Процесс мочеобразования

Клубочковая фильтрация

Механизм образования первичной мочи. В условиях физиологической нормы состав клубочкового фильтрата в основном определяется размерами пор. В нем можно обнаружить почти все вещества, содержащиеся в плазме крови, за исключением крупных белков. Объем фильтрата, скорость его образования зависят от эффективного фильтрующего давления и коэффициента фильтрации. Фильтрация происходит без затраты энергии и составляет типичный пример пассивного транспортировки веществ. Она основывается на взаимодействии сил Старлинга.

Эффективный фильтрующий давление (ЕФТ) составляет результувальну взаимодействие сил, часть которых выталкивает содержимое крови из капилляров, а остальные этому препятствует. Виштовхувальною силой является транс муральний давление (Ри), обусловленный разницей между гидродинамическим давлением крови клубочка (Рк) и гидростатическим давлением жидкости, содержащейся в просвете капсулы (Ргк), а перешкоджальною - онкотичний давление крови (Ро): ЕФТ = Рї-Ро (мм рт. ст.).

В обычных условиях ЕФТ равна:

(65 - 15)-25 = 25 мм рт.ст.

У мужчин скорость клубочковой фильтрации (ШКФ) составляет около 125 мл1хв, а у женщин-110 мл1хв из расчета площади поверхности тела в 1,73 м3. В фильтрат поступает примерно 115 часть плазмы крови, проходящей через почки. В результате за сутки образуется 150 - 180 л фильтрата (первичной мочи). Легко подсчитать, что вся плазма крови очищается почками не менее 60 раз за сутки.

В отличие от плазмы крови ультрафільтрат содержит очень мало белков.

Ренин-ангиотензин-альдостеронова система

В связи с тем, что кровоток и все процессы мочеобразования тесно взаимосвязаны, почки принимают участие в регуляции как собственного внутриорганного кровообращения, так и системного. При снижении АД в приносних сосудах почек включаются местные барорецепторні механизмы, поддерживающие давление в капиллярах клубочка. Кроме того, одновременно в клетках юкстагломерулярного аппарата (рис. 132) производится ренин.

Юкстагломерулярні клетки афферентных артериол - это модифицированные непосмуговані мышечные клетки. В их цитоплазме накапливаются секреторные гранулы, где содержится фермент белкового происхождения-ренин. Поступая в кровь, эта протеаза превращает один из а2-глобулинов плазмы крови (ангіотензиноген печеночного происхождения) в декапептид- ангиотензин. В свою очередь ангиотензин И трансформируется в ангиотензин II под влиянием превращающего фермента, активность которого самая высокая в легких (схема 7).

Ангиотензин II:

1) как одна из наиболее мощных сосудосуживающих веществ, повышает системное АД;

2) параллельно в надпочечниках стимулирует образование альдостерона, что в почках обеспечивает реабсорбцию №+ и тем самым удерживает в организме воду.

Рис. 132. Схема строения юкстагло-мерулярного комплекса почки:

1 - приносна артерия; 2 - юкста-гломерулярні клетки; 3 - клетки дистального канальца; 4 - плотное пятно; 5 - выносная артеріола; б- клубочек; 7-нервное волокно

Оба эти механизмы (сужение сосудов и задержка воды), создавая содружественном эффект повышения АД, увеличивают почечный кровоток в случае его снижения.

Выделение ренина увеличивается и при снижении объема плазмы. Модулирование скорости образования этого фактора контролирует количество NaCl, поступающего в дистальные канальцы и может привести к снижению фильтрации. Указанный механизм осуществляет местный обратная связь между содержанием Na+ в канальцах и регуляцией его реабсорбции РААС. Выработка ренина увеличивается также при возбуждении симпатической нервной системы, что опосредуется наличием в клетках юкстагломерулярного аппарата а-адренорецепторов. В почках содержится механизм обратной связи, тормозящий образование ренина с помощью ангиотензина П и АДГ.

Таким образом, задача РААС - повышение системного АД и кровотока через почки и удержание воды и NaCl в организме. Однако при некоторых поражениях почек активация этой системы приводит к стойкой артериальной гипертензии, задержка воды и NaCl в организме.

Регуляция почечного кровотока

Мочеобразования требует постоянных условий почечного кровотока. Поэтому он относительно автономен. Давление в капиллярах может быть постоянным, несмотря на возможные колебания среднего системного АД в пределах 90-190 мм рт. ст. (12-25 кПа). Это обеспечивается механизмами авторегуляция кровотока. Поддержание стабильного давления в капиллярах клубочка в основном определяется соотношением диаметра приносних и выносных сосудов. Различают два основных механизма их регуляции: міогенна и гуморальная авторегуляция. За относительно незначительное количество адренорецепторов симпатические нервы влияют на почечные сосуды.

