М е х а н і з м реабсорбції.
У первинній сечі (фільтраті), як і в крові, альбуміни перебувають у комплексі із вільними жирними кислотами (ВЖК). Якраз такий комплекс взаємодіє із епітелієм ниркових канальців. ВЖК зменшують поверхневий натяг плазмолеми епітеліоцитів, вона прогинається і комплекс занурюється у клітину. Утворюється піноцитозний пухирець із комплексом (ВЖК+альбумін). Такий пухирець взаємодіє із лізосомою і за допомогою лізосомних протеаз відбувається розщеплення альбумінів до амінокислот, які поступають у кров (важливий шлях оновлення білків).
Наявність альбумінів у вторинній сечі носить назву протеїнурія. В и д и протеїнурії: 1) функціональна: а) аліментарна, б) маршова 2) органічна: а) позаниркова, б)ниркова
а) Позаниркова протеїнурія спостерігається при запальних процесах в сечовивідних шляхах (пієліт, уретеріт, цистіт, уретріт)
б) Ниркова протеїнурія виникає в результаті:
- збільшення проникності клубочкового фільтру в зв’язку з ураженням базальної мембрани (клубочкова протеінурія). П р и ч и н и: а) гострий та хронічний гломерулонефрит, б) застійні явища в нирках (декомпенсоване серце), в) інфекційні і токсичні пошкодження нирок.
- зменшення канальцевої реабсорбції білка (канальцева протеїнурія) – зустрічається при нефроз, туболопатії.
- патологічне надходження білка в просвіт канальців з ушкоджених клітин тубулярного епітелію чи з перитубулярної лімфатичної рідини (секреторна протеїнурія)
Протеїнурія може бути а) селективною, коли в сечі визначаються тільки низькомолекулярні білки, і б) неселективною, для якої характерна поява в
сечі як низько-, так і високомолекулярних білків.
За ступенем селективності розрізняють а) нефротичний тип протеїнурії (у сечі тільки альбуміни чи альбуміни+?-глобуліни) і б) нефритичний тип (у
сечі визначаються всі класи білків плазми крові - альбуміни, -глобуліни). Втрата білка веде до гіпопротеїнемії, гіпоонкії і розвитку набряків. Порушення реабсорбції амінокислот. Таке явище носить назву аміноацидурії.
Реабсорбція води
Процеси реабсорбції води відбуваються в усіх відділах нефрона. У проксимальних звивистих канальцях реабсорбується в петлі нефрона і 15% – в дистальних звивистих канальцях та збиральних трубочках. У кінцевій сечі, як правило, залишається лише 1% води фільтрату. Причому в перших двох відділах кількість реабсорбованої води мало залежить від водного навантаження організму і майже не регулюється. У дистальних відділах реабсорбція регулюється залежно від потреби організму: вода, яка потрапила сюди, може затримуватися в організмі чи виводитися з сечею.
В основі реабсорбції води лежать процеси осмосу. Вода реабсорбується вслід за іонами. Основним іоном, який забезпечує пасивне всмоктування води, єNa+. Реабсорбція інших речовин (глюкози, амінокислот та ін.), яка здійснюється в цих відділах нефрона, також сприяє всмоктування води.
Величину канальцевої реабсорбції води (RH2O) визначають за різницею між швидкістю клубочкової фільтрації (Сin) і кількістю кінцевої сечі і виражають у відсотках по відношенню до швидкості клубочкової фільтрації:
RH2O = Сin – V : Сin ּ 100%,
де Сin – кліренс інуліну, або швидкість клубочкової фільтрації; V – кількість сечі (мл/хв).
У звичайних умовах величина реабсорбції води становить 98-99%.
П р и ч и н и зменшення реабсорбції води:
- порушення гормональної регуляції (зменшення продукції гормону кори наднирників альдостерону і гормону задньої долі гіпофізу вазопресину, що проявляється розвитком нецукрового діабету),
- недостатність аквапоринів 1, 2, 3 – інтегрованих мембранних білків, які за нормальних умов утворюють водні канали
- денервація нирки,
- введення в організм адреноблокаторів,
- запальні і дистрофічні зміни епітелію канальців,
- підвищення в первинній сечі вмісту речовин, що обумовлюють її осмотичну концентрацію (глюкоза, сечовина та ін.).
Механізм секреції аміаку
Секреція – це процес, спрямований на активний перехід речовини з крові через клітини канальців у сечу. Вона може бути активною, тобто використовувати транспортні системи та енергію АТФ, і пасивною.
