Справочный материал по Физиологии.
Глава 26 – Почка.
Почки (рис. 26–1) выполняют 3 основные группы функций: мочеобразовательную, гомеостатическую и эндокринную.
Ú Почки расположены ретроперитонеально по обе стороны позвоночного столба на уровне Th12–L2. Масса каждой почки взрослого мужчины — 125–170 г, взрослой женщины — 115–155 г, т.е. суммарно менее 0,5% общей массы тела.
Ú Паренхима почки подразделяется на расположенное кнаружи (у выпуклой поверхности органа) корковое и находящееся под ним мозговое вещество (см. рис. 26–1). Рыхлая соединительная ткань образует строму органа (интерстиций).
Ú Корковое вещество расположено под капсулой почки. Зернистый вид корковому веществу придают присутствующие здесь почечные тельца и извитые канальцы нефронов.
Ú Мозговое вещество имеет радиально исчерченный вид, поскольку содержит параллельно идущие нисходящую и восходящую части петли нефронов, собирательные трубочки и собирательные протоки, прямые кровеносные сосуды (vasa recta). В мозговом веществе различают наружную часть, расположенную непосредственно под корковым веществом, и внутреннюю часть, состоящую из вершин пирамид (рис. 26–4).
Ú Интерстиций представлен межклеточным матриксом, содержащим отростчатые фибробластоподобные клетки и тонкие ретикулиновые волокна, тесно связанные со стенками капилляров и почечных канальцев (см. рис. 26–2).
Ú Кровеносные капилляры образуют 2 капиллярные сети: вся поступающая в почку артериальная кровь (рис. 26–3, 26–4 и 26–5) через приносящие артериолы сначала попадает в первичную капиллярную сеть (капилляры почечных телец, где в результате фильтрации объём крови уменьшается на 10%, а объём плазмы на 20%), откуда через выносящие артериолы — в перитубулярные капилляры (вторичная капиллярная сеть, осуществляющие питание паренхимы органа).
Рис. 26–1. Мочевыделительная система. Слева: почки, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал (уретра). В составе правой почки: 1 — почечная лоханка, 2 — мозговое вещество почки, 3 — корковое вещество почки. Справа: в составе почечного тельца — капиллярный клубочек (кровь в клубочек вливается из приносящей артериолы, оттекает по выносящей артериоле), наружный листок эпителиальной капсулы Боумена–Шумлянского (внутренний листок эпителиальной капсулы представлен подоцитами [не изображены, см. рис. 26–8,Б,В]; кровь из просвета капилляров фильтруется в полость эпителиальной капсулы, фильтрат — первичная моча), канальцы нефрона и собирательные трубочки — почечные канальцы, по которым от почечного тельца оттекает первичная моча. В канальцах происходят реабсорбция и секреция, в результате образуется окончательная (вторичная) моча, поступающая в почечную лоханку. [16].
· Мочеобразовательная функция. Почки экскретируют из организма конечные продукты обмена, посторонние вещества и избыточные соединения. Оттекающие ежесуточно от почек 1,5 л вторичной мочи через мочеотводящие пути выводятся из организма (рис. 26–1, см. главу 27). Именно по отношению к мочеобразовательной функции (точнее по отношению к вторичной, или дефинитивной моче) применяют термин «экскреция».
à Конечные продукты обмена: мочевина, мочевая кислота, креатинин, продукты превращений билирубина, порфирины, аммиак, полиамины, гормоны и их метаболиты.
¨ Мочевина образуется в результате катаболизма аминокислот (экскретируется 25–35 г [333–583 ммоль] мочевины в сутки). Близкие значения даёт оценка экскреции азота (общий азот — 6–17 г [428,4–1213,7 ммоль]/сут; азот аминокислот — 50–200 мг [3,5–14,3 нмоль]/сут.
¨ Мочевая кислота образуется из нуклеиновых кислот, за 1 сут с мочой экскретируется около 0,6 г (1,48–4,43 ммоль) мочевой кислоты.
¨ Креатинин образуется из мышечного креатина, в сутки с мочой экскретируется 1,5 креатинина (мужчины: 1–2 г [8,8–17,7 ммоль], женщины: 0,6–1,5 г [5,3–13,3 ммоль]) и от 0 до 0,30 ммоль креатина.
¨ Порфобилиногены и уробилиногены (уробилин) — продукты превращений билирубина. За сутки из организма выделяется с мочой от 0 до 2 мг [0–8,8 мкмоль] порфобилиногена и от 0 до 6 мг уробилиногена.