Міогенна авторегуляція заключается в том, что непосмуговані мышцы приносних артериол сокращаются, если в них увеличивается АД. Вследствие этого количество крови, поступающей в капилляры, уменьшается, и АО у них нормализуется. Наоборот, при снижении системного АД приношения и артерии расширяются и интенсивность кровотока в капиллярах клубочка растет.

Тонус артериол регулируют гормоны и вазоактивные субстанции, большинство из которых образуется в самой почке. Одни из них действуют на обе другие сосуды влияют на одну из них. Самый мощный из них - ангиотензин II сужает обе сосуды, но активнее всего.

Особое внимание следует обратить на эндотелиальный фактор расслабления (N0), образующийся в эндотелии артериол и потенцирует сосудосуживающий эффект многих из указанных соединений. Важную роль в образовании N0 играет юкстагломерулярний аппарат почек. Секреция здесь N0 влияет на и может "снимать" сосудосуживающее влияние ангиотензина II. Взаимодействие этих двух факторов отвечает за регуляцию состояния указанной сосуды, что в основном определяет величину эффективного фильтрационного давления и, наконец, количество первичной мочи образуется.

Таким образом, имеющийся в почках комплекс указанных механизмов обеспечивает поддержание постоянного кровотока и давления в капиллярах клубочка.

Несмотря на системы регуляции, поддерживающие постоянство почечного кровотока, в некоторых стрессовых ситуациях (кровопотеря, интенсивная физическая нагрузка, эмоциональный стресс и т. п) кровоток в почках может меняться. При этом приносні артерии сужаются до такой степени, что почти полностью прекращается кровоток, а следовательно, нарушается и процесс мочеобразования. Это происходит под влиянием интенсивной симпатической импульсации и действию сосудосуживающих гормонов и местных вазоактивных субстанций.

Канальцевая реабсорбция

Первичная моча, проходя канальцами и сборными трубочками, прежде чем превратиться в конечную мочу, претерпевает существенных изменений. Состав мочи отличается не только количественно (по 150-180 л фильтрата остается 1,0-1,5 л мочи), но и качественно (табл. 16).

Некоторые вещества, необходимые для организма, вовсе исчезают из мочи или намного уменьшаются: происходит процесс реабсорбции. Концентрация других веществ в результате реабсорбции воды во много раз увеличивается. Некоторых веществ в первичной моче вообще нет - они появляются только в конечной. Это происходит вследствие процесса секреции.

Таблица 16. Клиренс некоторых веществ

Процессы реабсорбции бывают активные или пассивные. Активный процесс требует специфических транспортных систем и энергии, пассивные - осуществляются без применения энергии, основываясь на физико-химических закономерностях.

Канальцевая реабсорбция происходит во всех отделах, но механизм ее в разных участках неодинаков. С определенной долей условности можно выделить три участка: проксимальный извилистый канадец, петля нефрона и дистальный извилистый канадец со сборной трубочкой. Все они имеют разную морфологическую и функциональную характеристику эпителия (рис. 133, 134), и механизмы реабсорбции в них необходимо рассматривать отдельно.

В канальцах происходят разнообразные процессы. В их клетках существуют системы активного транспортировки, обеспечивающих перенос веществ против градиента концентрации. Вслед за ионами, транспортируются активно, по градиенту электрохимического потенциала могут проходить ионы противоположного знака. Эти вещества увеличивают осмотическое давление, обеспечивая реабсорбцию воды. Поток воды идет как через клетки, так и межклеточные пространства, что создает возможность реабсорбции вместе с водой водорастворимых молекул. Ряд веществ всасывается вследствие піноцитозу, облегченной диффузии и неионного диффузии. Кроме того, в клетках канальцев синтезируются некоторые соединения, которые могут поступать через паренхиму или в кровь, или мочу.

Рис. 133. Особенности кровоснабжение нефронов (а) и строение эпителия различных отделов канальцев (б): 1 - корковый слой; 2 - почечная вена; 3 - сборный канадец; 4 - прямые сосуды; 5 - петля нефрона (Генле); б - юкстамедулярний нефрон; 7- міжчасточкова артерия

Механизмы реабсорбции в проксимальном отделе канальцев.

В проксимальных канальцах практически полностью реабсорбирует аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы. В этом отделе выводится около 213 воды и неорганических ионов: №+, К+, Са2+, Mg2+, СИ~, НС03. В проксимальном отделе канальцев реабсорбирует те вещества, которые необходимы организму для обеспечения его жизнедеятельности и якобы по ошибке попали в мочу. Механизм реабсорбции подавляющего большинства указанных соединений прямо или косвенно взаимосвязан с таким Na+. Эпителиальные клетки этого отдела на апикальной мембране имеют щіткову кайму с мікроворсинками, покрытыми глікокаліксом.