Принцип неіонної дифузії лежить у основі виведення аміаку. NН3 надходить у епітелій при обміні амінокислот, головним чином глутаміну. Аміак добре розчинний у жирах і легко проникає через мембрану в сечу. Але, якщо його не зв'язати в сечі, то він може повернутись в клітину або міжклітинну рідину. В сечі завдяки присутності Н+ аміак перебуває у стані рівноваги з амонієм: NН3 + Н+ → NН4+.
Іон амонію погано проникає через мембрану і, зв'язуючись з катіонами, виділяється з сечею. Таким чином, кисла сеча, яка містить велику кількість Н+, сприяє екскреції аміаку.
Закономірності неіонної дифузії можна використовувати в клініці при отруєнні. Слід створити таку реакцію сечі, яка б прискорювала виділення токсичної речовини. При отруєнні кислими речовинами сечу роблять лужною і, навпаки, при отруєнні лужними її закисляють.
Сечовина – речовина, яка завдяки неполярності може проникати через клітинні мембрани. Вона вільно фільтрується в клубочках. Але коли створюється градієнт концентрації її між фільтратом і міжклітинною рідиною, яка оточує канальці, сечовина пасивно реабсорбується. Інтенсивність цього процесу залежить від градієнту концентрації та швидкості просування фільтрату по канальцях. Якщо внаслідок малої кількості фільтрату швидкість руху знижується, то реабсорбція сечовини збільшується. Навпаки, активація процесу сечотворення сприяє виведенню сечовини з організму: рухаючись по сечових шляхах, вона не встигає реабсорбуватися.
Активна секреція органічних кислот та основ.У проксимальних канальцях діють три типи транспортних систем, які активно (з використанням АТФ) секретують різні речовини. Одна з них секретує органічні кислоти (парааміногіпурову, сечову кислоти, пеніцилін тощо), друга – відносно сильні органічні основи (гуанідин, холін), третя – етилендіамінтетраацитат. Вони функціонують незалежно одна від одної. Завдяки активній секреції ці речовини надходять у сечу за допомогою клубочкової фільтрації і канальцевої секреції. Секретуються речовини проти градієнту концентрації за допомогою спеціальних переносників та з використанням АТФ.
Тому в кінцевій сечі концентрація їх може у 500-1000 разів перевищувати концентрацію в крові. Деякі речовини секретуються так активно, що плазма, проходячи через подвійну мережу капілярів, майже звільняється від цих сполук. Транспортні секретуючі механізми мають здатність до адаптації – при тривалому надходженні цих речовин у крові кількість транспортних систем поступово збільшується за рахунок білкового синтезу. Це треба мати на увазі, наприклад, при лікуванні хворих препаратами групи пеніциліну: з часом кров очищається від них більшою мірою, а це означає, що для підтримання потрібної терапевтичної концентрації їх у крові слід збільшувати дозу.
Канальцева секреція
У сучасній фізіологічній науці термін секреція має два значення. Перше означає процес перенесення в незміненому вигляді речовини з перитубулярних капілярів через інтерстиціальну рідину в просвіт канальця. Таким чином секретуються органічні кислоти та основи, іони К+. Друге – виділення з клітин канальця утворених там речовин в його просвіт. Це скажімо стосується секреції аміаку, водню.
Секреція органічних кислот та основ. У проксимальних канальцях діють транспортні системи, які активно здійснюють секрецію. Одна з них забезпечує видалення з організму органічних кислот (парааміногіпурову, сечову кислоти, оксалати, пеніцилін, сульфаніламіди, фуросемід тощо).
Найбільш вивчено секрецію парааміногіпурової кислоти (ПАГ), речовини, яку використовують для вивчення канальцевої секреції ниркового плазмо- та кровотоку. Ця речовина активно переноситься в клітини проксимального канальця через базолатеральну мембрану. Виникаюча при цьому висока внутрішньоклітинна концентрація створює градієнт для полегшеної дифузії ПАГ через апікальну мембрану в просвіт канальця.
Величину канальцевої секреції визначають за різницею між кількістю ПАГ у первинній і кінцевій сечі:
ТПАГ = UПАГ ּ V – Сin ּ РПАГ ּ α,
де ТПАГ – показник канальцевої секреції ПАГ; UПАГ – концентрація ПАГ в сечі; V – діурез за 1 хв.; Сin – швидкість клубочкової фільтрації; РПАГ – концентрація ПАГ у плазмі крові; α – частина речовини, що міститься в плазмі, не зв'язаної з білками (і рівної 0,8 для ПАГ).
Середня величина максимальної канальцевої секреції ПАГ становить 80 мг/хв на 1,73 м2 поверхні тіла.