¨ Порфирины — продукты метаболизма гема — в виде копропорфирина и уропорфирина. Суточная экскреция составляет 0–72 мкг (0–110 нмоль) для копропорфирина и 0–27 мкг (0–32 нмоль) для уропорфирина.
¨ Аммиак, образующийся повсеместно в результате декарбоксилирования аминокислот, выводится из организма в виде мочевины или иона аммония (NH4+). Концентрация аммиака в крови в норме редко превышает 25–40 мкмоль/л, но в моче концентрация аммиака на порядок величины больше — 30–50 ммоль/л (выводится с мочой 10–107 ммоль/сут), что объясняется интенсивным гидролизом в самой почке глутамина (основной донор азота в организме) под действием глутаминазы с образованием аммиака. Образующийся аммиак экскретируется с мочой в виде аммонийных солей (около 0,5 г солей аммония в сутки).
¨ Полиамины спермидин и спермин повсеместно синтезируются из орнитина.
¨ Гормоны и их метаболиты метаболизируют разными путями, в том числе экскретируются из организма через почки (соответствующие значения в моче показаны в табл. 26–1).
Таблица 26–1. Содержание гормонов в моче
| Показатель | Традиционные единицы | Значения в системе СИ |
| АКТГ | 15–70 пг/мл | 3,3–15,4 пмоль/л |
| Альдостерон | 8,34–41,7 нмоль/сут | |
| Катехоламины | ||
| Адреналин | <10 мкг/сут | <55 нмоль/л |
| Норадреналин | <100 мкг/сут | <590 нмоль/л |
| Метанефрин | 0,1–1,6 мг/сут | 0,5–8,1 мкмоль/л |
| 17–Кетостероиды | ||
| Мужчины | 27,7–79,7 мкмоль/сут | 27,7–79,7 мкмоль/сут |
| Женщины | 17,4–55,4 мкмоль/сут | 17,4–55,4 мкмоль/сут |
| Кортизол, свободный | 20–90 мкг/сут | 55–248 нмоль/сут |
| 17‑Оксикортикостероиды | 4,1–13,7 мкмоль/сут | |
| Серотонин | 0,5–1,2 мкмоль/сут |
à Посторонние для организма вещества и продукты их метаболизма. Классический пример — выделение ЛС.
à Избыточные концентрации химических соединений во внутренней среде организма (в том числе в крови). При превышении максимально допустимых значений (см. «Лабораторные показатели» в приложениях) химическое соединение может проявиться в моче. В качестве примера приведём глюкозу. В плазме крови нормальной концентрацией глюкозы считают 5,1–6,5 ммоль/л (91–120 мг%). При превышении этого значения до 7,6–9 ммоль/л (136–160 мг%) глюкоза появляется в моче (глюкозурия).
· Поддержание гомеостаза (см. главу 28). Почки отвечают за поддержание постоянства состава и объёма жидкостей организма, электролитов и кислотно–щелочного равновесия (КЩР).
à Осмоляльность жидкостей организма (регуляция объёма клеток).
à Объём жидкости. Контроль суммарного объёма жидкостей организма необходим для функционирования сердечно–сосудистой системы. Эта задача выполняется почками вместе с сердечно–сосудистой, эндокринной системами и ЦНС путём регуляции экскреции воды и NaCl.
à Баланс электролитов. Почки регулируют содержание в организме множества электролитов, в том числе Na+, K+, Cl–, HCO3–, H+, Ca2+, PO43–.
à Кислотно–щёлочное равновесие. pH регулируется буферными системами при сочетанном действии почек, лёгких и печени.
· Эндокринная функция. Почки синтезируют гормоны, как поступающие в системный кровоток (эритропоэтин, кальцитриол), так и функционирующие локально вазоконстрикторы и вазодилататоры.
à Системные гормоны: эритропоэтин (стимуляция эритропоэза), кальцитриол (регуляция обмена кальция и фосфатов), а также фермент ренин, принимающий участие в образовании ангиотензинов (регуляция АД и объёма жидкости).
à Локальные гормоны (в основном вазоконстрикторы и вазодилататоры): Пг, аденозин, тромбоксаны, лейкотриены, эндотелины, оксид азота.
Фильтрация, реабсорбция, секреция и внутрипочечный метаболизм
Мочевыделительная и гомеостатическая функции почек — результат 4 сопряжённых и последовательных процессов: фильтрации, канальцевого транспорта (реабсорбция и секреция), а также внутрипочечного метаболизма. Эти базовые процессы развёртываются между кровеносными капиллярами почек и просветом почечных канальцев.
