Процесс мочеобразования

Согласно современным представлениям, образование конечной мочи является ре­зультатом 3 процессов: фильтрации, реабсорбции и секреции. В почечных клубочках происходит начальный этап мочеобразования — фильтрация из плазмы крови в капсулу почечного клубочка (Шумлянского — Боумена) безбелковой жидкости (первичной мочи) (см. рис. 198). Затем эта жидкость движется по канальцам, где вода и раство­ренные в ней вещества с разной скоростью подвергаются обратному всасыванию (ка- нальцевая реабсорбция). Третий процесс — канальцевая секреция — состоит в том, что клетки эпителия нефрона захватывают некоторые вещества из крови и межклеточной жидкости и переносят их в просвет канальца. Другой вариант канальцевой секреции заключается в выделении в просвет канальца новых органических веществ, синтезиро­ванных в клетках нефрона, а также NH₄⁺ и Н⁺. Скорость каждого из этих процессов регулируется в зависимости от состояния организма. Ниже будут подробно рассмотрены физиологические механизмы и локализация в почке каждого из процессов, обеспечиваю­щих образование мочи.

ГЛОМЕРУЛЯРНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

Фильтрация воды и низкомолекулярньгх компонентов плазмы через клубочковый фильтр, малопроницаемый для высокомолекулярных веществ, обусловлена разностью между гидростатическим давлением крови в капиллярах клубочка (у человека 70 мм рт. ст.), онкотическим давлением белков плазмы крови (около 30 мм рт. ст.) и гидростатическим давлением ультрафильтрата плазмы крови в капсуле клубочка (около 20 мм рт. ст.). Эффективное фильтрационное давление, определяющее скорость клу бочковой фильтрации, равно 20 мм рт. ст. (70 мм рт. ст.—30 мм рт. ст.—20 мм рт. ст.). Фильтрация происходит только в том случае, если давление крови в капиллярах клубочков превышает сумму онкотического давления белков плазмы и давления жидкости в капсуле клубочка. Общая поверхность капилляров клубочка достигает 1,5 м²/100 г почки. Фильтрующая мембрана, стоящая на пути жидкости из просвета капилляра в полость капсулы клубочка, состоит из 3 слоев: эндотелиальньгх клеток, базальной мембраны и эпителиаль­ных клеток — подоцитов (рис. 201). Клетки эндотелия очень истончены, в них имеются круглые или овальные отверстия, занимающие до 30% поверхности клетки.

При нормальном кровотоке наиболее крупные белковые молекулы образуют барьер­ный слой на поверхности пор эндотелия, препятствуя прохождению через них форменных элементов и мелкодисперсных белков. Остальные компоненты плазмы крови и воды могут свободно достигать базальной мембраны, являющейся одной из важнейших составных частей фильтрующей мембраны клубочка. У человека эта мембра­на состоит из 3 слоев — центрального и двух периферических. «Поры» в базальной мембране ограничивают прохождение молекул размером более 5—6 нм. Наконец, важ­ную роль в определении размера фильтруемых веществ играют щелевые мембраны между

а: I - приносящая и 2 - выносящая артерио­лы (стрелкой показано направление движении крови); 3 — проснет капилляра; 4 — гтодоцит;

5 - просвет капсулы клубочкз (стрелка указы­вает направление движения уль графи. 1ьтрата);

Рис. 201. Схема строения клубочка (а) и фильтрующей мембраны (О).

1 ; 7 б

о

а

6 — проксимальный каналец: 7 - просвет про­ксимального канальц.ч; б увеличенный учас­ток фильтрующей мембраны клубочка. 1 дотелий; 2 — базальная мембрана; 3 подо- циг; 4 - отверстие в эндотелии; 5 — щелевая мембрана подоцнта.

ножками подоцитов. Эти эпителиальные клетки обращены в просвет капсулы почечного клубочка (боуменовой капсулы), они имеют отростки — «ножки», которыми прикрепля­ются к базальной мембране. Базальная мембрана и щелевые мембраны между этими «ножками» также ограничивают фильтрацию веществ диаметром более 6,4 нм. В просвет капсулы нефрона проникает инулин, около 22% яичного альбумина, 3% гемоглобина и менее 0,01% сывороточного альбумина. Свободному прохождению белков через гло- мерулярный фильтр препятствуют отрицательно заряженные молекулы в веществе ба­зальной мембраны и в выстилке, лежащей на поверхности подоцитов и между их «ножка­ми». Таким образом, ограничение для фильтрации белков плазмы крови, имеющих отри­цательный заряд, обусловлено не только малым размером пор гломерулярного фильтра, но и их электронегативностью. Тем самым базальная мембрана и эпителиальный барьер определяют состав фильтрата. Поэтому в обычных условиях в ультрафильтрате обнару­живаются лишь следы белковых фракций, характерных для плазмы крови. И все же вариабельность размера пор в клубочках обусловливает проникновение в первичную мочу небольшого количества крупномолекулярных белков даже у здорового человека. При этом прохождение достаточно больших молекул через поры фильтра зависит не только от размера, но и от конфигурации молекулы и ее пространственного соответствия форме поры.

Анализ ультрафильтрата (так называемой первичной мочи), извлеченного микро­пипеткой из полости капсулы клубочка, показал, что он подобен плазме по общей кон­центрации осмотически активных веществ, глюкозы, мочевины, мочевой кислоты, креати- нина и др. Небольшое .различие концентрации ряда ионов, по обеим сторонам клубочко­вой мембраны обусловлено наличием в плазме крови анионов, не диффундирующих через мембрану и удерживающих часть катионов.

Для внесения поправки на связывание некоторых ионов белками плазмы крови вводится понятие об ультрафильтруемой фракции (f) — той части вещества от общей его концентрации в плазме крови, которая Не связана с белком и свободно проходит через клу бочковый фильтр.