, что сопровождается увеличением выделения Na⁺, а с ним — С1 и воды. Взаимодействие всех механизмов (в данном примере трех рефлексов), в том числе и прием воды, при­ведет к нормализации осмолярности и объе­ма жидкости в организме.

При обильном потоотделении возрастают потери солей, в первую очередь натрия — возникает опасность его недостаточного со­держания в организме, значительного сниже­ния осмотического давления, в результате чего может нарушиться обмен веществ. Од­нако этого обычно не происходит, так как одновременно увеличивается секреция аль­достерона, уменьшающего выведение Na⁺ с мочой, что предотвращает значительное сни­жение содержания натрия в жидкостях орга­низма, а значит, и их осмотического давле­ния.

Регуляция содержания Na⁺ в крови обыч­но сопряжена с регуляцией содержания К⁺: увеличение содержания К⁺ в крови сопро­вождается увеличением выработки альдосте­рона, задержкой Na⁺ и возрастанием выведе­ния К⁺ мочой.

Таким образом, выработка альдостерона увеличивается:

• при уменьшении содержания Na⁺;

• увеличении содержания К⁺ в организме;

• при уменьшении объема крови и артери­ ального давления (в последнем случае — с помощью ренина).

3. Важную роль в регуляции осмотического давления и объема жидкости в организме иг­рают также натрийуретический гормон, на-трийуретический фактор, плазмакинипы, паратгормон, брадикинины.

В. Регуляция объема воды и концентрации солей с помощью изменения количества их по­ступления в организм (поведенческая регуля­ция). В ходе нормальной жизнедеятельности организма осмотическое давление среды может отклоняться в обе стороны: оно повы­шается при недостаточном и понижается при избыточном потреблении воды. В промежут­ках между приемами воды ее потери через почки, легкие, кишечник и поверхность кожи несколько превышают выведение осмо­тически активных веществ, поэтому развива­ется гиперосмолярность внутренней среды, обусловленная недостатком воды в организ­ме. При этом небольшая часть принятой воды (4—6 %) «теряется» — не всасывается в кишечнике и не участвует в выведении из внутренней среды организма продуктов мета­болизма. Гиперосмолярность, во-первых, включает уже рассмотренные механизмы ре­гуляции с помощью АДГ (главный механизм) и альдостерона; во-вторых — потребление воды вследствие возникновения чувства жаж­ды в результате возбуждения питьевого цент­ра. Последний расположен в гипоталамусе и других структурах лимбической системы.

449

Возбуждение питьевого центра возникает:

• под влиянием активации центральных и периферических осморецепторов (особо важную роль играют осморецепторы желу­ дочно-кишечного тракта и слизистой обо­ лочки рта): например, при поступлении в желудок соленой пищи поведение направ­ лено на потребление воды;

• вследствие ослабления при недостатке жидкости в организме возбуждения волю- морецепторов в результате уменьшения растяжения предсердий и полых вен;

• под влиянием ангиотензина II, выработка которого в печени увеличивается при уменьшении объема крови;

• возбуждение питьевого центра усиливает­ ся также АДГ, натрийуретическим пепти­ дом, выработка которого возрастает при увеличении концентрации Na⁺ в крови;

• жажда может быть вызвана электрическим раздражением перифорникальной области латерального гипоталамуса, который ак­ тивирует ряд структур лимбической систе­ мы, бледный шар, кору большого мозга.

Вынужденное ограничение поступления воды в организм или потеря воды при избы­точном потоотделении могут привести к зна­чительной дегидратации клеток и нарушению их функций. В первую очередь страдает ЦНС: нейроны наиболее чувствительны к сдвигам, которые при этом развиваются (нарушается обмен веществ между клеткой и интерстици-ем, наблюдаются ионные сдвиги). При недо­статке воды в организме выпиваемая вода очень быстро уменьшает жажду вследствие снижения потока импульсов от осморецепто­ров желудочно-кишечного тракта в питьевой

центр (сенсорное насыщение). Затем вода всасывается и попадает в общий кровоток — возникает истинное насыщение — внутрен­няя среда организма вновь становится изото-ничной.