Реабсорбция натрия.

Большая часть натрия реабсорбируется против градиента концентрации вследствие энергии АТФ. Путь активной реабсорбции можно разбить на три этапа:

1) перенос иона через апикальную мембрану эпителиальных клеток канальцев;

Рис. 134. Схема реабсорбции и секреции различных веществ в нефроні

2) транспортировка к базальной или латеральной мембран;

3) перенос ионов через указанные мембраны в межклеточную жидкость, а затем в кровь.

Основная движущая сила выделение - перенос Ыа+ с помощью 1Ча+, К+-Атфазы через базолатеральну мембрану, что создает постоянный отток ионов из клеток. В результате по градиенту концентрации Ыа+ поступает к мембранам, обращенных к межклеточного среды, откуда и выводится.

Вследствие такого постоянного действия конвейера, внутри клетки и особенно вблизи апикальной мембраны концентрация ионов становится значительно ниже, чем с той стороны, что омывается фильтратом. Это способствует пассивному поступлению №+ из мочи в клетку по ионному градиенту. Таким образом, два этапа натриевой реабсорбции клетками канальцев можно считать пассивными и только один, конечный, требует затрат энергии.

Часть натрия реабсорбируется здесь также с расходом энергии, еще и вместе с глюкозой и аминокислотами.

Реабсорбция глюкозы.

Глюкоза реабсорбируется с помощью соединенного с транспорта. В апикальной мембране клеток встроены специальные транспортные белки с молекулярной массой 320 000. В начальных отделах проксимального канальца переносят один ион натрия и одну молекулу глюкозы. Постепенное уменьшение концентрации глюкозы в моче приводит к тому, что в следующей участке канальца для переноса одной молекулы глюкозы используется два или более ионов натрия. Движущая сила этого переноса - это также указанный выше электрохимический градиент №+ между фильтратом и внутриклеточным содержимым. На цитоплазматичній поверхности мембраны комплекс №+ - глюкоза - переносчик распадается на три составляющих, вследствие чего освободившийся переносчик возвращается на прежнее место и становится способным транспортировать новые комплексы натрия с глюкозой.

В клетке содержание глюкозы повышается, создавая градиент концентрации, что продвигает ее к базолатеральних мембран, которые для нее проницаемы. Это обеспечивает выход глюкозы в межклеточную жидкость. Отсюда она поступает в кровеносные капилляры и возвращается в общий кровоток. Апикальная мембрана обладает свойством односторонней проницаемости для глюкозы, поэтому у фильтрат она не возвращается. Характерно, что транспортные переносчики глюкозы находятся лишь в проксимальном отделе канальцев, поэтому она реабсорбируется только здесь.

В норме при обычном уровне глюкозы крови, а следовательно, и концентрации ее в первичной мочи, реабсорбируется вся глюкоза. Однако при повышении ее концентрации в крови более 10 ммоль1л (около 1,8 тел) мощности транспортной системы недостаточно для ионной реабсорбции. И во вторичной моче появляются первые следы нереабсорбованої глюкозы. Это происходит в том случае, если ее концентрация в крови начинает превышать указанный предельный уровень. В случае неповрежденных почек появление глюкозурии, например при диабете,-это следствие превышения указанной предельной (10 ммоль) концентрации глюкозы в крови.

Реабсорбция аминокислот

Происходит по механизму, подобный реабсорбции глюкозы. Полное всасывание осуществляется уже в начальных отделах проксимальных канальцев. Этот процесс также сопряжен с реабсорбцией натрия через апикальную мембрану эндотелия. В настоящее время выделяют четыре типа транспортных систем для аминокислот:

1) основные;

2) кислые;

3) гидрофильные;

4) гидрофобные.

Из клетки аминокислоты пассивно по градиенту концентрации проходят через базальную мембрану в межклеточную жидкость, а оттуда в кровь. Появление аминокислот в моче может быть следствием нарушения транспортных систем или слишком большой концентрации их в крови. В последнем случае может проявляться эффект, механизм которого подобен появлению глюкозурии - перегрузка мощности транспортных систем. Причем можно наблюдать ситуацию взаимной конкуренции кислот одного типа за общий переносчик.

