I. ПОЧКИ И ИХ ФУНКЦИИ К основным функциям почек относятся: 1. ОСМОРЕГУЛЯЦИЯ – регуляция стабильности концентрации осмотически активных веществ в крови и других жидкостях внутренней среды; 2. ВОЛЮМОРЕГУЛЯЦИЯ – регуляция объёма жидких сред; 3. ИОННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ – регуляция концентрации отдельных ионов; 4. РЕГУЛЯЦИЯ КИСЛОТНООСНОВНОГО РАВНОВЕСИЯ – выделение кислот и оснований с мочой. 5. ЭКСКРЕЦИЯ (ВЫДЕЛЕНИЕ) – удаление из организма конечных продуктов азотистого обмена, экзогенных веществ, избытка органических веществ, всосавшихся в кишечнике или образовавшихся в процессе метаболизма; 6. МЕТАБОЛИЗМ – участие в обмене белков, липидов и углеводов. При этом происходит разрушение пептидных гормонов и изменённых белков, глюконеогенез, окислительный катаболизм инозитола, образование триацилглицеринов и фосфолипидов, затем поступающих в кровь; 7. ВЫРАБОТКА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, участвующих в регуляции: АД, эритропоэза, метаболизма кальция, модуляции действия гормонов на клетку. Строение почки Почки являются парным органом красно-бурого цвета, массой около 120 г. Расположены с двух сторон позвоночника, за брюшиной на уровне XII грудного и I-II поясничных позвонков и ограждены толстой жировой прослойкой. Они имеют форму боба: наружный край почки выпуклый, внутренний – вогнутый. На внутреннем крае имеется глубокая вырезка – ворота почки. Сюда входят почечная артерия, а выходит почечная вена и мочеточник. Через ворота в почку также проникают и выходят из неё лимфатические сосуды и нервы. Почки окружены соединительнотканной капсулой и включают корковое и мозговое вещество, которые проникают друг в друга. Корковое вещество характеризуется обилием капилляров, интенсивным кровотоком, потреблением кислорода и получением энергии, главным образом, в результате окислительного метаболизма. Мозговое вещество состоит из почечных пирамид (10-15), основанием обращённых к корковому слою. Вершины 2-3 пирамид образуют сосочек, который выступает в малые почечные чашечки. Из них образуется 2-3 большие чашечки, формирующие почечную лоханку, из которой выходит мочеточник. II. ОСОБЕННОСТИ КРОВОСНАБЖЕНИЯ НЕФРОНА Нефроны находятся в корковом слое. Нефрон состоит из почечного (мальпигиева) тельца и связанного с ним канальца. 1. Мальпигиево тельце включает капиллярный клубочек и покрывающую его капсулу Шумлянского - Боумена. Капиллярный клубочек представлен сетью капилляров (более 50). Он начинается приносящей артериолой и завершается выносящей артериолой. Капсула Шумлянского - Боумена – это полая двустенная капсула, имеющая форму чаши, внутри которой находится капиллярный клубочек. В капсуле также существует щелевидная внутренняя полость между двумя её стенками: внешней (париетальной пластинкой, кот. образована одним рядом плоских эпителиальных клеток) и внутренней (висцеральной пластинкой, кот. составлена элементами подоцитов – клеток почечного эпителия особого строения). 2. Почечные канальцы. Протяжённость их такова, что одни их отрезки находятся в корковом, другие – в мозговом слое. На пути жидкости от крови к первичной и вторичной моче она проходит по почечным канальцам, состоящим из: проксимального извитого канальца (Проксимальный участок почечного канальца отличается максимальной длиной и диаметром, выполнен он высокоцилиндрическим эпителием со «щёточной каймой» из микроворсинок, обеспечивающей высокую функцию резорбции) петли Генле, имеющей нисходящее и восходящее колена (Диаметр почечного канальца в этих отделах зависит от высоты эпителия: в тонком отделе он плоский, обеспечивающий эффективность пассивного транспорта воды, в толстом – более высокий кубический, обеспечивающий активность реабсорбции в гемокапилляры электролитов и пассивно следующей за ними воды.) дистального извитого канальца (образуется моча окончательного состава, создающегося при факультативной реабсорбции воды и электролитов из состава крови капилляров, оплетающих этот участок почечного канальца, завершающего свой путь впадением в собирательную трубочку) Типы нефронов: суперфициальные – поверхностно расположенные в коре клубочки, короткую петлю Генле. интракортикальные – клубочки расположены в средней части коры почки. Наиболее многочисленны и выполняют основную роль в ультрафильтрации мочи. юкстамедуллярные – клубочки расположены на границе коркового и мозгового вещества. Выносящие артериолы шире приносящих. Петли Генле самые длинные и спускаются до вершины сосочка пирамид. Кровоснабжение От брюшной аорты отходит почечная артерия (приносящая в почку от 1500 до 1800 л крови в сутки), которая, разветвляясь, образует артериолы. Они входят в капсулу Ш-Б, где, распадаясь на капиллярную сеть, образуют мальпигиев клубочек (давление крови здесь