Таким образом, клиренс вещества равен интенсивности выделения данного вещества с мочой (Ub x V), деленного на концентрацию его в плазме

Моча А. Общие сведения

С мочой из организма выводится вода и водорастворимые вещества. Количество и состав мочи подвержены сильным колебаниям и зависят от особенностей питания, массы, возраста, пола, образа жизни (активности), состояния здоровья, а также от параметров окружающей среды, таких, как температура и влажность воздуха. Поскольку мочеиспускание подчинено определенному суточному ритму, количество и состав мочи определяют по суточному показателю (24 ч).

В организме взрослого человека в сутки образуется примерно 0,5-2,0 л мочи, которая на 95% состоит из воды. Обычно моча имеет слабокислое значение рН (примерно 5,8), однако величина рН зависит от обмена веществ. При потреблении большого количества растительной пищи рН может подняться до 7.

Рис. 5 Органические составляющие мочи

Основную часть органической фракции мочи составляют азотсодержащие вещества, конечные продукты азотистого обмена.

· Мочевина, образующаяся в печени (см. рис. 185). является переносчиком азота, содержащегося в аминокислотах и пиримидиновых основаниях. Количество мочевины непосредственно связано с метаболизмом белка: 70 г белка приводит к образованию ~30 г мочевины.

· Мочевая кислота служит конечным продуктом обмена пуринов.

· Креатинин, который образуется за счет спонтанной циклизации креатина, является конечным продуктом обмена веществ в мышечной ткани. Поскольку суточное выделение креатинина является индивидуальной характеристикой (оно прямо пропорционально мышечной массе), креатинин может использоваться как эндогенное вещество для определения скорости гломерулярной фильтрации.

· Содержание в моче аминокислот зависит от характера питания и эффективности работы печени. В моче присутствуют также производные аминокислот (например, гиппуровая кислота). Содержание в моче производных аминокислот, входящих в состав специальных белков, например гидроксипролина, присутствующего в коллагене, или 3-метилгистидина, входящего в состав актина и миозина, может служить показателем интенсивности расщепления этих белков.

· Составными компонентами мочи являются образующиеся в печени конъюгаты с серной и глюкуроновой кислотами, глицином и другими полярными веществами.

· В моче могут присутствовать продукты метаболической трансформации многих гормонов (катехоламинов, стероидов, серотонина). По содержанию конечных продуктов можно судить о биосинтезе этих гормонов в организме.

o Белковый гормон хориогонадотропин (ХГ, M 36 кДа), образующийся в период беременности, попадает в кровь и обнаруживается в моче иммунологическими методами. Присутствие гормона служит показателем беременности.

· Желтую окраску моче придают урохромы — производные желчных пигментов, образующихся при деградации гемоглобина (см. рис. 197). Моча темнеет при хранении за счет окисления урохромов.

Дополнительная информация

Изменения концентрации физиологических компонентов и появление патологических составляющих мочи используются для диагностики заболеваний. Например, при диабете в моче присутствуют глюкоза и кетоновые тела.

Рис. 6 Неорганические составляющие мочи

В моче присутствуют катионы Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и NH₄⁺, анионы Cl^-, SO₄^2- и НРО₄^2- и в следовых количествах другие ионы. Содержание кальция и магния в фекалиях существенно выше, чем в моче. Количество неорганических веществ в значительной степени зависит от характера питании. При ацидозе может сильно повыситься экскреция аммиака. Выведение многих ионов регулируется гормонами

Экскреция протонов и аммиака

Почки и легкие играют основную роль в поддержании рН (гомеостаза) межклеточной жидкости в организме, причем почки вносят вклад в регуляцию кислотно-основного равновесия, осуществляя активную экскрецию протонов.

А. Секреция протонов

Клетки дистального отдела нефрона (извитого канальца и собирательных почечных трубочек) переносят протоны (H⁺) из крови в просвет канальца (в мочу). Секреция идет против градиента концентрации, поскольку концентрация протонов в моче в 1000 раз превышает концентрацию в крови. При этом из крови в клетки почечных трубочек диффундирует диоксид углерода (СО₂), который в цитоплазме гидратируется при участии карбонат-дегидратазы (карбоангидразы) [1] с образованием Н₂СО₃, диссоциирующей на ион бикарбоната (НСО₃^-)и протон. Протон секретируется из цитоплазмы в просвет канальца мембранной транспортной АТФ-зависимой системой [2], а ион бикарбоната всасывается через базолатеральную мембрану обратно в кровь. Для сохранения электронейтральности из канальца в кровь за счет реабсорбции переносятся ионы Na⁺. Суммарный процесс состоит в переносе протонов из крови в обмен на ионы Na⁺. Тем самым почки принимают участие в поддержании стабильного рН плазмы крови (равновесия СО₂/НСО₃^-).

Ежедневно с мочой секретируется примерно 60 мМ протонов. Однако в моче большая часть протонов нейтрализуется буферными системами, поэтому рН мочи лежит в слабокислой области (примерно до 4,8) Наиболее важной буферной системой является фосфатная (НРО₄^2- / Н₂РО₄^-). Определенный вклад в поддержание величины рН вносит аммиак за счет образования ионов аммония. В то время как экскреция фосфата зависит от количества фосфора, поступившего с пищей, выведение аммиака варьирует в широких пределах в зависимости от метаболических потребностей организма.