Механизм реабсорбции белков существенно отличается от такового предыдущих соединений. Незначительное количество белков, которое поступает в первичную мочу, в норме почти полностью реабсорбируется. Белки выделяются методом піноцитозу. Сначала они абсорбируются на поверхности апикальной мембраны эпителиальных клеток, а затем поглощаются ими с образованием вакуолей. В цитоплазме клеток проксимальных канальцев белки подвергаются распаду с участием лизосомальных ферментов. Аминокислоты, образующиеся и небольшие пептиды по градиенту концентрации из клеток поступают в межклеточную жидкость, а оттуда-в кровеносные капилляры. Таким образом может реабсорбуватися до 30 мг белка за 1 мин. При повреждении клубочков в фильтрат попадает больше белков, и часть их может поступать в мочу (протеинурия).

Некоторые пищевые и лекарственные вещества, не разрушаясь полностью в организме, могут реабсорбуватися только через почки. Некоторые из них, фильтруясь в гломерулах, в канальцах могут всасываться. Очистка крови от них зависит от количества образованной мочи (вроде обмена мочевины).

Реабсорбция воды

Реабсорбция воды в проксимальных канальцах.

Процессы реабсорбции воды происходят во всех отделах нефрона. Но интенсивность и механизмы всасывания ее в различных отделах отличаются. В проксимальных извитых канальцах реабсорбируется около 213 всей воды. Реабсорбция воды здесь основывается на процессах осмоса: она реабсорбує вслед за ионами. Основной ион, обеспечивающим пассивное всасывание воды, - это 1ча+. Реабсорбция других веществ (углеводов, аминокислот, мочевины, неорганических ионов и др), что осуществляется в этих отделах нефрона, также способствует всасыванию воды. В паренхиму почки вода поступает, пройдя как через клетки, так и через межклеточные щели.

Реабсорбция воды и электролитов в петле нефрона (петля Генле).

в Результате вышеуказанных преобразований в петлю нефрона поступает моча, изотоническая прилегающей межклеточной жидкости. Механизм реабсорбции воды, Na+ и СІ'у этом участке нефрона существенно отличается от такового в других отделах (рис. 135). Вода в петле нефрона реабсорбируется по механизму поворотно-протитокової (протитоково-множественной) системы. Она основывается на особенностях размещения восходящих и нисходящих частей в непосредственной близости друг от друга, параллельно которым

Рис. 135. Поворотно-протитоковий механизм

вглубь мозгового вещества проходят сборные трубочки, а также кровеносные капилляры. Поворотно-протитоковий механизм основывается на следующих функциональных характеристиках почек:

а) эпителий тонкого нисходящего отдела имеет щелевидные пространства шириной до 7 нм;

б) что дальше в мозговое вещество спускается петля, тем выше осмотическое давление прилегающей межклеточной жидкости (с 300 мосм1л в коре почек до 1200-1400 мосм1л на верхушке сосочка);

в) восходящее колено почти непроницаемое для воды;

г) эпителий восходящего отдела активно с помощью транспортных систем скачивает как натрий, так и хлор.

В этом отделе особую роль играет восходящее колено петли нефрона. На базальной мембране эпителиальных клеток содержатся системы активного выкачивания натрия и хлора. В результате концентрация этих ионов фильтрата, проходящего петлей нефрона, может снижаться до 30-40 ммоль1л. Здесь реабсорбируется до 25 % натрия. Активное выкачивание NaCl из эпителия восходящего отдела создает повышенное осмотическое давление межклеточной жидкости. Вследствие этого с предыдущего нисходящего отдела петли нефрона в интерстиций диффундирует вода. В начальный отдел нисходящей участка поступает фильтрат, имеет более низкий, по сравнению с прилежащим веществом, осмотическое давление, По мере опускания нисходящим отделом фильтрат, отдавая воду, все-таки сохраняет постоянный осмотический градиент с межклеточным жидкостью. Поэтому вода оставляет фильтрат на всей длине нисходящего колена, что обеспечивает реабсорбцию здесь около 15 % от объема первичной мочи.

В связи с выходом воды осмотическое давление мочи постепенно повышается, достигая своего максимума в области поворота петли. Гіперосмотична моча поднимается восходящим коленом, где, как отмечалось выше, теряет Na+ и СИ, выведены активной работой транспортных систем. Поэтому в дистальные канальные фильтрат поступает даже гіпоосмотичним (около 100-200 мосм1л). Таким образом, в нисходящем колене происходит процесс концентрации мочи, а в восходящем-ее разбавления (но без поступления сюда воды)!

Реабсорбция воды и солей в дистальных канальных.