· Фильтрация (рис. 26–2) происходит из крови, находящейся в кровеносных капиллярах почечных телец (в результате фильтрации образуется т. н. ультрафильтрат, или первичная моча).
· Реабсорбция происходит между ультрафильтратом почечных канальцев и кровью, находящейся в просвете перитубулярных кровеносных капилляров (рис. 26–2).
· Секреция: эпителиальные клетки почечных канальцев выделяют в ультрафильтрат ряд химических соединений, поступающих из внеклеточного вещества и перитубулярных капилляров или образующихся в самих эпителиальных клетках канальцев.
à Подавляющее большинство фильтруемых, реабсорбируемых и секретируемых веществ (вода, ионы, глюкоза и др.) в ходе этих процессов не метаболизирует; однако, некоторые секретируемые вещества (например, аммиак) частично образуются в эпителии почечных канальцев (метаболический синтез). В то же время реабсорбируемый белок в эпителиальных клетках проксимальных извитых канальцев подвергается внутриклеточной деградации (метаболическое расщепление).
à Реально (в дополнение к фильтрации, реабсорбции и секреции) в обеспечении функций почек принимает участие 4-й процесс — внутрипочечный метаболизм (метаболическое расщепление и метаболический синтез)
Рис. 26–2. Пути фильтрации, реабсорбции и секреции. А. Капиллярный клубочек почечного тельца (первичная капиллярная сеть) перфузируется артериальной кровью из приносящих артериол. После фильтрации кровь оттекает от почечного тельца по выносящей артериоле. В интерстиции (между канальцами) выносящая артериола образует вторичную капиллярную сеть (перитубулярные капилляры), питающую паренхиму органа. В перитубулярные капилляры из просвета канальцев происходит реабсорбция, а из просвета капилляров в просвет канальцев — секреция. В результате из ультрафильтрата (первичной мочи) образуется дефинитивная моча. Выделенный прямоугольником участок схематически представлен на Б.
· Клубочковая фильтрация (ультрафильтрация) происходит в почечных тельцах из просвета капилляров клубочка (первичная капиллярная сеть) в просвет эпителиальной капсулы и приводит к образованию первичной мочи. Каждые сутки обе почки взрослого человека образуют около 180 л первичной мочи.
· Канальцевая реабсорбция происходит из просвета почечных канальцев в интерстиций и далее в просвет кровеносных капилляров вторичной капиллярной сети (перитубулярные капилляры). Суточный объём реабсорбции около 179 л.
· Канальцевая секреция (экзоцитоз) в просвет почечных канальцев осуществляется эпителиальными клетками (в конечном итоге из просвета перитубулярных капилляров).
Терминология. По отношению к секреции и реабсорбции применяют термин «канальцевый транспорт », точнее отражающий функцию почечных канальцев. Во-первых, по той причине, что помимо реабсорбции воды и электролитов, в канальцах почки происходит эндоцитоз белка. Во-вторых, некоторые соединения в разных отделах почечных канальцев либо выводятся из их просвета в интерстиций, либо, напротив, поступают, из интерстиция в просвет канальцев. В-третьих, перенос через эпителий канальцев происходит не только путём диффузии, но и при помощи специализированных транспортных систем (транспортёры, каналы, АТФазы). Наконец, в четвёртых, термины «реабсорбция» и «секреция» имеют описательный (например, нельзя назвать секрецией «утечку» ионов натрия между клетками эпителия из интерстиция в просвет канальцев) характер, не указывая на механизм переноса.
Фильтрация и канальцевый транспорт (реабсорбция и секреция) происходят при взаимодействии между кровью, находящейся в двух системах кровеносных капилляров почки, и паренхимой почки — эпителиальными клетками почечного тельца и почечных канальцев.
Почечный кровоток
Кровоток в почке рассмотрен на рисунках 26–3 и 26–5В.
· Ток крови. Через почечные артерии при каждом сокращении сердца почки получают не менее 20% от сердечного выброса, т.е. около 1200 мл крови в минуту (350 мл/мин на 100 г почечной паренхимы, т.е. почти в 7 раз больше, чем мозг — 50 мл/мин на 100 г ткани мозга).