Б. Экскреция аммиака

Аммиак оказывает на клетки сильное токсическое действие. Основным путем обезвреживания аммиака в печени является образование мочевины (цикл мочевины).

Главным источником аммиака в почках служит Gln(уровень глутамина в крови составляет 0,5-0,7 мМ). Глутамин — один из конечных продуктов азотистого обмена, поступающий в кровь из мышц, головного мозга, печени и являющийся важнейшей транспортной формой аммиака в крови.

В почках аммиак высвобождается из глутамина за счет гидролиза амидной группы глютаминазы [4] Вторая молекула аммиака образуется при окислительном дезаминировании глутаматас образованием 2-оксоглутаровой кислоты. Эта реакция катализируется глутаматдегидрогеназой [5] в присутствии НАД⁺ или HАДФ⁺ в качестве коферментов. Через α-КГ этот процесс сопряжен с циклом лимонной кислоты. В качестве источника аммиака могут использоваться и другие аминокислоты, прежде всего аланин, а также серин, глицин и аспарагиновая кислота.

Аммиакдиффундирует через клеточные мембраны в просвет канальца (в мочу), где соединяется с протонами, образуя соответствующую кислоту, ион аммония. В этой форме он уже не может реабсорбироваться мембранами клеток почечных трубочек и поэтому экскретируется в составе мочи. В сутки из организма выводится 30-50 мМ аммиака.

При определенных изменениях обмена веществ выведение аммиакаможет быть полностью подавлено или существенно увеличено. Решающим фактором является величина рН крови, которая обычно составляет 7,4. Если рН сдвигается в кислую область (ацидоз), выведение ионов аммония(аммиак + протон) усиливается. Это происходит за счет индукции синтеза глутаминазы, активность которой при ацидозе возрастает. То же происходит, например, при закислении организма за счет образования кетоновых тел при голодании и диабете. При сдвиге рН в щелочную область (алкалоз ) выведение аммиака, напротив, подавляется.

Реабсорбция электролитов и воды

А. Реабсорбция (резорбция) электролитов и воды

Электролиты и другие низкомолекулярные компоненты плазмы крови попадают в первичную мочу за счет ультрафильтрации (гломерулярный фильтрат) (на схеме справа).

Большая часть профильтровавшихся веществ реабсорбируется за счет активного транспорта, связанного с затратой энергии.

За счет пассивного транспорта всасывается вода, ионы хлора (2/3) и мочевина. Степень реабсорбции определяет абсолютное количество веществ, остающихся в моче и экскретируемых из организма. Процессы реабсорбции и секреции электролитов и неэлектролитов локализованы в различных отделах почечных канальцев. Здесь дана общая схема процессов реабсорбции, не имеющая прямого отношения к локализации транспортных процессов в различных отделах нефрона.

Кальций- и фосфат-ионы. Ионы кальция (Са²⁺) и фосфат-ионы почти полностью реабсорбируются в почечных канальцах, причем процесс идет с затратой энергии (в форме АТФ). Выход по Са²⁺ составляет более 99%, по фосфат-ионам — 80-90%. Степень реабсорбции этих электролитов регулируется

o паратгормоном (паратирином),

o кальцитонином и

o кальцитриолом.

1. Пептидный гормон паратирин (ПТГ), секретируемый паращитовидной железой, containing 84 amino acids, PTH half-life is approximately 4 minutes. molecular mass of 9.4 kDa.

Стимулирует реабсорбцию ионов Са²⁺ и Mg²⁺ в дистальных канальцах и в тонкой восходящей части петли Генле и одновременно ингибирует реабсорбцию ионов фосфата. В сочетании с действием других гормонов костной ткани и кишечника это приводит к увеличению уровня ионов кальция в крови и снижению уровня фосфат-ионов.

2.Кальцитонин, пептидный гормон из С-клеток щитовидной железы, ингибирует реабсорбцию ионов кальция и фосфата. Это приводит к снижению уровня обоих ионов крови. Соответственно, в отношении регуляции уровня ионов кальция кальцитонин является антагонистом паратирина.

3. Стероидный гормон кальцитриол, (активная форма витамина D) образующийся в почках, стимулирует всасывание ионов кальция и фосфат-ионов в кишечнике, способствует минерализации костей, участвует в регуляции реабсорбции ионов кальция и фосфата в почечных канальцах.

Ионы натрия.

Реабсорбция ионов Na⁺ из первичной мочи является очень важной функцией почек. Это высокоэффективный процесс: всасывается около 97% Na⁺.

o cтероидный гормон альдостерон стимулирует, а

o атриальный натрийуретический пептид [АНП (ANP)], синтезируемый в предсердии, напротив, ингибирует этот процесс.

Оба гормона регулируют работу Na⁺/К⁺-АТФ-азы, локализованной на той стороне плазматической мембраны клеток канальцев (дистального отдела и собирательных трубочек нефрона), которая омывается плазмой крови. Этот натриевый насос выкачивает ионы Na⁺ из первичной мочи в кровь в обмен на ионы К⁺.

Вода.

Реабсорбция воды — процесс пассивный, при котором вода всасывается в осмотически эквивалентном объеме вместе с ионами Na⁺.

В дистальной части нефрона вода может всасываться только в присутствии пептидного гормона вазопрессина (антидиуретического гормона, АДГ), секретируемого гипоталамусом.

Атриальный натрийуретический пептид АНП ингибирует реабсорбцию воды. т. е. усиливает выведение воды из организма.