В дистальные канальные и собирательные трубочки обычно поступает около 15 % объема первичного фильтрата. С определенной условностью реабсорбцию воды во всех отделах нефрона можно разделить на две части: относительно облигатная реабсорбция (что мало зависит от водной нагрузки и механизмов регуляции) в проксимальных канальцах и петле нефрона и факультативная (зависимая) - в других отделах. Понятие о относительную независимость реабсорбции воды в проксимальном отделе достаточно условное, поскольку и здесь она регулируется соответствующими гормонами, но это воздействие выражается в меньшей степени. Реабсорбция воды и ионов в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках осуществляется только под контролем систем регуляции, за деятельность которых отвечают гормоны в зависимости от баланса воды и солей в организме. При обезвоживании организма мочи выделяется мало, но она имеет высокую концентрацию продуктов, экскретируются. И наоборот, при условии поступления в организм большого количества воды выводится много низькоконцентрованої мочи.

Экскреция калия составляет около 10 % профильтрованного. Он почти полностью реабсорбируется в проксимальном отделе петли нефрона. Но затем К* вновь поступает в мочу благодаря работе Na+, К+-насоса. Повышению секреции калия способствует увеличению электроотрицательности базальной мембраны. Альдостерон стимулирует секрецию К* через апикальную мембрану, а инсулин - снижает. Алкалоз способствует увеличению выделения К+ с мочой, ацидоз - его снижению.

Выделение кальция из клетки при реабсорбции происходит вследствие работы Са2+-насоса и Ка+1Са2+-обменника. Его реабсорбцию регулируют три гормона: параттормон, кальцитонин и витамин 03. Рецепторы паратгормона является в базолатеральній мембране проксимального сегмента нефрона, толстого восходящего отдела петли нефрона и начальной части нефрона, толстого восходящего отдела петли нефрона и начальной части собирательных трубочек. Рецепторы ПГ содержатся в базолатеральній мембране проксимального сегмента нефрона, толстого восходящего отдела петли нефрона и начальной части собирательных трубочек.

Подробнее механизмы регуляции процессов реабсорбции в дистальных канальцах рассмотрены ниже.

Канальцевая реабсорбция и пассивная секреция

Ряд соединений, поступивших в фильтрат и подлежат удалению с мочой, могут испытывать начальной реабсорбции и последующей секреции. Секреция - это процесс, направленный на активный переход вещества из крови или после образования в клетках капальцевого эпителия в мочу. Может быть активной, то есть происходить с применением транспортных систем, энергии (АТФ). В этом случае она происходит против концентрационного или электрохимического градиента. Пассивная секреция осуществляется за физико-химическими законами.

Мочевина свободно фильтруется в клубочках. Но, кроме того, благодаря своей неполярності и растворимости в липидах, она легко может проникать через клеточные мембраны. И если создается концентрационный градиент ее между фильтратом и межклеточным жидкостью, которая окружает канальцы, мочевина может пассивно реабсорбуватися и поступать в паренхиму. Интенсивность ее реабсорбции зависит от:

o градиента концентрации;

o скорости продвижения фильтрата канальцами.

Вследствие того, что проникновение через мембрану требует определенного времени, продолжительность контакта мочевины с мембраной клетки канальцев влияет на активность ее реабсорбции. Поэтому, если вследствие малого количества образующегося фильтрата скорость движения снижается реабсорбция мочевины возрастает. Наоборот, повышение интенсивности мочеобразования увеличивает выведение мочевины из организма, поскольку, быстро продвигаясь мочевыми путями, она не успевает реабсорбуватися.

Но мочевина может не только реабсорбуватися, но и секретуватися. Указанный выше механизм реабсорбции мочевины наиболее активно проявляется в собирательных трубочках, поскольку в них скорость сечотоку наименьшая. Это повышает ее концентрацию в межклеточной веществе. И если создается градиент концентрации, мочевина может секретуватися (опять пассивно) в предыдущий отдел нефрона, петлю нефрона, то есть вероятное создание своеобразного круга для повторной "попытки" ее вывод.

Секреция аммиака.

В принципе неионного диффузии основывается вывод и аммиака. Источником 1^Н3 является обмен аминокислот и преимущественно глутамина в клетках эпителия канальцев. Аммиак имеет высокую растворимость в жирах и легко проникает через мембрану в фильтрат. И если его здесь не связать, он так же легко может вернуться в клетку, а потом и во внеклеточную жидкость. Но в моче протекает реакция связывания аммиака с Н*, вследствие чего он находится в равновесном состоянии с аммонием:

Ион аммония плохо проникает сквозь мембрану и, связываясь с катионами, выделяется с мочой. Таким образом, кислая моча, содержащая много Н+, способствует большей экскреции аммиака.