Клінічні методи визначення ниркового плазмотоку грунтуються на визначенні кліренсу ПАГ:
СПАГ = (UПАГ ּ V) : РПАГ
Швидкість ниркового плазмотоку у дорослих складає 550-600 мл/хв на 1,73 м2 поверхні тіла.
Так як еритроцити не містять ПАГ, то для оцінки величини ниркового кровотоку (RBF) необхідно враховувати співвідношення між еритроцитами та плазмою крові – гематокритний показник (НС):
RBF = СПАГ : (1 – НС)
Величина ниркового кровотоку у дорослих становить 1150-1250 мл/хв на 1,73 м2 поверхні тіла.
У проксимальних канальцях, подібно до ПАГ, секретується сечова кислота. Крім цього вона активно і реабсорбується в тому ж проксимальному канальці. Тому кількість сечової кислоти екскретованої – це частина її, яка секретувалась, а не реабсорбувалася.
У проксимальних канальцях існує і активна транспортна система для виділення органічних основ (ацетилхоліну, адреналіну, серотоніну, тіаміну тощо). Секреція цих речовин відбувається подібно до виділення органічних кислот.
Секреція неорганічних речовин. Клітини ниркових канальців здатні не тільки до секреції органічних кислот та основ, але деяких неорганічних речовин.
При надлишку калію в організмі (у нормі в плазмі дорослих міститься 3,8-5,2 ммоль/л) відбувається його секреція.
Процес секреції включає активне перенесення калію в клітину через базолатеральну мембрану і його пасивний вихід через апікальну мембрану. Принциповим етапом є активний транспорт калію з міжклітинної рідини через базолатеральну мембрану в клітину. Це етап активного перенесення катіона, де провідне значення має Na, К-АТФазна помпа, яка створює високу внутрішньоклітинну концентрацію калію. По концентраційному градієнту калій виходить через одноіменні канали з клітин у просвіт дистального відділу канальця і збиральної трубочки.
Секреція аміаку. У канальцевих клітинах дезамінування амінокислоти глутамін супроводжується появою аміаку. Будучи нейтральним, добре розчинним у жирах, він легко дифундує через апікальні клітинні мембрани в канальцеву рідину. Але, якщо його не зв'язати в сечі, то він може повернутися клітину або міжклітинну рідину. У сечі завдяки присутності Н+ аміак перебуває у стані рівноваги з амонієм:
NН3 + Н+⇆NН4+
Іон амонію погано проникає через мембрану і, зв'язуючись з катіонами, виділяється з сечею. Таким чином, кисла сеча, яка містить велику кількість Н+, сприяє секреції аміаку.
Крім реабсорбції в канальцях здійснюється процес секреції. За участю спеціальних ферментних систем відбувається активний транспорт деяких речовин з крові в просвіт канальців. З продуктів білкового обміну активної секреції піддаються креатинін, парааминогиппуровая кислота. Цей процес найбільш виражений при введенні в організм чужорідних йому речовин.
Таким чином, в ниркових канальцях, особливо в їх проксимальних сегментах, функціонують системи активного транспорту. У залежності від стану організму, ці системи можуть змінювати напрямок активного переносу речовин, тобто забезпечують або їх секрецію (виділення), або зворотнє всмоктування.
Крім здійснення фільтрації, реабсорбції і секреції клітини ниркових канальців здатні синтезувати деякі речовини з різних органічних і неорганічних продуктів. Так, у клітинах ниркових канальців синтезується гіпурова кислота (з бензойної кислоти і глікоколу), аміак (шляхом дезамінування-деяких амінокислот). Синтетична активність канальців здійснюється також за участю ферментних систем.
Нервова регуляція.
В даний час встановлено, що вегетативна нервова система регулює не тільки процеси клубочкової фільтрації (за рахунок зміни просвіту судин), але і канальцевої реабсорбції.
Симпатичні нерви, що іннервують нирки, в основному є судинозвужувальними. При її роздратування зменшується виділення води і збільшується виведення натрію з сечею. Це обумовлено тим, що кількість притікає до нирок крові зменшується, тиск у клубочках падає, а отже, знижується і фільтрація первинної сечі. Перерезка симпатичного нерва, иннервирующего нирки, призводить до збільшення відділення сечі. Однак при порушенні симпатичної нервової системи фільтрація сечі може й посилитися, якщо звужуються виносні артеріоли клубочків.
При больових подразненнях рефлекторно зменшується діурез аж до повного його припинення (больова анурія). Звуження ниркових судин у цьому випадку відбувається в результаті збудження симпатичної нервової системи і збільшення секреції гормону вазопресину, що володіє судинозвужувальну дію. Вплив парасимпатичних нервів на діяльність нирок вивчено недостатньо. Встановлено, що роздратування цих нервів збільшує виведення з сечею хлоридів за рахунок зменшення їх зворотного всмоктування в канальцях нирок.
