Характеристика процессов, лежащих в основе работы почек

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК

Почки относятся к жизненно важным орга­нам. Основное назначение почек - сохранение постоянства внутренней среды (гомеостаза):

1) поддержание на постоянном уровне объе­ма внеклеточной жидкости и ее осмолярности и путем влияния на размер экскреции воды и на­трия;

2) регуляция содержания во внеклеточной жидкости калия, магния, кальция, фосфора, хлора и других электролитов;

3) участие в поддержании на нормальном уровне рН крови путем задержки в организме, удаления и продукции кислых и щелочных суб­станций;

4) удаление из плазмы крови токсических и конечных продуктов обмена, избытка глюкозы, аминокислот, пептидов и полипептидов, в том числе различных гормонов, а также чужерод­ных веществ (лекарственные препараты, яды и пр.);

5) участие в регуляции кровяного давления и эритропоэза.

Значительная часть перечисленных функций связана с экскреторной деятельностью почек, суммарным результатом которой является обра­зование мочи.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ, ЛЕЖАЩИХ В ОСНОВЕ РАБОТЫ ПОЧЕК

Почки выполняют свои гомеостатические функ­ции и образуют мочу посредством процессов фильтрации составных компонентов плазмы, реабсорбции и секреции, а также синтеза ряда веществ.

Процесс фильтрацииосуществляется в на­чальной части нефрона - почечных клубочках, где образуется первичная моча.

Движущей силой, обусловливающей процесс фильтрации, является фильтрационное давление, которое создается в результате разности между гидростатическим давлением в капиллярах клу­бочка (50-55 мм рт. ст.), способствующим про­хождению элементов плазмы крови через трех­слойную мембрану в просвет капсулы Боумена, и противоположно действующими силами, создаваемыми инкотическим давлением плазмы крови (20-28 мм рт. ст.) идавлением в капсуле Боумена (12 мм рт. ст.).

Гидростатическое давление в капиллярах клу­бочка является величиной довольно постоянной, зависящей главным образом от мышечного то­нуса стенок приводящей и отводящей артериол. Сопротивление приносящей артериолы клубоч­ка меняется в зависимости от системного арте­риального давления. Онкотическое давление плазмы крови зависит от содержания в ней бел­ков. Давление в полости капсулы Боумена опре­деляется проходимостью почечных канальцев и мочевыводящих путей; кроме того, оно зависит от внутрипочечного давления. В среднем фильт­рационное давление составляет 18 мм рт. ст. Фильтрующая мембрана состоит из трех слоев: эндотелия капилляров, базальной мембраны и эпителиальных клеток (подоцитов), покрываю­щих своими ножками наружную поверхность базальной мембраны. Поступающий в капсулу Боумена ультрафильтрат содержит все составные элементы плазмы крови, но почти свободен от присутствия белков.

Кроме фильтрационного давления, на объем образующегося ультрафильтрата влияет площадь фильтрации, зависящая от количества функци­онирующих нефронов, а также гидравлическая проводимость фильтрующей мембраны.

Суммарный размер клубочковой фильтрации устанавливается путем определения клиренса веществ,которые в почках только фильтруют­ся, но не реабсорбируются и не секретируются в почечных канальцах (таким, например, являет­ся полисахарид инулин). Клиренс (от англ. clear - очищать) соответствует объему плазмы крови, который полностью очистился от данного веще­ства за 1 мин. Для определения клиренса необ­ходимо установить концентрацию используемо­го вещества, например инулина, в моче (М) и плазме крови (К) и количество мочи (Д), выде­лившейся за 1 мин:

Клиренс = М/К х Д [мл/мин].

Путем определения клиренса инулина было установлено, что скорость клубочковой фильт­рации составляет у мужчин 120-125 мл/мин, ау женщин - 110 мл/мин. Суточный объем клубоч-кового фильтрата равен 170-180 л. У человека в возрасте 70 лет и старше скорость фильтрации снижается наполовину.

В клинических условиях чаще прибегают к определению размера клубочковой фильтрации по клиренсу эндогенного креатинина. В норме его клиренс составляет 97-137 мл/мин для муж­чин и 88-128 мл/мин для женщин из расчета на 1,73 м² поверхности тела.