· Почечный ток плазмы крови (именно плазма крови после клубочковой фильтрации образует первичную мочу) составляет примерно 600–700 мл/мин (при значении Ht — гематокрита — 0,4):
почечный ток плазмы крови = (1 — Ht)´(почечный кровоток)
600–700 мл/мин = 0,4´1000 мл/мин
· Артерии почки не имеют анастомозов между собой, поэтому прекращение кровотока в одной из артерий приводит к гибели той части паренхимы почки, которая получает кровоснабжение от данной артерии (клиновидные инфаркты).
· Вены. Ход венозных сосудов практически повторяет ход артериальных.
· Тканевая жидкость интерстиция большей частью всасывается через стенку кровеносных капилляров и лишь частично оттекает по лимфатическим сосудам (около 3 л/сут).
· Для суждения о почечном кровотоке оценивают клиренс (см. ниже) парааминогиппуровой кислоты.
Рис. 26–3. Кровоток в почке [11]. Входящая в почку почечная артерия распадается на междолевые артерии, идущие между пирамидами по направлению к выпуклой поверхности почки. На границе мозгового вещества с корковым (пунктирная линия) междолевые артерии поворачивают под прямым углом и переходят в дуговые, располагающиеся параллельно выпуклой поверхности почки. От дуговых артерий ответвляются междольковые артерии, проходящие между дольками в корковом веществе. От междольковых отходят внутридольковые артерии (приносящие артериолы), распадающиеся на капилляры, образующие клубочек (первичная капиллярная сеть). Капилляры клубочка собираются в выносящие артериолы, дающие начало вторичной (перитубулярной) капиллярной сети коркового и мозгового вещества, причём перитубулярные капилляры глубоких слоёв мозгового вещества имеют прямой ход (vasa rectae, 2 выносящие артериолы, отходящие от почечных телец юкстамедуллярных нефронов, указаны стрелками). Далее начинается венозное русло; ход вен повторяет ход одноимённых артерий.
· Первичная капиллярная сеть. От междольковых артерий параллельно поверхности органа ответвляются короткие приносящие (внутридольковые) артериолы; они распадаются на капилляры, формирующие клубочек в составе почечного тельца — первичная капиллярная сеть (рис. 26–1 и 26–2). Клубочки первичной капиллярной сети входят в состав почечных телец, в которых происходят фильтрация плазмы и образование клубочкового фильтрата (ультрафильтрата, первичной мочи). Выносящая артериола собирает кровь из капилляров клубочка.
à Оттекающая от почечных телец кровь — артериальная: в выносящей артериоле содержание кислорода лишь примерно на 7% ниже, чем в приносящей артериоле.
à В просвете капилляров первичной капиллярной сети гидростатическое давление составляет примерно 70 мм рт.ст. (вне капилляров, т.е. в полости эпителиальной капсулы — 20 мм рт.ст.), онкотическое — около 30 мм рт.ст.
à Фильтрация в почечных тельцах (рис. 26–2) происходит из просвета капилляров первичной капиллярной сети в полость капсулы Боумена–Шумлянского, движущая сила —
эффективное фильтрационное давление:
(гидростатическое давление) — (онкотическое давление) — (давление в полости эпителиальной капсулы)
= (70 мм рт.ст.) — (30 мм рт.ст.) — (20 мм рт.ст.)
» 20 мм рт. ст.
· Вторичная капиллярная сеть. В капилляры вторичной сети кровь поступает из первичной капиллярной сети через выносящие артериолы. Эти артериолы переходят в прямые артериальные сосуды, спускающиеся в мозговое вещество, образующие вторичную капиллярную сеть (перитубулярные капилляры) и направляющиеся в виде прямых венозных сосудов к корковому веществу. Эти сосуды (и артериальные, и венозные) проходят параллельно канальцам нефронов (канальцы петли Хенле) и собирательным трубочкам, отчего и получили название vasa rectae. Капилляры перитубулярной сети располагаются в непосредственной близости от канальцев нефронов; в эти капилляры реабсорбируются вещества из просвета канальцев (рис. 26–2). Из вторичной капиллярной сети также происходит питание ткани почки. Капилляры мозгового вещества переходят в прямые венулы, впадающие в дуговые вены.
à Значительное содержание кислорода в капиллярах вторичной капиллярной сети эффективно обеспечивает активную реабсорбцию (рис. 26–2, 26–8) из просвета канальцев в просвет кровеносных капилляров. Кислород необходим главным образом для обеспечения работы Na+,K+‑АТФазы, вмонтированной в плазматическую мембрану эпителиальных клеток почечных канальцев.