У лабораторії К. М. Бикова шляхом вироблення умовних рефлексів-було показано виражений вплив вищих відділів центральної нервової системи на роботу нирок. Встановлено, що кора великого мозку викликає зміни в роботі нирок або безпосередньо через вегетативні нерви, або через нейрони гіпоталамуса. У ядрахгіпоталамуса (надзрітельном і околожелудоч-ковом) утворюється антидіуретичний гормон (вазопресин). Цей гормон накопичується в задній частині гіпофізу. Залежно від стану внутрішнього середовища організму в кров з гіпофіза надходить більше або менше цього гормону, що регулює утворення сечі. У цьому виявляється єдностей у нервової та гуморальної регуляції діяльності нирок.
Гуморальна регуляція.
Здійснюється головним чином за рахунок гормонів - вазопресину і альдостерону.
Вазопресин збільшує проникність стінки дистальних звивистих канальців і збірних трубок для води і тим самим сприяє її зворотному всмоктуванню, що призводить до зменшення сечовиділення і підвищенню осмотичної концентрації сечі. При надлишку вазопресину може наступити повне припинення мочеобразования. Недолік гормону в крові викликає розвиток. важкого захворювання - нецукрового діабету, або нецукрового мочеізнуренія. При цьому захворюванні виділяється велика кількість світлої сечі з незначною відносною щільністю, у якій відсутній цукор.
Альдостерон (гормон коркового речовини надниркових залоз) сприяє реабсорбції іонів натрію і виведення іонів калію у дистальних відділах канальців. Гормон гальмує зворотне всмоктування кальцію і магнію в проксимальних відділах канальців.
Оцінка стану ниркової гемодинаміки. Непрямі методи вимірювання ниркового плазмо- та кровотоку грунтуються на здатності клітин ниркових канальців до секреції – практично повному видаленню з навколоканальцевої рідини (і відповідно з плазми крові) органічних речовин. З цією метою використовують такі сполуки, як парааміногіпурова кислота (ПАГ), діодраст.
Очищення крові від ПАГ дозволяє виміряти величину ефективного ниркового плазмотоку (ЕНП) за формулою:
ЕНП = (вміст ПАГ в сечі х діурез за 1 хв) : (вміст ПАГ в плазмі)
Так як еритроцити не містять ПАГ, то для оцінки величини ефективного ниркового кровотоку (ЕНК) необхідно враховувати співвідношення між еритроцитами та плазмою крові (гематокритного показник):
ЕНК = ЕНП : (1 – гематокритний показник)
Для оцінки отриманих результатів, їх треба порівняти із стандартом розрахованим на 1,73 м2 поверхні тіла.
| Склад вторинної сечі | |
| Білок | 0,01-0,1 г/добу |
| Продукти метаболізму білків : | |
| – аміак | 29-50 ммоль/добу |
| – загальний азот | 5-12250 ммоль/добу |
| – сечовина | 333-583 ммоль/добу |
| Продукти метаболізму вуглеводів: | |
| – глюкоза | 0-0,725 ммоль/добу |
| Мікроскопія осаду сечі дорослих: | |
| – епітеліальні клітини | 0-3 в полі зору |
| – лейкоцити | 1-3 в полі зору |
| – еритроцити | поодинокі в полі зору |
| – циліндри: – гіалінові | поодинокі в полі зору |
| – зернисті і восковидні | відсутні |
| – солі | невелика кількість уратів та оксалатів |
| – проба за Нечипоренком /л | 1-2 · 106 еритроцитів |
| 2-4 · 106 лейкоцитів/л | |
| – проба за Амбюрже | 1 · 103 еритроцитів/хв |
| 2 · 103 еритроцитів/л | |
| 1-2 гіалінових циліндри/хв |
| Показники функціонального стану нирок: | |
| Добовий діурез | 1-1,5л |
| Ефективний фільтраційний тиск | 25 мм рт ст. /3,3кПа |
| Клубочкова фільтрація | 90-130 мл/хв 1,73 м2 |
| Нирковий поріг для глюкози | 8-10 ммоль/л |
| Реабсорбція води | 98-99% |
| Нирковий кровотік | 1150-1250 мл/хв ,73 м2 |
| Нирковий плазмотік | 550-600 мл/хв 1,73м2 |
| Секреція парааміногіпурової кислоти (ПАГ) | 80 мг/хв 1,73м2 |
| Проба за Зимницьким: | |
| – максимальна відносна густина | не нижче 1,018 г/см3 |
| – денний діурез | 2/1 |