При снижении осмолярности внутренней среды, возникающем в результате избытка воды (например, после обильного питья), уменьшается выделение АДГ, а также подав­ляется чувство жажды. После того как уже имеющийся в крови АДГ разрушится пече­нью, возникает водный диурез. Это приводит к быстрому удалению избытка воды. Норма­лизации осмотического давления способству­ют также неупотребление воды, сохраняю­щаяся реабсорбция Na⁺, потребление соле­ной пищи и недостающих солей (Na⁺, Ca²⁺, К⁺). Все эти реакции запускаются с осмо- и волюморецепторов. При приеме изотоничес­кого раствора NaCl избыточная жидкость удаляется гораздо дольше, чем при потребле­нии такого же количества неподсоленной воды, так как при этом срабатывают только волюморецепторы. Общая структура функци­ональной системы, поддерживающей количе­ство жидкости в организме и ее осмотичес­кое давление, представлена на схеме 17.2.

Регуляция объема жидкости в организме неизбежно сопровождается изменением арте­риального давления.

17.6.2. РОЛЬ ПОЧЕК В РЕГУЛЯЦИИ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ

А. В почках вырабатываются биологически активные вещества, сужающие или расши­ряющие сосуды. Тонус сосудов снижают про-стагландины, кинины, нейтральный депрес-

450

сорный липид мозгового вещества почки. Участвует в сужении сосудов ренин, выраба­тываемый эпителиоидными клетками юкс-тагломерулярных аппаратов почек, или так называемыми юкстагломерулярными клетка­ми. Ренин представляет собой протеазу, под действием которой от а₂-глобулина крови (антиотензиногена) отщепляется малоактив­ный декапептид ангиотензин I. Последний под действием фермента крови (ангиотензи-назы) превращается в активную форму — ок~ тапептид ангиотензин II. Это самый мощный из всех известных сосудосуживающих ве­ществ. Он вызывает длительное и значитель­ное сужение сосудов, вследствие чего суще­ственно повышается АД (см. рис. 13.27). Кроме того, ангиотензин II вызывает выброс альдостерона из коры надпочечников — это главный стимулятор выработки альдостеро­на; существует ренин- ангиотензин-альдосте-роновая система — РААС. Альдостерон уве­личивает реабсорбцию Na^f в почечных ка-нальнах, что ведет к задержке воды и по­вышению АД.

Б. Роль почки в регуляции АД за счет изме­нения количества выводимой из организма воды.

1, При снижении АД, потере ионов (в пер­вую очередь Na⁺), при избытке К⁺, при гипово-лемии активируется РААС. Все эти состоя­ния тесно связаны между собой. РААС может активироваться, когда давление снижается только в почечных сосудах при нормальном системном АД. Это может произойти, напри­мер, при сужении почечных артерий, в слу­чае патологии и привести к развитию почеч­ной гипертонии. Особый интерес представ­ляет торможение выделения ренина под дей­ствием ангиотензина II и АДГ по механизму обратной отрицательной связи, что ограни­чивает чрезмерное действие РААС, ведущее к повышению АД. Ангиотензин увеличивает чувствительность осморецепторов. Основные последствия активации РААС на уровне це­лого организма заключаются в повышении АД, сохранении или задержке Na⁺ и как следствие в увеличении объема внеклеточной жидкости.

При кровопотере, ортостатических пробах выброс ренина может возрастать вследствие возбуждения симпатической нервной систе­мы. При раздражении почечных нервов, а также внутриартериальном введении адрена­лина или норадреналина выработка ренина увеличивается. Юкстагломерулярные клетки иннервируются симпатическими волокнами. Выделение ренина обусловлено возбуждени­ем р-адренорецепторов. РААС запускается и

при увеличении внутриканальцевого или ин-терстициального давления, например, при затруднении оттока мочи при мочекаменной болезни, воспалительных процессах в почке. Если это постоянно действующий фактор, то может развиться гипертензия, как и при су­жении почечной артерии. Физиологическое значение повышения системного АД — уст­ранение застоя жидкости в почечных каналь­цах с помощью увеличения фильтрационного давления и, естественно, градиента давления в самих канальцах. Однако приспособитель­ный рефлекс, как это нередко бывает в орга­низме при чрезмерном его выражении, ведет к патологическому состоянию. При нормали­зации показателей, которые стимулируют ак­тивность РААС, выработка ее гормонов также нормализуется. Таким образом, РААС регулирует АД и за счет изменения тонуса со­судов, и за счет изменения количества выво­димой из организма воды с мочой — это ком­бинированная регуляторная система.

2. Ведущее место в регуляции выведения воды из организма занимает АДГ. При остром уменьшении объема крови (жидкости) не только усиливается выработка АДГ, но воз­ никает и чувство жажды. Это один из меха­ низмов возникновения жажды у людей, поте­ рявших более 10 % крови.