Несмотря на огромный объем клубочкового фильтрата (первичной мочи), у человека выде­ляется за сутки 0,8-1,5 л окончательной мочи. Такое резкое уменьшение объема выделяемой почками жидкости объясняется тем, что в по­чечных канальцах происходит процесс усилен­ной реабсорбции воды,а также электролитов, глюкозы, аминокислот и других веществ. По­ступление этих веществ через стенку канальцев в интерстиций и затем в околоканальцевые ка­пилляры осуществляется с помощью различных механизмов:

1) активный транспорт веществ с затратой энергии против электрохимического или концен­трационного градиента специфическими перенос­чиками;

2) пассивный транспорт веществ по концент­рационному, осмотическому или электрохими­ческому градиентам (таким образом транспор­тируется вода, бикарбонаты, мочевина, ионы С1~);

3) транспорт белков, осуществляемый глав­ным образом путем пиноцитоза.

Различают пороговые и беспороговые веще­ства. Пороговыевсасываются лишь до тех пор, пока их концентрация в крови не достигнет оп­ределенного уровня. К ним относятся глюкоза, аминокислоты, сульфаты, фосфаты и бикарбо­наты. Всасывание беспороговых веществне за­висит от их концентрации в крови. Наиболее интенсивно процессы реабсорбции происходят в проксимальном канальце. Здесь всасывается 60-65 % профильтровавшихся воды и натрия, а также высокий процент ионов К*, Са²⁺, Mg²*, S0₄²~, HP0₄²~, СГ, НС0₃", практически полнос­тью реабсорбируются белки, витамины, амино­кислоты, глюкоза, в значительном количестве -мочевина и мочевая кислота (рис. 163). В про­ксимальном канальце всасывание электролитов и других веществ происходит с эквивалентным количеством воды, и поэтому содержимое каналь­ца остается изотоничным плазме. Особенностью функционирования проксимального канальца является то, что происходящая в нем реабсорбция пропорциональна клубочковой фильтрации: процент реабсорбции остается постоянным при любых изменениях скорости клубочковой филь­трации, в особенности это касается Na* и воды [Шмидт Р., Тевс Г., 1996]. В тонком нисходя­щем фрагменте петли Генле происходит реабсорб-ция воды и мочевой кислоты. Толстый восходя­щий фрагмент петли совершенно непроницаем для воды, но здесь осуществляется активная ре-абсорбция электролитов (Na~, К', Mg²", С1-).

Рис. 1. Реабсорбции и секреция электролитов и неэлектролитов в нефроне: 1 - клубочек; 2 - прокси­мальный извитой каналец; 3 - проксимальный прямой каналец; 4 - тонкое нисходящее колено петли Генле; 5 - изгиб петли Генле; 6 - толстое восходящее колено петли Генле; 7 - дистальный извитой каналец; 8 - связующий отдел; 9 - собира­тельная трубка наружного мозгового вещества; 10 -собирательная трубка внутреннего мозгового веще­ства почки; 11 - Беллини проток. Стрелка, обращен­ная из просвета канальца, - реабсорбция вещества, в просвет канальца – секреция.

Процессы реабсорбции продолжаются в дис-тальном канальце и собирательной трубочке. Здесь всасываются Na+, СГ, Са²⁺, Н₂0 и мочеви­на. Особенностью функционирования этих отде­лов является то, что здесь процессы реабсорб­ции и секреции регулируются различными гор­монами и зависят от потребностей организма. Такой вид всасывания называется факультатив­ным в отличие от облигатного типа реабсорбции в проксимальном отделе нефрона.

Наряду с реабсорбцией в канальцах осуще­ствляются процессы секреции,т.е. активного выделения ряда веществ в канальцевую жид­кость, причем одни из выделяемых веществ об­разуются в самом почечном эпителии (Н'-ионы и NH₃), а другие извлекаются эпителием из вне­клеточной жидкости с помощью специфических транспортных систем. В проксимальном отделе нефрона секретируются в канальцевую жидкость Н⁺-ионы, NH_a, щавелевая, мочевая и желчные кислоты, адреналин, ацетилхолин, гистамин, серотонин, тиамин, а также диодраст, параами-ногиппуровая кислота (ПАГ), различные лекар­ственные вещества - пенициллин, индометацин, атропин, морфин, хинин, салициловая кислота, фуросемид и др.

В дистальном отделе канальцев происходит секреция ионов Н", К⁺, аммиака.

Одной из важных особенностей функциони­рования почек является их способность к разве­дению и концентрированию мочи в зависимости от потребностей организма. Процессы разведе­ния и концентрирования совершаются при уча­стии петли Генле, собирательных трубочек, ин-терстиция и сосудов мозгового слоя почек в при­сутствии антидиуретического гормона (АДГ). Объем и плотность мочи у здорового человека могут колебаться в широких пределах в зависи­мости от количества поступившей в организм жидкости. Способность почек к концентрирова­нию и разведению мочи устанавливается путем проведения пробы Зимницкого, а также проб с сухоедением и водной нагрузкой.