8.4. Гомеостатическая функция почек

Почки — это основной орган, обеспечивающий постоянство объема и состав внутренней среды, и прежде всего крови. Реализа­цию гомеостатической функции осуществляют специальные ре­флекторные системы, включающие специализированные рецеп­торы (оценивающие объем циркулирующей крови — волюмо-рецепторы, осморецепторы, ионорецепторы), системы переработ­ки информации (нервные центры) и «командные» структуры, опосредующие свое влияние на ткань почки за счет эфферентных нервов и гормональных влияний.

Осморегуляция. При избыточном содержании воды в крови концентрация осмотически активных веществ снижается и ос­мотическое давление крови падает, что улавливается как цент­рально расположенными осморецепторами в области супраопти-ческих ядер гипоталамуса, так и периферическими рецептора­ми почек, печени, селезенки. В результате существенно снижает­ся выработка антидиуретического гормона (АДГ) и его поступление в кровь из нейрогипофиза, что приводит к усилению выделения воды почкой за счет образования менее концентрированной мочи. Обезвоживание организма приводит к увеличению концентрации осмотически активных веществ. В результате активируются осмо­рецепторы, усиливается продукция и выведение АДГ, возрастает канальцевая реабсорбция воды, включается механизм концентра­ции мочи, уменьшается мочеотделение.

Волюморегуляция. Объем внутрисосудистой жидкости оцени­вается рецепторами, реагирующими на изменение тонуса сосу­дистой стенки. В области низкого давления от рецепторов ле­вого и правого предсердия импульсы передаются в ЦНС по афферентным волокнам блуждающего нерва. При увеличении объема крови (внутрисосудистой циркулирующей жидкости) повышается импульсация с волюморецепторов, что вызывает экскрецию натрия и воды. Одновременная активация волюмо-и осморецепторов приводит к усилению выведения воды, умень­шая ее реабсорбцию.

Ионорегуляция. Данные о наличии рецепторов, оценивающих содержание натрия (введение в область III желудочка гипертони­ческого раствора хлорида натрия вызывает антидиурез, а гиперто-

336

22 — 3389

337

нических растворов сахара такого эффекта не вызывает), указыва­ют на возможность избирательной оценки концентраций отдель­ных ионов и адекватной реакции выделительной системы в ходе рефлекторных реакций. Известны гормоны, регулирующие ре-абсорбцию и секрецию отдельных ионов в различных отделах нефрона. Реабсорбция натрия возрастает в дистальных отделах почечных канальцев под влиянием гормона надпочечника аль-достерона, который в отношении калия оказывается веществом, стимулирующим его удаление с мочой. Известно, что альдостерон связывается с клетками дистального и собирательного сегментов почек и может увеличивать реабсорбцию натрия путем синтеза РНК и одного или более специфических белков. В результате может непосредственно стимулироваться механизм активного транспорта натрия, увеличиваться проницаемость для натрия мембраны клеток, обращенных в просвет канальца, или стимули­роваться клеточный метаболизм и возрастать поставка энергии для транспортных процессов. Выделение калия уменьшается под действием инсулина.

Снижение концентрации кальция в крови вызывает выделение паращитовидными железами паратгормона, благодаря которому увеличивается реабсорбции этого иона в почечных канальцах. Ди-стальный отдел нефрона представляет собой главный участок, где осуществляется действие паратиреоидного гормона. Гиперкальцие-мия стимулирует секрецию щитовидной железой тирокальцито-нина, который снижает концентрацию кальция в крови за счет усиления его экскреции почкой и мобилизации в костной ткани. В почечных канальцах регулируется также уровень реабсорбции магния, хлора, фосфатов, сульфатов и других ионов.

Регуляция кислотно-щелочного равновесия. Концентрация ионов водорода в моче может существенно меняться в сторону снижения (до 4) или возрастания (до 8,0), что призвано обеспечить постоян­ство рН плазмы крови на уровне 7,36. Механизм удаления ионов водорода (закисления мочи) обеспечивается процессами секреции этого иона в просвет канальцев. Наличие в апикальной плазмати­ческой мембране фермента карбоангидразы обеспечивает гидрата­цию двуокиси углерода и образование угольной кислоты, которая сразу диссоциирует на ион водорода и бикарбонатный ион.

Водородные ионы секретируются в канальцевую жидкость, а об­разованные бикарбонатные ионы возвращаются в плазму, т. е. се­креция Н⁺ соответствует образованию бикарбонатов в плазме. По­ступающий из плазмы крови в ходе ультрафильтрации NaHC0₃ вза­имодействует с ионами водорода, секретированными клетками, что приводит к образованию диоксида углерода (рис. 8.10). В просвете канальцев ионы водорода способны связываться и с фосфатами, и с другими анионами, что приводит к экскреции с мочой титруемых кислот, а в плазме крови увеличивается уровень оснований. Кро­ме того, аммиак, выделяющийся в кровь как конечный продукт

Перитубулярный капилляр Клетка

Просвет канальца

Профильтро­вавшиеся ,

HPOf'+Na⁺-

НРО|"+Н⁺-It

Н₂РС>4

- Na⁺ ^

■H+ HCOJ.