à Реабсорбцию поддерживает возросшее в результате фильтрации (по сравнению с капиллярами первичной капиллярной сети) онкотическое давление в капиллярах вторичной капиллярной сети.
Итак, первичная капиллярная сеть, расположенная между артериолами, характеризуется высоким гидростатическим внутрикапиллярным давлением и теряет в результате фильтрации не менее 10% объёма крови и до 20% объёма плазмы. Вторичная капиллярная сеть имеет низкое гидростатическое внутрикапиллярное давление, способствующее эффективной реабсорбции из почечных канальцев. Таким образом, вся поступающая в почку артериальная кровь сначала перфузирует капилляры первичной капиллярной сети и лишь затем артериальная кровь поступает в капилляры вторичной капиллярной сети.
Паренхима почки
Паренхима каждой почки, подразделяемая на корковое и мозговое вещество (рис. 26–4А, 26–5А), состоит из 0,8–1,2 млн функциональных структурных единиц — нефронов, а также из множества собирательных трубочек коркового и собирательных протоков мозгового вещества. Коллективно все трубочки почки (канальцы нефрона, собирательные трубочки и протоки) именуются почечными канальцами (рис. 26–4Б).
Рис. 26–4. ПАРЕНХИМА ПОЧКИ. А. Кора и два отдела мозгового вещества. Каналец нефрона начинается от почечного тельца, в виде петли Хенле спускается в мозговое вещество, возвращается к тому же самому почечному тельцу (заштрихованный овал — плотное пятно) и далее вливается в собирательную трубочку. Прямоугольниками выделены структуры, находящиеся в корковом веществе (сплошные границы прямоугольника) и в мозговом веществе почки (прерывистые линии прямоугольников). [11]. Б. Отделы почечных канальцев [2].
· Нефрон — эпителиальная трубка, начинающаяся от почечного тельца и впадающая в собирательную трубку. Стенка нефрона построена из однослойного эпителия, клетки которого (в зависимости от выполняемой функции) различны в разных отделах нефрона (рис. 26–5А). По длине нефрона различают: проксимальный каналец (извитой и прямой) ® тонкий каналец петли Хенле ® восходящая (толстая) часть петли Хенле (эту часть называют также прямым дистальным канальцем) ® извитой дистальный каналец. Дистальный прямой каналец (толстая часть петли Хенле) возвращается к собственному почечному тельцу и контактирует с ним. Извитой дистальный каналец через связующий отдел впадает в собирательную трубочку, которая, в, свою очередь, поступает в собирательные протоки. Разные отделы нефрона закономерно расположены либо в корковом, либо в мозговом веществе (рис. 26–4, 26–5А).
Рис. 26–5. Нефрон, собирательные трубочки и кровеносные сосуды почки [11]. А. Разные отделы нефрона. От капсулы клубочка (капилляры первичной сети) начинается проксимальный извитой каналец, переходящий в проксимальный прямой. Оба эти отдела нефрона состоят из высокого кубического эпителия. Дистальные канальцы (прямой и извитой) образованы кубическими клетками. И проксимальные, и дистальные канальцы нефрона расположены в корковом веществе (ограничено сплошной линией прямоугольника). Тонкий каналец (петля Хенле) имеет узкий просвет, состоит из уплощённых эпителиальных клеток. Толстый отдел петли Хенле (дистальный прямой каналец с кубическим эпителием), начинающийся от тонкого восходящего канальца петли, направляется к почечному тельцу (область плотного пятна) и переходит в дистальный извитой каналец. Этот последний через связующий отдел впадает в собирательные трубочки, имеющие широкий просвет и образованные кубическим эпителием. Собирательные трубочки сливаются и по мере увеличения их калибра формируют собирательные протоки. Петля Хенле, и собирательные протоки расположены в мозговом веществе (ограничено прерывистыми прямоугольниками). Б. Собирательные протоки расположены только в мозговом веществе. В. Кровоток в почке. Канальцы нефрона оплетены капиллярами перитубулярной (вторичной) сети, которые дают начало венозному руслу.
à В корковом веществе располагаются: почечное тельце (точнее, эпителиальная капсула нефрона), проксимальный и дистальный извитые канальцы, окружённые капиллярами вторичной капиллярной сети.
à В мозговом веществе располагается петля Хенле, собирательные трубочки и протоки, также сопровождаемые капиллярами вторичной сети (прямые сосуды).
· Типы нефронов. Различают два основных типа нефронов — кортикальные и юкстамедуллярные (рис. 26–6); 85% всех нефронов — кортикальные.
