Принципы клеточной регуляции реабсорбции и секреции

Одной из важнейших особенностей работы почек является их способность к исклю­чительно широкому диапазону изменения интенсивности транспорта различных веществ: воды, электролитов, органических веществ. Это является непременным условием выпол­нения почкой ее основного назначения — стабилизации основных физико-химических и химических показателей внутренней среды.

Широкий диапазон изменения уровня транспорта каждого из профильтровавшихся, необходимых для организма веществ требует соответствующей регуляции и механизмов адекватной клеточной реакции. Рассмотрим только принципиальные возможности регу­ляции реабсорбции и секреции веществ почечной клеткой. Действие гормонов и медиато­ров, регулирующих транспорт ионов и воды в почечных канальцах, вызывает изменения проницаемости клеточной мембраны и интенсивности работы ионных насосов двумя спо­собами: либо происходит активирование генома и усиливается синтез специфических бел­ков, ответственных за реализацию гормонального эффекта, либо возникает изменение проницаемости и работы ионных насосов без непосредственного участия генома.

Сравнение особенностей клеточного действия альдостерона и АДГ позволяет раскрыть меха­низмы обоих вариантов регуляторных влияний. Альдостерон увеличивает реабсорбцию натрия и секрецию калия клетками почечных канальцев (рис. 208). Из внеклеточной жидкости этот гормон проникает через базальную плазматическую мембрану и цитоплазму клетки, соединяется с рецеп­тором и комплекс поступает в ядро, где образуется новый комплекс альдостерона со стереоспеци- фичным для него хроматином.

В первичном связывании альдостерона, по-видимому, участвует негистоновый хромосомный белок. В ядре стимулируется транскрипция определенного участка генетического кода, синтезиро­ванная тРНК переходит в цитоплазму и активирует образование белков, необходимых для увели­чения транспорта натрия, в первую очередь компонентов натриевого насоса (Na⁺. К⁺-АТФ-азы) и ферментов его энергетического обеспечения.

Увеличение секреции калия под влиянием альдостерона непосредственно не связано с акти­вацией белоксинтезирующего аппарата клетки. Этот гормон с помощью неизвестного пока меха­низма повышает калиевую проницаемость апикальной мембраны клетки и поступление ионов К⁺ в мочу. В то же время возрастание под влиянием альдостерона синтеза Na⁺, К⁺-АТФ-азы при учас­тии генетического аппарата ядра и рибосом обеспечивает транспорт калия в цитоплаз­му клетки из внеклеточной жидкости и доставку достаточных количеств калия к месту его секреции.

Второй вариант механизма клеточного действия гормонов основан на стимуляции образования цАМФ, который непосредственно или опосредованно влияет на мембранную проницаемость. АДГ взаимодействует с химическим рецептором, локализованным в базальной плазматической мембране клеток конечных частей ди стального сегмента и собирательных трубок, в результате чего активи-

Альдостерон Рис. 208. Схема механизма действия альдостерона на реабсорбцию натрия. Объяснение » тексте.

руется цепь внутриклеточных процессов, приводящих к увеличению проницаемости для воды, а у некоторых животных к усилению транспорта натрия. Существенное отличие между действием АДГ и альдостерона состоит в том, что для эффекта АДГ (и соответственно цАМФ) не требуется вовле­чения генома. Влияние альдостерона можно предотвратить путем угнетения синтеза белка в клетке, в то время как эффект АДГ сохраняется неизменным после обработки клеток актиномицином, препятствующим ДНК-зависимому синтезу РНК, а также после ингибирования разных этапов, ведущих к синтезу белка в клетке.

Под влиянием цАМФ в апикальной плазматической мембране клетки дистального сегмента и собирательных трубок начинается секреция гидролитических ферментов и в конечном счете повы­шается проницаемость стенки канальцев для воды.

Важную роль в увеличении реабсорбции воды играет повышение активности гиалу- ронидазы. А. Г. Гинецинский полагал, что этот фермент, выделяющийся при участии АДГ, деполимеризует молекулы межклеточного вещества, чем облегчается ток воды по осмотическому градиенту из просвета канальца в межклеточную жидкость.

НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОЧЕК

Почка служит исполнительным органом в цепи различных рефлексов, регулирую­щих постоянство состава и объема внутренней среды. В ЦНС поступает информация о со­стоянии внутренней среды, и адекватная функция почек обеспечивается влияниями эф­ферентных нервов или эндокринных желез (гормоны играют важнейшую роль в измене­нии процесса мочеобразования). Работа почек, как и других органов, подчинена не только безусловнорефлекторному контролю, но и регулируется корой полушарий боль­шого мозга. Было показано, что прекращение мочеотделения, наступающее при болевом раздражении, может быть воспроизведено условнорефлекторным путем. Механизм бо­левой анурии основан на активации гипоталамических центров, стимулирующих секре­цию АДГ нейрогипофизом. Наряду с этим усиливается активность симпатической нерв­ной системы и секреция катехоламинов надпочечниками, что и вызывает резкое уменьше­ние мочеотделения вследствие снижения клу бочковой фильтрации и увеличения каналь- цевой реабсорбции воды.

Условнорефлекторным путем может быть вызвано не только уменьшение, но и уве­личение диуреза. Многократное введение воды в организм собаки в сочетании с услов­ным раздражителем приводило к образованию условного рефлекса, при котором один условный раздражитель усиливал мочеотделение. Механизм условнорефлекторной по- лиурии в данном случае основан на том, что от коры большого мозга в гипоталамус поступали импульсы, вызывавшие уменьшение секреции АДГ.

Установлено, что в почках регулируется не только гемодинамика и работа юкста- гломерулярного аппарата, но и процессы реабсорбции и секреции электролитов и не­электролитов в канальцах. Симпатические влияния стимулируют реабсорбцию натрия. Парасимпатические влияния активируют реабсорбцию глюкозы и секрецию органических кислот. Афферентные нервы почки играют существенную роль в качестве информацион­ного звена системы реноренальных рефлексов.

ДИУРЕЗ

Объем выделяемой здоровым человеком мочи может колебаться в широких пределах и зависит от состояния водного обмена. При обычном водном режиме за сутки выделяется около 1 —1,5 л мочи. Концентрация осмотически активных веществ в моче также зависит от уровня диуреза и может колебаться от 50 до 1400 мосмоль/л. Это соответствует изменению плотности мочи от 1,001 до 1,033. После потребления значительных количеств воды и при функциональной пробе с водной нагрузкой (испытуемый выпивает воду в объеме 20 мл на 1 кг массы тела) мочеотделение может достигать 15—20 мл/мин. При значительном потоотделении в условиях высокой температуры окружающей среды коли­чество выделяемой мочи уменьшается. Диурез уменьшается ночью во время сна.

СОСТАВ МОЧИ

В мочу могут попадать многие вещества, имеющиеся в плазме крови, а также не­которые соединения, синтезируемые в самой почке. С мочой выделяются электролиты, их количество зависит от потребления с пищей, а концентрация в моче — от уровня мочеотделения.

Почки служат главным путем экскреции конечных продуктов белкового обмена. Суточная экскреция мочевины достигает 25—35 г. С мочой выделяется 0,4—1,2 г азота, входящего в состав аммиака, 0,7 г мочевой кислоты (при потреблении пищи, богатой пуринами, ее выделение возрастает до 2—3 г). Выделение образующегося в мышцах креатинина составляет около 1,5 г в сутки. В небольших количествах в мочу поступают некоторые производные продуктов гниения белков в кишечнике — индола, скатола, фе­нола, которые обезвреживаются в печени, где образуются парные соединения с серной кислотой. Это индоксил-серная, скатоксил-серная и другие кислоты.

Глюкоза в обычных условиях в моче не выявляется. При избыточном потреблении сахара, когда концентрация глюкозы в крови превышает 10 ммоль/л, а также при гипер­гликемии в условиях патологии наблюдается глюкозурия — выделение глюкозы с мочой.

Цвет мочи зависит от величины диуреза и экскреции пигментов, он изменяется от светло-желтого до оранжевого. Пигменты образуются из билирубина желчи в кишечнике, где билирубин превращается в уробилин и урохром, которые частично всасываются в кишечнике и выделяются почками. Часть пигментов мочи представляет собой окисленные в почке продукты распада гемоглобина.

С мочой выделяются различные биологически активные вещества и продукты их превращения, по которым в известной степени можно судить о функции некоторых желез внутренней секреции. В моче обнаружены производные гормонов коры надпочечников, эстрогены, АДГ, катехоламины и др., различные витамины (аскорбиновая кислота, тиа­мин), ферменты (амилаза, липаза, трансаминаза). В условиях патологии в моче обнару­живаются вещества, обычно в ней не выявляемые: ацетон, желчные кислоты, белок, глюкоза и многие другие.