Активная секреция органических кислот и оснований

В проксимальных канальцах есть три типа транспортных систем, активно (с использованием АТФ) секретируют различные вещества. Одна из них секретирует органические кислоты (парааміногіпурову (ПАГК), мочевую кислоты, пенициллин и др), вторая - относительно сильные органические основания (гуанідин, холин), третья-етилендіамінтетрацетат. Функционируют они независимо друг от друга.

Таким образом, эти вещества поступают в мочу с помощью двух механизмов: клубочковой фильтрации и канальцевой секреции. Секретируются вещества против градиента концентрации с помощью специальных переносчиков, используя энергию АТФ, поэтому в конечной моче концентрация их может в 500-1000 раз превышать таковую в крови. Некоторые вещества секретируются настолько активно, что кровь, проходя через двойную сеть капилляров, почти полностью высвобождается от этих соединений.

Следует заметить, что указанные транспортные секретувальні механизмы имеют свойство к адаптации: в случае длительного поступления этих веществ в кровоток вследствие белкового синтеза количество транспортных систем постепенно увеличивается. Это необходимо помнить, скажем, при лечении пенициллином: очищение крови от него постепенно возрастает, и поэтому для поддержания необходимой терапевтической концентрации препарата в крови надо увеличивать дозировку.

Канальцієва секреция регулируется рядом гормонов. Так, соматотропин аденогипофиза, андрогены, йодсодержащие гормоны щитовидной железы, стимулируя метаболизм, увеличивают скорость секреции. Секретируется в мочу достаточно широкий спектр веществ: биогенные амины, стероидные гормоны и их метаболиты, ферменты и пигменты, незначительное количество витаминов и продуктов гниения белка (индола, скатолу, фенола) и др. Симпатические нервы, стимулируя трофику клеток и улучшая кровоток, также влияют на активность процессов секреции.

Фильтрация и секреция водорода и участие почек в поддержании кислотно-основного состояния

Участие почек в поддержании КОС организма обусловлено очищением крови от нелетучих кислот и оснований, образующихся в процессе метаболизма или поступающих в чрезвычайно большом количестве с пищей. В процессе расщепления белков и нуклеиновых кислот образуются анионы - фосфаты и сульфаты. Компенсация сдвига рН при этом происходит в два этапа. Сначала анионы нейтрализуются путем преобразования буферного аниона крови НСО3 в СО2, выделяемого через легкие. Затем анионы сильных кислот выводятся в почечных канальцах, а НСО с реабсорбируется, что поддерживает буферную емкость крови. Эти процессы тесно связаны с другими процессами образования мочи и характеризуются необычайной экономичностью. Часть ионов выводится, остальное может задерживаться или обмениваться на менее важные для организма. Так, например, необходим для обеспечения многих жизненно важных процессов натрий может обмениваться на водород или калий.

Ионы, которые выводятся в мочу, изменяют ее рН в достаточно широких пределах (от 4,5 до 8,6). В случае максимального закиснення мочи Н+ выводится как в свободном состоянии (за сутки до 50 мкмоль Н+), так и в связанном с буферными соединениями. Ионы водорода в мочу поступают не только с фильтратом. Они могут секретуватися в дистальных и проксимальных отделах канальцев нефрона. В проксимальных отделах секреция Н* происходит путем обмена на при реабсорбции последнего (рис. 136). Обменная на №+ секреция происходит и в дистальных отделах, то есть там, где происходит его реабсорбция, что регулируется альдостероном.

Метаболическая функция почек и экскреция продуктов метаболизма

Почки участвуют также и в обмене белков, жиров и углеводов. В эпителии почечных канальцев некоторые из них претерпевают дальнейшего разрушения (один из конечных метаболитов - аммиак - говорилось выше). Кроме аммиака почки могут екскретувати ряд других соединений азотистого

Рис. 136. Схема процессов, участвующие в поддержании постоянного уровня КОС организма: КА - карбоангидраза

обмена, образующиеся здесь или поступают к ним с кровью. К таким веществам относятся: мочевина, мочевая кислота, креатинин. Экскреторная функция почек связана с процессами фильтрации и секреции.

Немало пищевых и лекарственных веществ в организме полностью не разрушаются и могут выводиться только через почки. Причем некоторые из них, фильтруясь, в дальнейшем могут реабсорбуватися. Очистка крови от них зависит от количества образованной мочи (вроде обмена мочевины). Другие, например, пенициллин, йодсодержащие рентгеновские вещества (діодраст, парааміногіпурова кислота) не только фильтруются, но и секретируются канальцевим эпителием. В результате концентрация их в моче может быть в 500-1000 раз выше, чем в крови.