à Кортикальные нефроны. Почечное тельце находится в наружной части коркового вещества, а петля Хенле (короткая у большинства нефронов) располагается в пределах наружной части мозгового вещества.
à Юкстамедуллярные нефроны. Почечное тельце расположено в глубоких слоях коры, на границе с мозговым веществом. Большинство юкстамедуллярных нефронов имеет длинную петлю Хенле, проникающую глубоко в мозговое вещество. Расположение в мозговом веществе параллельно друг другу прямых кровеносных сосудов и канальцев петли Хенле юкстамедуллярных нефронов обеспечивает концентрирование мочи при помощи так называемого поворотного противоточного механизма (см. ниже).
Рис. 26–6. ТИПЫНЕФРОНОВ [7]. А. Корковый нефрон (ограничен овалом, его начало обозначено цифрой 1) и юкстамедуллярный нефрон (ограничен прямоугольником, его начало обозначено цифрой 2) впадают в собирательную трубку. Б. Юкстамедуллярный нефрон впадает в собирательную трубку. Дополнительно показаны приносящая и выносящая артериолы, капиллярный клубочек и прямые сосуды мозгового вещества. Условная граница между корковым и мозговым веществом — сплошная линия, граница между внутренней и наружной частью мозгового вещества — двойная линия.
· Отделы почечных канальцев. В нефроне различают несколько отделов (рис. 26–4Б): капсула почечного тельца, окружающая капиллярный клубочек; проксимальный извитой и проксимальный прямой канальцы, тонкий каналец (в составе нисходящей и восходящей частей петли Хенле); толстый отдел в составе восходящей части петли Хенле (дистальный прямой каналец), дистальный извитой канальцы, а также связующий отдел (соединяет дистальный отдел нефрона с собирательной трубочкой). Собирательные трубки, сливаясь, образуют собирательные протоки. Характерная особенность всех почечных канальцев состоит в том, что между соседними клетками всегда присутствует диффузионные барьеры в виде полосок плотных контактов, окружающих верхушечные части клеток (см. 4 на рис. 26–7А). Количество таких полосок плотных контактов увеличивается по мере продвижения по почечным канальцам, соответственно увеличивается электрическое сопротивление пласта эпителия, но уменьшается его проницаемость.
à Проксимальный каналец подразделяют на извитой и прямой отделы. Именно в проксимальном отделе нефрона происходит основной объём реабсорбции (рис. 26–7). В связи с этим обстоятельством клетки канальца имеют ряд особенностей, значительно увеличивающим площадь реабсорбции. Интенсивность реабсорбции постепенно уменьшается по мере продвижения первичной мочи по канальцу, соответственно уменьшается количество приспособлений, увеличивающих поверхность клеток, а также митохондрий, необходимых для обеспечения транспортных процессов. По этой причине с функциональной точки зрения (интенсивность реабсорбции) проксимальный каналец подразделяют на последовательные сегменты — S1, S2 и S3. Между соседними клетками встречаются щелевые контакты. Основная функция проксимального канальца — осмос воды, реабсорбция NaCl, NaHCO3, глюкозы, аминокислот, Ca2+, HPO42–, SO42–, HCO3–, а также секреция NH4+ и некоторых органических катионов и анионов.
Рис. 26–7. Реабсорбция в проксимальном канальце. Сверху вниз просвет канальца, кубические клетки стенки канальца, интерстиций, перитубулярный капилляр. Стрелки указывают направление и пути перемещения ионов и молекул: А: сплошная — трансклеточный перенос, прерывистая — парацеллюлярный перенос, прерывистые стрелки — комбинированный вариант переноса (подробнее см. в разделе «Трансклеточная проницаемость» главы 4, в т.ч. рис. 4–9). 1. — микроворсинки на поверхности эпителиальной клетки и 2. глубокие впячивания в базальной части эпителиальных клеток, а также переплетающиеся между собой отростки боковых поверхностей соседних клеток значительно увеличивают поверхность реабсорбции; 3. Митохондрии в базальной и латеральной частях эпителиальных клеток необходимы для обеспечения энергопотребностей при реабсорбции; 4. плотные контакты между клетками канальца перекрывают неспецифические пути диффузии. В верхушечной части клеток в значительном числе находятся содержащие белок эндоцитозные пузырьки, а также лизосомы. Б. В верхней части (эпителиальная клетка) сплошными стрелками показаны пути трансклеточный, парацеллюлярный и комбинированный пути переноса, обратите внимание на направленную кверху (в просвет канальца) тонкую стрелку («утечка» ионов из межклеточного пространства в просвет канальца). В нижней половине рисунка представлены движущие силы транспорта через стенку перитубулярного кровеносного капилляра (параметры: P — гидростатическое давление, p — онкотическое давление; индексы: i — интерстиций, c — капилляр).