\ /

"H,C0₃

IfCa H,0+CO, |Ca H₂C0₃

/ 4

г Н+ HCO,-

_ NH₃ _

t

Глутамин

Na⁺

-~нсо₃-

-HCOJ -NH,

Jnh₃-

HHNH, NH, I

Рис. 8.10. Образование титруемой кис­лотности и ионов аммония в почечном канальце

экскретированных водородных

белкового обмена, также спосо­бен связываться с ионами водо­рода с образованием иона аммо­ния. Аммиак связывает кислые продукты, выделяемые с мочой, образует аммонийные соли и, удаляясь за пределы организма, замещает натрий и калий. Ам­миак, используемый для нейтра­лизации кислой мочи, образует­ся в почках из аминокислоты глутамина за счет функциони­рования фермента глутамина-зы, которая активируется в слу­чаях необходимости коррекции реакции мочи. В итоге почки стабилизируют концентрацию ионов водорода в плазме крови: при снижении резервной ще­лочности крови выделяется кис­лая моча, а при алкалозе —бо­лее щелочная.

Таким образом, количество ионов с мочой — суммарная экскреция Н⁺, может быть представ­лена следующим выражением:

Суммарная экскреция Н⁺ = NH4 + титруемая кислот­ность НС0₃ мочи.

Обычно общее количество экскретированных ионов водорода равняется водородной нагрузке. Суммарная экскреция Н⁺ может отсутствовать или иметь отрицательное значение, что происходит при бикарбонатной нагрузке (высоком содержании цитратов в корме), цитраты метаболизируются до бикарбонатов и моча при­обретает щелочную реакцию.

Экскреция. Через почку выводится большая часть конечных продуктов обмена веществ. Особенно это важно для метаболизма белков и нуклеиновых кислот, в ходе которого образуются различ­ные продукты азотистого обмена. В процессе превращения амино­кислот аминогруппа (—NH2) удаляется путем дезаминирования и образует аммиак (NH₃), который выделяется в виде аммонийных солей или используется в синтезе азотсодержащих соединений — мочевины и мочевой кислоты.

Синтез мочевины осуществляется в последовательных фермен­тативных реакциях, составляющих орнитиновый цикл. Аммиак и двуокись углерода, конденсируясь с фосфатом, образуют карбо-моилфосфат, который используется для синтеза цитруллина из

338

22*

339

-Альдостерон ~^

Увеличение реабсорбции Na

Кора надпочечника

Диста~Льный\

каналец Сужение ^ . кровеносных cocydot

Ангиотензин П

\ Конвертирующий

фермент _Ренцн

Ангиотензин I

о.2-глобулин (из печени)

орнитина. Присоединение еще одной молекулы аммиака из ас-парагиновой кислоты приводит к образованию аминокислоты ар­гинина. В присутствии аргиназы аргинин распадается на мочевину и орнитин; из орнитина синтезируется новая молекула цитруллина, и весь цикл повторяется. Выделение мочевой кислоты преоблада­ет у животных, вынужденных сберегать воду (рептилии и птицы). Поскольку мочевая кислота и ее соли очень плохо растворимы в воде и реабсорбция воды приводит к выпадению плотного осадка, то для выведения азотистых экскретов расходуется очень мало воды, т. е. для выведения конечных продуктов обмена ее нужно значительно меньше, и это особенно важно для снижения массы тела птиц, что важно для полета.

Нуклеиновые кислоты содержат две группы азотистых соедине­ний: пурины (аденин и гуанин) и пиримиджы (цитозин и тимин). У некоторых животных пурины выделяются в виде мочевой кисло­ты, у других — пуриновая структура расщепляется до промежуточ­ных соединений или аммиака. Человек и высшие обезьяны из-за отсутствия фермента уриказы не способны метаболизировать моче­вую кислоту и выделяют ее с мочой, остальные же млекопитающие обладают этим ферментом и преобразуют мочевую кислоту в аллан-тоин. Среди собак у долматинского дога обнаружено интенсивное выделение мочевой кислоты, но не из-за отсутствия уриказы, а как следствие наследственного почечного дефекта, препятствующего канальцевой реабсорбции, а, возможно, экскреции мочевой кисло­ты путем активного канальцевого транспорта.

Гормонопоэз. Почки вырабатывают ряд физиологически актив­ных веществ, поступающих в кровоток и участвующих в системных реакциях организма, что подтверждает их эндокринную функцию. Гранулярные клетки юкстагломерулярных нефронов способны син­тезировать и выделять в кровь ренин — протеолитический фермент, который в плазме крови отщепляет от ангиотензиногена декапеп-тид ангиотензин I, затем от ангиотензина I отщепляются еще две аминокислоты, и образуется весьма активное соединение ангиотен­зин П. Ангиотензин II вызывает сужение сосудов, стимулирует се­крецию альдостерона и антидиуретического гормона и усиливает почечную реабсорбцию натрия, а также участвует в формировании чувства жажды (рис. 8.11).