высокое и достигает 70-80 мм рт. ст.). Капилляры мальпигиева клубочка собираются в артериолу, формируя выносящую артерию. Разветвляясь, она образует густую сеть капилляров, которая оплетает извитые канальцы и петлю Генле. В результате газообмена артериальная кровь превращается в венозную кровь, которая поступает в мелкие вены. Они сливаются в почеченую вену, впадающую в нижнюю полую вену. III. ПРОЦЕСС МОЧЕОБРАЗОВАНИЯ 1. Гломерулярная фильтрация Фильтрация воды и низкомолекулярных компонентов из плазмы крови в полость капсулы происходит через гломерулярный фильтр. Гломерулярный фильтр имеет 3 слоя: эндотелиальные клетки капилляров (имеет поры диаметром 50–100 нм, что ограничивает прохождение форменных элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов) базальную мембрану (поры составляют 3 – 7,5 нм, изнутри содержат отрицательно заряженные молекулы, что препятствует проникновению отрицательно заряженных частиц, в том числе белков.) подоциты (третий слой фильтра образован отростками подоцитов, между которыми имеются щелевые диафрагмы, которые ограничивают прохождение альбуминов и других молекул с большой молекулярной массой) Основным фактором, способствующим процессу фильтрации, является давление крови (гидростатическое) в капиллярах клубочков. К силам, препятствующим фильтрации, относится онкотическое давление белков плазмы крови и давление жидкости в полости капсулы клубочка. Эффективное фильтрационное давление: Ргидр. 70 - (Ронк.30 + Рвнутрипоч.20) = 20 мм рт.ст. Количественной характеристикой процесса фильтрации является скорость клубочковой фильтрации, которая определяется путем сравнения концентрации определенного вещества в плазме крови и моче. Для этого используются вещества, которые являются физиологически инертными, нетоксичными, не связывающиеся с белками в плазме крови, не реабсорбирующиеся в почечных канальцах и выделяющиеся с мочой только путем фильтрации. Таким веществом является полимер фруктозы инулин. Измеренная с помощью инулина скорость клубочковой фильтрации называется также коэффициентом очищения от инулина, или клиренсом инулина. Клиренс показывает, какой объем плазмы (в мл) очистился целиком от данного вещества за 1 мин. 2. Канальцевая реабсорбция Первичная моча превращается в конечную благодаря процессам, которые происходят в почечных канальцах и собирательных трубочках. В почке человека за сутки образуется 150- 180 л фильтрата, или первичной мочи, а выделяется 1,0 – 1,5 л мочи. Остальная жидкость всасывается в канальцах и собирательных трубочках. Канальцевая реабсорбция – это процесс обратного всасывания воды и веществ из содержащейся в просвете канальцев мочи в лимфу и кровь. Обратное всасывание происходит во всех отделах нефрона. Основная масса молекул реабсорбируется в проксимальном отделе нефрона. Здесь практически полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество ионов Na+, Сl, НСО3- и 40 – 45% воды. В петле Генле (вода 25 - 28%), дистальном отделе (вода 10%) канальца и собирательных трубочках всасываются электролиты и вода. Обратное всасывание может происходить пассивно (пассивный транспорт происходит без затраты энергии по электрохимическому, концентрационному или осмотическому градиентам. Так осуществляется реабсорбция воды, хлора, мочевины) активно (активным транспортом называют перенос веществ против электрохимического и концентрационного градиентов. Различают первично-активный и вторично-активный транспорт. Первичноактивный транспорт происходит с затратой энергии клетки - перенос Na+ с помощью Na+,К+–АТФазы, использующей энергию АТФ. При вторично-активном транспорте перенос вещества осуществляется за счет энергии транспорта другого вещества – так реабсорбируются глюкоза и аминокислоты.) Глюкоза, как и АК, реабсорбируется с помощью специфических белковпереносчиков, обеспечивающих их транспорт вместе с Na+ через апикальную мембрану. Из клетки глюкоза выходит пассивно по градиенту концентрации в кровь, а Na+ откачивается насосом. Аминокислоты. Реабсорбция аминокислот происходит также по механизму сопряженного с Na+ транспорта. Профильтровавшиеся в клубочках аминокислоты на 90% реабсорбируются клетками проксимального канальца почки. Этот процесс осуществляется с помощью вторичноактивного транспорта, т. е. энергия идет на работу натриевого насоса. Белок. Процесс реабсорбции белка осуществляется с помощью пиноцитоза. Эпителий почечного канальца активно захватывает белок. Войдя в клетку, белок подвергается гидролизу со стороны ферментов лизосом и превращается в аминокислоты. Этот процесс активный и требует энергии. Мочевина В проксимальном канальце часть мочевины пассивно реабсорбируется за счет градиента концентрации, который возникает вследствие концентрирования мочи. Остальная часть мочевины