С мочой выводятся многие гормонов или их метаболитов. Цвет мочи зависит от величины диуреза (в случае выделения большого количества мочи она светлеет вследствие уменьшения концентрации пигментов), так и от содержания в крови пигментов, образующихся при распаде гемоглобина (непосредственно в крови или после всасывания в кишечнике) или поступающих с пищей.

Причем если некоторые функции почек могут компенсировать другие органы, то экскреторная функция их наименее заменимая. Несмотря на некоторое "запас надежности" (человек может жить и с одной почкой), при поражении почек развивается одно из наиболее тяжелых заболеваний-уремия. В таком случае непосредственной причиной смерти больного может стать задержка азотсодержащих веществ.

Метаболическая функция почек. Низкомолекулярные белки и пептиды фильтруются через почечный фильтр, в эпителии проксимальных канальцев расщепляются до аминокислот. Аминокислоты из этих клеток через промежуточную жидкость всасываются в кровеносные капилляры. Аминокислоты, поступающие в кровоток, способствуют поддержанию аминокислотного фонда организма, что может нарушаться при поражении почек.

Регуляция процессов реабсорбции в дистальных отделах нефрона

Весь путь образования мочи регулируется соответствующими механизмами. В регуляции процессов реабсорбции и секреции представлены нервно-рефлекторные механизмы, гормональные и местные авторегуляція. Причем в разных участках нефронов процессы мочеобразования регулируются по-разному.

На схеме (рис. 137) подытожены все основные механизмы, регулирующие мочегонную функцию почек, за исключением механизмов, которые рассматривались выше, в регуляции процессов фильтрации и почечного кровообращения.

Гуморальные механизмы регуляции процесса мочеобразования

Среди механизмов регуляции процесса мочеобразования наибольшее значение имеют гуморальные. А среди них можно выделить РААС организма, что влияет не только на процессы мочеобразования, но и на общую гемодинамику. О ней шла речь выше.

Гормональная регуляция реабсорбции воды. С определенной условностью процесс реабсорбции воды можно разделить на две части: относительно облигатная реабсорбция в проксимальных канальцах и петле нефрона (что мало зависит от водной нагрузки и механизмов регуляции), факультативная (зависимая) - в других отделах. Реабсорбция воды и ионов в дистальных отделах канальцев и собирательных трубочках происходит под контролем гормонов в зависимости от баланса воды и солей в организме.

Основной гормон, обеспечивающий контроль интенсивности факультативной реабсорбции воды - АДГ (вазопрессин) гипофиза. АДГ - гормон, который сохраняет воду. Под его влиянием в дистальных отделах нефрона создаются условия для удержания воды в организме.

Рис. 137. Схема регуляции функции почек

Базолатеральні мембраны клеток канальцев и собирательных трубочек имеют рецепторы к вазопрессину-V. Взаимодействие гормона с В-рецепторами вызывает активацию проницаемости мембраны для воды. Такой механизм реализуется в собирательных трубочках. В дистальных канальцах под влиянием

АДГ происходит выход из клетки гиалуронидазы, которая расщепляет гиалуроновую кислоту межклеточного пространства. В результате проницаемость эпителия канальцев и собирательных трубочек для воды возрастает, в результате чего она получает возможность легко поступать из фильтрата в паренхиму почки.

АДГ увеличивает проницаемость канальцев для мочевины.

Но под влиянием АДГ лишь создаются условия для реабсорбації воды. Сам ее движение определяется соотношением ионов в моче и межклеточной жидкости. Обычно, когда в паренхиме почек, что окружает дистальные канальцы (особенно собирательные трубочки), осмотическое давление высокое, вода выходит из фильтрата и задерживается в организме. Однако если по какой-либо причине на предыдущих этапах не происходит достаточной реабсорбции ионов и концентрация их в моче, что поступила сюда, остается высокой, то несмотря на наличие АДГ диурез будет повышен. Гіперосмія "не выпустит" воду из канальца. Таким образом, например, развивается полиурия при сахарном диабете: в моче остается нере-абсорбированная глюкоза.

АДГ в крови быстро разрушается (Тш - около 25 с), поэтому сохранение высокого уровня реабсорбции воды требует постоянного поступления гормона из гипофиза. В свою очередь его образования зависит от осмотического давления крови. Недостаточная секреция АДГ может вызвать нарушение гипоталамо-гипофизарных механизмов, что приводит к несахарного диабета - выделение большого количества мочи.

Гормональная регуляция реабсорбции ионов.

На процесс реабсорбции воды в дистальных отделах нефрона влияет также и реабсорбция Na' и СИ". Если Na* будет задерживаться в моче, одновременно утруднюватиметься и реабсорбция воды. Реабсорбцию Na+, в свою очередь, регулирует альдостерон - гормон коркового вещества надпочечников и предсердный натрийуретическим гормон (ПНУГ).