3. Выведение воды регулируется также с помощью атриопептида, который является полным антагонистом РААС. Продукция ат­ риопептида увеличивается при возрастании давления в предсердиях.

4. Выведение воды регулируется симпати­ ческой нервной системой. Увеличение АД в области каротидных клубочков и дуги аорты вызывает торможение активности симпати­ ческих центров, что сопровождается умень­ шением реабсорбции Na⁺, увеличением вы­ ведения его из организма и, естественно, возрастанием диуреза и снижением АД. Па­ дение АД вызывает возбуждение симпатичес­ ких центров, увеличение реабсорбции Na⁺, задержку воды в организме и повышение (нормализацию) АД.

5. При высоком АД выведение воды из орга­ низма возрастает вследствие вымывания большого количества Na⁺ и мочевины из моз­ гового слоя почки, что возникает вследствие ускорения кровотока в прямых сосудах мозго­ вого слоя почки. Снижение осмолярности в нем ведет к увеличению выведения воды из организма, т.е. меньшее количество ее реаб- сорбируется в собирательных трубках. При снижении АД скорость кровотока в прямых сосудах уменьшается, больше накапливается Na⁺ и мочевины в мозговом слое, повышает-

15*

451

ся его осмолярность, что обусловливает уве­личение объема реабсорбируемой воды в со­бирательных трубках и подъем (нормализа­цию) системного АД, т.е. изменение самого АД обеспечивает работу механизмов, норма­лизующих его.

В. Почка участвует в стабилизации АД по­средством регуляции ионного состава плазмы крови — Na⁺, K⁺, Са²⁺, которые оказывают сильное влияние на возбудимость и сокра­тимость сердца и сосудов, а значит, и на ве­личину АД.

17.6.3. РОЛЬ ПОЧЕК В РЕГУЛЯЦИИ ИОННОГО СОСТАВА ПЛАЗМЫ КРОВИ И КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ

А. Участие почки в регуляции ионного состава плазмы крови рассмотрено в главе 10. Здесь же отметим, что в процессе регуляции осмо­тического давления, объема жидкости и АД регулируется, естественно, и ионный состав плазмы крови. В частности, был рассмотрен механизм регуляции содержания Na⁺ и К⁺ в организме.

Б. Роль почек в регуляции кислотно-основ­ного состояния. В процессе метаболизма в организме постоянно образуются кислоты и основания, причем часто в непропорцио­нальных количествах. Тем не менее рН крови поддерживается на постоянном уровне: ве­нозной — 7,34, артериальной — 7,40. Откло­нение рН более чем на 0,4 несовместимо с жизнью. Постоянство рН внутренней среды организма обеспечивается буферными систе­мами крови, легкими, почками и желудочно-кишечным трактом.

Почечные процессы регуляции рН весьма экономичны: анионы сильных кислот (фос­форной, серной и соляной) выводятся, анио­ны угольной кислоты (НСОз) реабсорбиру-ются, что способствует восстановлению бу­ферных систем крови. Сульфаты и фосфаты образуются в результате расщепления белков и нуклеиновых кислот. К нелетучим основа­ниям относятся главным образом щелочные ионы пищи — их больше в растительных продуктах питания. Что касается угольной кислоты, образуемой в почках, то часть ее в виде СО₂ поступает в кровь, как во всех тка­нях, часть — в виде ионов Н⁺ секретируется в просвет канальцев всеми отделами нефрона. Источником ионов Н⁺ является угольная кислота, образуемая в клетках стенок каналь­цев в процессе метаболизма. При этом угле­кислый газ (один из конечных продуктов ме­таболизма) в клетках канальцев в присутст-

вии карбоангидразы подвергается гидратации с образованием угольной кислоты:

Н⁺ + НСОз.

Карбоангидраза СО₂ + Н₂О 4 Н₂СО₃

Кроме того, дополнительно СО₂, физичес­ки растворенный в плазме крови, в первич­ной и вторичной моче диффундирует в клет­ки канальцев и также используется для обра­зования Н₂СО₃, которая диссоциирует на ионы Н⁺ и НСОз. Ион HCOi остается в клет­ке, а ион Н⁺ секретируется в просвет каналь­ца в обмен на ион Na⁺. Секреция ионов Н⁺ в просвет канальцев почки: происходит в 3 раза быстрее, чем секреция их в желудке при об­разовании соляной кислоты.

Связывание ионов Н⁺ в канальцах нефро­на осуществляется с помощью следующих механизмов.