доходит до собирательных трубочек, где под влиянием АДГ происходит реабсорбция воды и концентрация мочевины повышается. АДГ усиливает проницаемость стенки для мочевины, и она переходит в мозговое вещество почки, создавая здесь примерно 50% осмотического давления. Из интерстиция по концентрационному градиенту мочевина диффундирует в петлю Генле и вновь поступает в дистальные канальцы и собирательные трубочки. Слабые органические кислоты и основания. Их реабсорбция зависит от рН внутриканальцевой жидкости. Слабые кислоты и основания в неионизированном состоянии реабсорбируются, а в ионизированном экскретируются. Вода и электролиты. Вода реабсорбируется пассивно за счет транспорта осмотически активных веществ: глюкозы, аминокислот, белков, ионов натрия, калия, кальция, хлора. Реабсорбция Na происходит в 2 этапа: выкачивание натрия через базальную мембрану клеток канальцевого эпителия; пассивная диффузия через апикальную мембрану с др. веществами. Реабсорбция K+ активна через апикальную мембрану канальциевых клеток. Cl- реабсорбируется в проксимальном отделе пассивно, а в восходящем колене петли Генле активно. 3. Канальцевая секреция Канальцевая секреция – это транспорт веществ из крови в просвет канальцев (мочу). Позволяет быстро экскретировать некоторые ионы, органические кислоты (мочевая кислота) и основания (холин, гуанидин), включая ряд чужеродных организму веществ, таких как антибиотики (пенициллин), рентгеноконтрастные вещества (диодраст), красители (феноловый красный), парааминогиппуровую кислоту ПАГ. Представляет собой преимущественно активный процесс, происходящий с затратами энергии для транспорта веществ против концентрационного или электрохимического градиентов. В эпителии канальцев существуют разные системы транспорта для секреции органических кислот и органических оснований. Эпителиальные клетки секретируют из крови холин, парааминогиппуровую кислоту, видоизменённые молекулы лекарственных веществ и поглощают из первичной мочи глутамин, который расщепляется глутаминазой на глутамат и аммиак. Аммиак выделяется в мочу и выносится из организма в виде аммонийных солей. Там же расщепляется угольная кислота ферментом карбоангидразой. Ионы HСО3- всасываются в кровь. Ионы H+ секретируются в мочу, с которой удаляются. В проксимальном отделе секретируются ионы водорода и аммиак. Причём в извитой части секретируются органические основания: холин, серотонин, допамин, хинин, морфин. В прямой части – органические кислоты: парааминогиппуровая, диодраст, пенициллин, мочевая кислота. В дистальном отделе – парааминогиппуровая кислота, аммиак, ионы H+ и К+. Лекарственные вещества выводятся из организма с помощью клубочковой фильтрации (левомицетин, стрептомицин, тетрациклин, неомицин, канамицин и др. антибиотики). С помощью канальцевой секреции выводится пенициллин (на 80-90 %). IV. ОСМОТИЧЕСКОЕ РАЗВЕДЕНИЕ И СГУЩЕНИЕ МОЧИ Образование мочи с большей осмотической концентрацией, чем кровь связано с механизмом противоточной-повортной множительной системы некоторых участков нефрона. Осмотическое давление повышается от коры почки в направлении сосочка. В проксимальном канальце моча изотонична плазме крови (0,9%) (осмолярная концентрация 300 mosm). Причиной изотоничности является изоосмотический транспорт, в результате которого вода и Na+ выходят в интерстициальную ткань. В результате объём жидкости в канальцах уменьшается. В петле Генле моча гипертонична плазме (3,6 %) (осмолярная концентрация на изгибе петли - уровень вершины сосочка - 1200 mosm). Причиной является процесс концентрации мочи. Из нисходящего колена пассивно выходит вода, т.к. Na+ притягивают к себе воду. В восходящем колене происходит активная реабсорбция Na+ за счет энергии, вырабатываемой большим количеством митохондрий. При этом эпителиальные клетки восходящего колена не пропускают воду. За счет выхода Na+ повышается осмотическое давление в жидкости, окружающей петлю нефрона. В собирательных трубочках происходит окончательное концентрирование мочи. Они расположены параллельно канальцам петли нефрона в мозговом веществе почки, где высокая концентрация ионов Na+. В результате реабсорбируется вода, осмолярная концентрация повышается и выделяется вторичная гиперосмотическая моча. Выход воды приводит к увеличению концентрации Na+ в моче от 0,9% до 3,6%. Поднимаясь по восходящему колену петли нефрона, моча теряет Na+ и снова становится изотонической, а при выходе из нефрона даже гипотонической (0,6% Na+). Постоянство обязательной реабсорбции в петле нефрона определяется одинаковым количеством мочи, поступающей в петлю, постоянством почечного кровотока и активности Na+,K+-АТФ-азы, реабсорбирующей Na+. АЛЬДОСТЕРОН (гормон надпочечников) активирует Na+, К+-АТФ-азу и усиливает реабсорбцию Na+ и воды.