Секреция альдостерона призвана повышать реабсорбцию на­трия и экскрецию калия в дистальном отделе нефрона. По прин­ципу обратной отрицательной связи секреция ренина ингибирует-ся ангиотензином II и антидиуретическим гормоном, но вместе с этим секреция ренина существенно зависит от состояния баро-рецепторов почки, содержания натрия в начальной части каналь­цев и симпатических нервных влияний. Таким образом, уровень активности ренина плазмы снижается при увеличении объема внеклеточной жидкости, солевой нагрузке, избытке минералкор-тикоидов и гиперкалиемии. Повышение уровня содержания рени-

Рис. 8.11. Схема взаимодействия системы ангиотен­зина и альдостерона

на развивается при уменьшении объема внеклеточной жидкости, ограничении соли, потере жидкости (рвота, понос, диуретики), гипокалиемии, избытке катехоламинов и при увеличении содер­жания в плазме крови ренин-субстрата за счет усиленного синтеза в печени. Глюкокортикоиды и половые стероидные гормоны спо­собны повысить уровень ангиотензиногена до концентраций, ак­тивирующих ренин.

Калликреиновая система во многом схожа с рениновой. Калли-креин представляет собой пептидазу, воздействующую на а₂-глобу-лин (киниген) с образованием кинина. Термин 1 кинин 0 относится к трем биологически активным пептидам: метионил-глицил-бради-кинину, лизил-брадикинину и брадикинину. Кинины— это мощ­ные вазодилататоры. Почечная калликреиновая система является ло­кальной гормональной системой, вовлеченной в регуляцию кровото­ка и экскрецию натрия. Калликреин синтезируется в корковом ве­ществе почки и обеспечивает продукцию мощного сосудорасширя­ющего вещества каллидина. Известно, что калликреин почек осво­бождается и поступает в кровь под влиянием высокого артериально­го давления, ацетилхолина, простагландина, дофамина, низких доз норадрёналина, ангиотензина II, минералкортикоидов и при быст­ром увеличении объема жидкости, циркулирующей в организме.

340

341

В мозговом веществе почки образуются простагландины, в том числе и простагландин А₂, который называют также медуллином, а также простациклин, или Pgl₂. Простагландины способны влиять на периферическое сосудистое сопротивление за счет их действия как вазодилататоров, натрийуретических веществ, ингибиторов адренергических медиаторов и изменения чувствительности кле­ток к антидиуретическому гормону. Почечный синтез Pgl₂ стиму­лируется ангитензином II, брадикинином и вазопрессином. Уве­личение синтеза происходит за счет повышенного освобождения арахидоновой кислоты из почечных липидов под влиянием фер­мента ацилгидролазы.

Регуляция количества эритроцитов осуществляется одним из гормонов почки — эритропоэтином, который представляет собой гликопротеин с м. м. 40 000. Стимулом для повышенного синтеза эритропоэтина тканями почки является уменьшение напряжения в ней кислорода.

Клетки почки участвуют в метаболизме витамина D: образую­щийся в печени прогормон витамин D₃ почки извлекают из кро­вотока и преобразуют в ряд диокси-производных (наиболее важ­ными являются 1,25-диокси-Ь₃ и 24,25-ahokch-D₂). 1,25-диокси-Б₃ как весьма активный стероидный кальциемический гормон увели­чивает транспорт кальция и фосфора в кишечнике, регулирует ре-абсорбцию кальция в почечных канальцах и повышает минераль­ную резорбцию костей.

Метаболизм. Помимо обеспечения собственных энергетических затрат при выполнении специфических функций почки участвуют в обмене веществ, призванном поддерживать гомеостаз. В почке имеется система новообразования глюкозы — глюконеогенез. При длительном голодании из почек в кровоток может поступать до половины общего количества глюкозы. Поступающие при фильт­рации в просвет канальцев низкомолекулярные белки и пептиды расщепляются клетками канальцев до аминокислот, которые че­рез базолатеральную мембрану возвращаются в кровоток. В ткани почки синтезируется один из важных компонентов биомембран фосфатидилинозит, а свободные жирные кислоты включаются в состав триглицеридов и фосфолипидов, которые кровотоком по­ставляются к местам депонирования или утилизации.

действуя через бета-адренорецепторы, стимулируют секрецию ренина и приводят в действие ангиотензинный механизм регуля­ции клубочковой фильтрации за счет спазма выносящих и (или) приносящих артериол. Вместе с этим, воздействуя на тонус сосу­дов клубочка, меняя состояние мезангиальных клеток, подоцитов, различные вещества существенно преформируют клубочковую фильтрацию (табл. 8.2).