à Тонкий каналец петли Хенле состоит из плоских эпителиальных клеток, что существенно уменьшает диффузионный путь для воды. Длина тонкого канальца невелика в кортикальных, но значительна в юкстамедуллярных нефронах. Эти последние (точнее, их петля Хенле), составляя всего 15% от общего количества нефронов, крайне важны для концентрирования или разведения мочи. Клетки петли Хенле перекачивают NaCl из просвета канальцев в интерстиций, который в результате становится гипертоничным, формируя в мозговом веществе осмотический градиент между корой и почечными сосочками, что имеет решающее значение для осмотической диффузии воды между почечными канальцами и интерстицием.
à Толстый отдел петли Хенле. Эпителиальные клетки имеют кубическую форму, мощные впячивания плазмолеммы по базальной и латеральной поверхности клеток, что существенно увеличивает поверхность обмена. Это обстоятельство в сочетании с встроенными в плазмолемму клеток характерными трансмембранными переносчиками (см. ниже) существенно важно для формирования гиперосмотической среды. Стенка канальца не проницаема для мочевины и воды. Эпителиальные клетки этого отдела также секретируют в просвет канальцев мукопротеин Тамма–Хорсфалла (около 40 мг/сут), составляющий основу мочевых цилиндров.
à Дистальный каналец начинается от плотного пятна (здесь происходит регистрация параметров канальцевой жидкости, подробнее см. ниже) и по своей структуре напоминает клетки толстого отдела петли Хенле.
à Связующий отдел и собирательные трубочки. Их стенка состоит из главных и вставочных клеток. Клетки связующего отдела синтезируют и секретируют калликреин.
¨ Главные клетки несут на свободной поверхности ресничку. Их основная функция — реабсорбция Na+ и Cl– и секреция K+.
¨ Вставочные клетки подразделяются на подтипы A (a) и B (b). Эти клетки реабсорбируют K+. Кроме того, a‑клетки секретируют H+, а b‑клетки — HCO3–.
à Собирательные протоки. По мере увеличения калибра протоков эпителий становится высоким цилиндрическим, а количество вставочных клеток уменьшается. Собирательные протоки (как и собирательные трубочки) принимают участие в транспорте электролитов, а также под влиянием альдостерона и вазопрессина (АДГ) — в транспорте воды и мочевины.
Оценка экскреторной фуНкции почек
Для клинической оценки экскреторной функции почек, складывающейся из клубочковой фильтрации, канальцевой реабсорбции и канальцевой секреции, применяют как методы визуализации, так и измерение почечного клиренса (от англ. «clearance» — очищение).
Клиренс
Клиренс вещества X (CX) — параметр, характеризующий выведение почками (экскрецию) из организма вещества X. Клиренс выражают в объёмных единицах за единицу времени (например, в мл/мин). Другими словами, клиренс вещества X — скорость его экскреции, отнесённая к виртуальному объёму крови, полностью очищенной от вещества X.
Пример. Нормально клиренс Na+ составляет 1 мл/мин. Эта величина получена из следующих расчётов. Каждую минуту через почки протекает около 1000 мл крови (700 мл плазмы). Эти 700 мл плазмы крови содержат около 100 ммоля Na+ (содержание Na+ в плазме крови практически равно 140 ммоль/л). Из них с мочой экскретируется всего 0,14 ммоля Na+, т.е. одна сотая часть содержания Na+ в плазме крови. Другими словами, клиренс Na+ — скорость его экскреции, отнесённая к виртуальному объёму крови, полностью очищенной от Na+, составляет 1 мл/мин.
· В общем виде клиренс вещества X (CX, выражают в миллилитрах в минуту) рассчитывают по формуле:
Уравнение 26–1
CX = (UX ´ V) ¸ PX
где UX — концентрация вещества X в моче (миллиграммы или моли на миллилитр), PX — концентрация вещества X в крови (миллиграммы или моли на миллилитр), произведение «UX´V» — скорость экскреции вещества X с мочой.