Снижение концентрации Na+ в крови стимулирует образование альдостерона, что, в свою очередь, создает условия для активной реабсорбции Na+ эпителиальными клетками дистальных отделов нефрона. Влияние альдостерона основывается на регуляции биосинтеза Na+, К+-Атфазы в указанных клетках. Активное откачки Na+ из клеток обеспечивает процесс поступления в них иона из фильтрата (рис. 138). Интенсивность секреции альдостерона зависит также от уровня в крови ангиотензина II.

ПНУГ - пептид, который вырабатывается в предсердиях при перерозтягненні их кровью, которая поступает. Под влиянием ПНУГ в почках на 30 - 50 % возрастает фильтрация, снижается реабсорбция натрия (преимущественно в области кортикального отдела собирательных трубочек) и воды. Биологический содержание образования этого гормона в предсердиях заключается в возможности

Рис. 138. Механизм действия альдостерона

изменить объем крови посредством влияния на реабсорбцию воды в почках. Появление ПНУГ в крови снижает реабсорбцию воды, в результате чего уменьшается ОЦК, а следовательно, устраняется перерастяжения предсердий кровью, которая поступает.

в Меньшей степени водный режим организма зависит от других неорганических соединений. В то же время почки играют существенную роль в регуляции уровня в крови и других ионах. Реабсорбция их зависит от влияния на нефрон многих гормонов. Например, вазопрессин стимулирует реабсорбцию воды, но и Са2+ и Mg2+. Кроме того, в организме есть и другие гормоны, влияющие на всасывание ионов. Так, реабсорбция Са2+ регулируется с помощью ПГ9 тирокальцитоніну и витамина 03. Стимулируя реабсорбцию Са2 ПГ способствует соединенном выведению фосфата.

Витамин V} (холекальциферол) способствует реабсорбции кальция в почках (и кишечнике).

Таким образом, образование гормонов, регулирующих реабсорбцию воды и ионов, зависит от водного баланса организма - ОЦК, концентрации ионов натрия в крови и ее осмотического давления. Кроме того, стимуляция волюморецепторів рефлекторно, через симпатический нерв, повышает реабсорбцию натрия, глюкозы и воды в канальцах. Нервные влияния проявляются и в участии в регуляции почечного кровообращения (трофическое влияние симпатической нервной системы).

Мочеиспускание

Моча из собирательных трубочек поступает в почечные лоханки. Затем через мочеточники в мочевой пузырь. Для этого миска должна заполниться до определенного уровня, который контролируется барорецепторами. их раздражение способствует раскрытию просвета мочеточника и сокращению мышц таза.

Начальный этап заполнения мочевого пузыря сопровождается расслаблением его стенок, поэтому давление в нем не меняется. Дальнейшее наполнение его способствует раздражению барорецепторов и появлении первых позывов к мочеиспусканию. Основной механизм раздражения рецепторов мочевого пузыря является его растяжение, а не увеличение давления. Определенное значение имеет также скорость растяжения пузыря: при быстром его наполнении импульсация резко усиливается. У взрослого человека первые позывы к мочеиспусканию начинают появляться в случае накопления в мочевом пузыре 150 мл мочи, а при 200-300 мл поток импульсов резко возрастает. Раздражение механорецепторов мочевого пузыря центробежными нервами передается в крестцовый отдел спинного мозга, где расположен центр мочеиспускания. Однако спинальный центр находится под регулирующим влиянием высших отделов: кора полушарий большого мозга и средний мозг тормозят, а нейроны заднего отдела гипоталамуса и передней части моста стимулируют активность спинномозгового центра.

У новорожденных мочеиспускание контролируется лишь безусловными рефлексами. Затем постепенно начинают присоединяться условные. Устойчивый корковый контроль мочеиспускания устанавливается в конце 2-го года жизни, хотя условные рефлексы начинают формироваться уже с 1-го года.

Моча, содержащаяся в мочевом пузыре, может подвергаться дальнейшей трансформации и оказывать некоторое влияние на процесс мочеобразования в почках. Так, наполнение мочевого пузыря до 100 мл приводит к снижению скорости образования вторичной мочи, повышая реабсорбцию воды в нефроні. Относительно длительное пребывание мочи в мочевом пузыре сопровождается всасыванием из нее отдельных веществ. Реабсорбции могут подвергаться вода, Na, мочевина. В условиях нормы указанные процессы не имеют существенного значения для организма, но при затруднении оттока (например, при аденоме предстательной железы 1 простаты) может развиться азотемия.