1. Поступающий в каналец ион it реагиру­ет с анионом НСО], который попадает в ка­нальцы нефрона постоянно в процессе фильтрации в почечном клубочке и образова­ния первичной мочи. Поскольку в каналец секретируются все новые и новые ионы Н⁺ и поступают с первичной мочой также непре­рывно ионы НСО^ в виде бикарбоната натрия NaHCO₃ (Na⁺ ^ НСОз), то в канальце идет непрерывно образование угольной кислоты под влиянием карбоангидразы, встроенной в щеточную каемку клеток эпителия канальца. Образовавшаяся угольная кислота распадает­ся на углекислый газ и воду. Естественно, процесс может проходить и в обратном на­правлении, но реально он сдвинут вправо (в сторону образования Н₂О и СО₂), поскольку ионы Н⁺ и НСОз поступают в каналец непре­рывно, а образующиеся Н₂О и СО₂ из каналь­ца уходят. Н₂О выделяется с мочой, а С0₂ диффундирует в клетки канальца и снова ис­пользуется там для образования угольной кислоты под действием карбоангидразы — угольная кислота диссоциирует на ионы Н⁺и НСО3. Ион НСОз остается в клетке, а ион Н⁺ секретируется в просвет канальца (цикл по­вторяется). Из просвета канальца в клетку поступает ион Na⁺, который вместе с остав­шимся там ионом НСОз выводится в интерс-тиций и кровь (реабсорбируется), причем ион Na⁺ диффундирует в клетку согласно концентрационному и электрическому гра­диентам (внутри клетки заряд отрицатель­ный, ионов Na⁺ там мало). Из клетки Na⁺ выводится Na/K-помпой вопреки концентра­ционному и электрическому градиентам — клетки канальца со стороны интерстиция во всех отделах нефрона заряжены положитель-

452

но относительно заряда внутри клетки. Внут­ри канальца, в разных его отделах, заряд раз­личный: на большем протяжении канальца от его начала, т.е. от капсулы Шумлянского— Боумена до дистального извитого канальца, заряд в его просвете положительный относи­тельно интерстиция, а далее — отрицатель­ный. Отрицательный заряд внутри дисталь­ного канальца способствует движению ионов К⁺ и Н⁺ из клетки канальца в его просвет, причем в дистальных отделах нефрона за обмен на реабсорбируемый Na⁺ конкурируют между собой Н⁺ и К⁺: в просвет канальца секретируется больше того иона (Н⁺ или К⁺), концентрация которого больше в клетках ка­нальцев. При ацидозе выводится больше Н⁺, нежели К⁺, причем скорость секреции Н⁺ и К⁺ зависит от интенсивности реабсорбции Na⁺: с увеличением его реабсорбции возрас­тает скорость секреции Н⁺ и К⁺, при умень­шении реабсорбции Na⁺ уменьшается секре­ция Н⁺ и К⁺. Например, при увеличении со­держания альдостерона в крови (эндогенного при патологии или экзогенного, вводимого с лечебной целью) увеличивается реабсорбция Na⁺, что ведет к увеличению секреции Н⁺ и К⁺. Это может привести к гипокалиемии и умеренному алкалозу. Поэтому при длитель­ном лечении пациента альдостероном врач должен заботиться о дополн ительном по­ступлении К⁺ в организм.

Следует также заметить, что ион НСО$ яв­ляется, как и глюкоза, пороговым, т.е. он может появиться в конечной моче только в том случае, если его концентрация в плазме крови будет превышать пороговое значение, равное 28 ммоль/л, что лишь незначительно выше нормального физиологического содер­жания этого иона в плазме крови. Поэтому НСОз в виде NaHCO₃ в небольших количест­вах может появляться в моче. Кроме описан­ного механизма возврата НСО3 ^B плазму крови, предполагается наличие еще и транс­портной системы для реабсорбции НСОз, скорость которой возрастает при увеличении концентрации иона в плазме крови до поро­говой величины.

Итак, образующийся из ионов Н⁺ и НСОз в канальце нефрона СО₂ уходит в клетки ка­нальца, а вода (как и поступившая с первич­ной мочой) реабсорбируется и поступает в кровь и другие жидкости организма. Неболь­шая часть воды (около 1,5 л) выводится с мочой. При метаболическом и респиратор­ном алкалозе НСОз выводится в неизменен­ном виде, что является компенсаторным ме­ханизмом. При метаболическом и респира­торном ацидозе реабсорбируется больше

НСО₃, что компенсирует сдвиг рН в кислую сторону.