· Для разных веществ значение клиренса (CX) различно. Так, для глюкозы, в норме не экскретируемой, CX равно 0. В то же время для парааминогиппурата, полностью удаляемого из крови, значение CX составляет 700 мл/мин, т.е. равно току плазмы крови через почку.
· Клиренс инулина. Некоторые вещества (например, инулин — полимер фруктозы, Mr 5000), как и парааминогиппурат, свободно фильтруются, но не реабсорбируются и не секретируются в канальцах. Такие вещества являются хорошим маркёром важного параметра мочевыделительной функции почек — скорости клубочковой фильтрации.
Скорость клубочковой фильтрации (СКФ, англ. «Glomerular Filtration Rate — GFR») — объём плазмы крови, фильтруемой в единицу времени из крови в полость капсулы Боумена–Шумлянского (PX´СКФ). После преобразования получаем:
Уравнение 26–2
СКФ (GFR) = (UX ´ V) ¸ PX
Правая часть этого уравнения идентична правой части уравнения 26–1 (расчёт почечного клиренса). Другими словами, если вещество X свободно фильтруется, но не реабсорбируется и не секретируется, то вычисление его клиренса характеризует СКФ.
· Для оценки почечного клиренса и СКФ применяют инулин, креатинин, маннитол, 125I–йоталамат, 57Co- или 58Co-цианкобаламин, 51Cr-этилендиаминтетрауксусную кислоту. Все эти маркёры экзогенны и требуют (в отличие от креатинина) их введения в сосудистое русло обследуемого.
· Клиренс креатинина — полезный клинический приём оценки СКФ, не требующий внутривенного введения вещества, так как креатинин образуется из мышечного креатинфосфата, т.е. является эндогенным маркёром. Для оценки клиренса креатинина (в норме 120 мл/мин) достаточно исследовать порцию суточной мочи и образец венозной крови. В клинической практике применяют также изучение концентрации креатинина только в крови (при нормальной фильтрационной функции почек — 50–100 мкмоль/л, у мужчин до 150 мкмоль/л).
Экскреция
Экскреторную функцию почки по отношению к веществу X (UX´ V — скорость экскреции вещества X с мочой) определяют 3 фактора: скорости клубочковой фильтрации (СКФ), канальцевых реабсорбции и секреции. Эти процессы в общем виде можно записать следующим образом:
экскреция = фильтрация — реабсорбция + секреция
Следовательно, возможна и оценка скорости каждого из этих процессов.
Ú Скорость клубочковой фильтрации оценена выше (см. уравнение 26–2).
Ú Скорость канальцевой реабсорбции (вещество X реабсорбируется, но не секретируется):
= СКФ´PX — (UX´V)
Ú Скорость канальцевой секреции (вещество X секретируется, но не реабсорбируется):
= UX´V — СКФ´PX
· Экскретируемая фракция (англ. Fractional Excretion — FE) вещества X — полезный показатель оценки функционального состояния почек: отношение скорости экскреции вещества X (UX´V) к объёму клубочковой фильтрации (PX´СКФ):
Уравнение 26–3
FEX = (UX´V) ¸ (PX´СКФ)
т.е. (согласно уравнению 26–2):
FEX = CX¸СКФ
где CX — клиренс.
Фильтрация
Через фильтрационный барьер почечного тельца (рис. 26–8, см. также рис. 26–2) происходят фильтрация плазмы и образование первичной мочи (ультрафильтрата, или клубочкового фильтрата).
Рис. 26 – 8. ПОЧЕЧНОЕ ТЕЛЬЦЕ, ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ БАРЬЕР И ОКОЛОКЛУБОЧКОВЫЙ КОМПЛЕКС [11]. А. Почечное тельце состоит из капиллярного клубочка (примерно 50 капиллярных петель) и эпителиальной капсулы. Область, где в тельце входит приносящая и выходит выносящая артериолы, называют сосудистым полюсом; область отхождения проксимального извитого канальца нефрона — мочевой полюс тельца. Эпителиальная капсула состоит из двух листков: наружного (париетального) и внутреннего (висцерального). Между листками имеется полость, куда из просвета кровеносных капилляров поступает клубочковый фильтрат. Полость капсулы открывается в проксимальный извитой каналец. Наружный листок капсулы, состоящий из однослойного плоского эпителия, ограничивает капсулярное пространство снаружи. Клетки внутреннего листка капсулы (подоциты) прикреплены к наружной поверхности капилляров клубочка и вместе с эндотелием и базальной мембраной, общей для капилляра и подоцитов, участвуют в процессе фильтрации. К сосудистому полюс