2. Часть ионов Н⁺, секретируемых в про­ свет канальцев, выводится с мочой в виде иона HiPO^. Этот ион не может проходить из канальца через клеточную мембрану, попада­ ет он в канальцевую жидкость в составе пер­ вичной мочи, т.е. в процессе клубочковой фильтрации. Отрицательные заряды НРО^ уравновешены Na⁺ (Na₂HPO₄ — двузамешен- ный фосфат, его в крови и соответственно в моче в 4 раза больше однозамещенного NaH₂PO₄). Процесс можно представить сле­ дующим образом. Выделяющийся СО₂ в эпи­ телиальных клетках канальца под воздейст­ вием карбоангидразы гидратируется, образо­ вавшаяся Н₂СО₃ диссоциирует на Н⁺ и HCOj. Последний остается в клетке, а ион Н⁺ сек­ ретируется в каналец и взаимодействует с двузамещенным фосфатом:

Na₂HPO₄ + Н⁺ -> NaH₂PO₄ + Na⁺.

Далее Na⁺ поступает в клетку стенки ка­нальца и вместе с ионом НСОз — в интерсти-ций и кровь, a NaH₂PO₄ выводится с мочой.

3. Ионы Н⁺ диссоциирующей Н₂СО₃ выво­ дятся из организма также в виде иона N1$, который образуется в просвете канальца, куда поступают NH₃ и ион Н⁺. Аммиак (NH₃) образуется в эпителиальных клетках стенки канальцев из глутамина и аминокислот (ала- нина, глицина) во всех отделах нефрона. Мо­ лекула NH₃ благодаря своему неполярному состоянию хорошо растворима в липидах, поэтому свободно диффундирует сквозь кле­ точную мембрану в просвет канальца. Обра­ зовавшийся ион аммония NH₄, как и его соли NH₄C1, (NH₄)₂SO₄, через стенку каналь­ ца пройти не могут и выводятся с мочой (схема 17.3). Источником Н⁺, как и в предыдущих реакциях, является образующая­ ся в клетках угольная кислота. В обмен на Н⁺ в клетку поступает Na⁺ и вместе с НСОз, по­ стоянно образующимся в клетках стенок ка­ нальцев, переводится в интерстиций и кровь, причем наибольшая часть Н⁺ (около 70 %), секретируемых эпителием почечных каналь­ цев в их просвет, нейтрализуется (связывает­ ся). Скорость образования NH₃ при необхо­ димости (например, при диабетическом аци­ дозе) может увеличиваться в 10 раз. При под- кислении среды возрастает активность глута- миназы, что ведет к усилению образования NH₃, который взаимодействует с ионами Н⁺, образуя NH₄.

Степень активности описанных буферных систем почки в разных отделах нефрона раз-

453

лична, и выражена она больше в проксималь­ных и дистальных его отделах. Не наблюдает­ся секреции ионов Н⁺ только в тонкой части петли нефрона.

4. Еще некоторая часть ионов Н⁺ выво­ дится с мочой в свободном виде, в качестве противоиона выступает С1 (Н⁺ + СГ), что и определяет кислую реакцию мочи, причем ее обычная реакция (рН около 6,0) устанавли­ вается в дистальных извитых канальцах (в ос­ новном) и в собирательных трубках. Секре­ ция же Н⁺ идет на всем протяжении нефро­ на, но рН вторичной мочи практически не изменяется в других отделах нефрона, по­ скольку Н⁺ нейтрализуется в клетках каналь­ ца и в просвете его щелочными ионами НСОз- Наиболее высока скорость секреции Н⁺ в проксимальных извитых канальцах. По мере продвижения вторичной мочи по ка­ нальцам щелочные ее элементы реабсорбиру- ются, часть их расходуется на нейтрализацию Н⁺, но тем не менее рН вторичной мочи в дистальных извитых канальцах и собиратель­ ных трубках по мере ее продвижения быстро уменьшается.

5. В условиях вегетарианской диеты в крови накапливается избыток нелетучих ос­ нований, содержание щелочных ионов

при этом увеличивается. Почки в этих усло­виях также играют важную роль в поддержа­нии рН крови: они выводят избыток бикар­бонатов, моча имеет не кислую, как обычно (рН около 6,0), а щелочную реакцию. Диапа­зон колебаний рН мочи весьма значителен — от 4,5 до 8,5. При этом концентрация ионов Н⁺ может изменяться в 1000 раз. что является внешним показателем важной роли почек в регуляции рН крови.

В процессе регуляции различных констант организма почкой и в результате выполнения главной, экскреторной ее функции формиру­ется состав конечной мочи.