ВЫДЕЛЕНИЕ 2
РЕАБСОРБЦИЯ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ осуществляется практически полностью в проксимальных канальцах. Количество профильтровавшегося белка составляет около 1,8 г в сутки. Например, альбуминов (молекулярная масса 69000) фильтруется 1% в норме. В конечную мочу поступает не более 0,15 г белка в сутки. Молекулы альбуминов после связывания с рецепторами на мембране клеток эпителия канальцев подвергаются эндоцитозу, внутриклеточные пузырьки поглощенного белка сливаются с лизосомами и белковые молекулы гидролизуются пептидазами (аналог внутриклеточного пищеварения).
ДИСТАЛЬНАЯ РЕАБСОРБЦИЯ ИОНОВ И ВОДЫ определяет состав конечной мочи и способность почки выделять либо концентрированную, либо разведенную мочу (в зависимости от водного баланса организма). В дистальном отделе нефрона происходит активная реабсорбция ионов натрия. Хотя здесь всасывается всего 9- 10 % от профильтровавшегося количества, этот процесс обеспечивает выраженное уменьшение его концентрации в моче и, напротив, повышение концентрации в интерстициальной жидкости, что создает значительный градиент осмотического давления между мочой и интерстицием.
Анион хлора всасывается в толстой восходящей части петли Генле благодаря переносчику-котранспортеру ионов хлора, натрия и калия, а в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках анион хлора реабсорбируется пассивно по электрохимическому градиенту вслед за активным транспортом натрия.
Активно всасывается в дистальном отделе канальцев ионы К, Саи фосфатов.
Вода почти не всасывается и в собирательные трубки поступает гипотоническая моча.
Противоточно-множительная канальцевая система почки - представлена параллельно расположенными коленами петли Генле и собирательными трубочками.
1. Моча двигается в этих канальцах в противоположных направлениях.
2. Процессы транспорта веществ в одном колене системы усиливаются (умножаются) за счет деятельности другого колена.
3. Эпителий восходящего колена активно реабсорбирует в окружающее интерстициальное пространство ионы Na, поддерживая гиперосмолярность интерстициальной жидкости.
4. Транспорт Na сопряжен с транспортом калия и хлора и антипортом с ионами Н+, осуществляется посредством соответствующих переносчиков.
5. Проницаемость для воды в восходящем колене очень низкая из-за отсутствия аквапоринов.
6. Интерстициальная жидкость становится гиперосмотичной по отношению к содержимому нисходящего колена петли и по направлению к вершине петли осмотическое давление в окружающей ткани растет.
7. Клетки эпителия нисходящего колена, содержащие в апикальной мембране аквапорины 1-го типа проницаемы для воды, которая пассивно уходит из просвета в гиперосмотический интерстиций.
8. В нисходящем колене моча из-за всасывания воды становится все более и более гиперосмотичной, т. е. устанавливается осмотическое равновесие с интерстициальной жидкостью.
9. В восходящем колене из-за всасывания натрия моча становится все менее осмотичной и в корковый отдел дистального канальца восходит уже гипотоничная моча (уменьшается и её количество).
10. Собирательная трубочка, в которую затем поступает моча, тоже образует с восходящим коленом петли Генле противоточную систему. Если в собирательных трубочках вода всасывается мало, а натрий, хлориды, мочевина продолжают реабсорбироваться, то нефрон выделяет большие количества гипотоничной слабо концентрированной мочи.
Этот процесс носит название разведения мочи. Он реализуется при необходимости выделения избытка воды из внутренней среды.
Стенка собирательной трубочки становится проницаемой для воды только в присутствии вазопрессина.
Под влиянием вазопрессина реализуется еще один важный для концентрирования мочи механизм: активация переносчика, усиливающая выход мочевины из собирательных трубочек, расположенных в глубине мозгового вещества, в окружающий интерстиций.
Мочевина интерстициальной жидкости по концентрационному градиенту диффундирует в просвет тонкой восходящей части петли Генле и вновь поступает с током мочи в дистальные канальцы и собирательные трубочки.
Осуществляется кругооборот мочевины в канальцах, сохраняющий высокий уровень ее концентрации в мозговом веществе.
Деятельность описанных противоточных систем находится в зависимости от скорости движения находящихся в них жидкостей (мочи и крови):
- Чем быстрее будет двигаться моча по трубкам противоточной системы канальцев, тем меньшие количества натрия, мочевины и воды успеют реабсорбироваться в интерстиций и большие количества менее концентрированной мочи будут выделяться почкой.
- Чем выше будет скорость кровотока по прямым капиллярным сосудам мозгового вещества почки, тем больше натрия и мочевины унесет кровь из почечного интерстиция, так как они не успеют диффундировать из крови обратно в ткань.
Регуляция канальцевой реабсорбции осуществляется нервным и гуморальным путем.
Нервная регуляция осуществляется через бета-адренорецепторы мембран клеток проксимальных и дистальных канальцев.
Вазопрессин влияет на проницаемость эпителия канальцев через V2-тип рецепторов на поверхности базолатеральной мембраны клеток эпителия. Образование гормон-рецепторного комплекса влечет за собой активацию синтеза и встраивания аквапоринов 2-го типа («водных каналов») в апикальную мембрану клеток эпителия собирательных трубочек. Перестройка ультраструктур мембраны и цитоплазмы клетки ведет к образованию внутриклеточных специализированных структур, переносящих большие потоки воды по осмотическому градиенту от апикальной к базолатеральной мембране, не позволяя транспортируемой воде смешиваться с цитоплазмой и препятствуя набуханию клетки.
Такой трансцеллюлярный транспорт воды через клетки эпителия реализуется вазопрессином в собирательных трубочках.
Кроме того, в дистальных канальцах вазопрессин обусловливает активацию и выход из клеток гиалуронидаз, вызывающих расщепление гликозминогликанов основного межклеточного вещества, тем самым способствуя межклеточному пассивному транспорту воды по осмотическому градиенту.
Для количественной оценки концентрационной способности почки в условиях экономии воды используют два параметра: индекс осмотического концентрирования, показывающий, во сколько раз моча более осмотически концентрирована, чем кровь, и объем реабсорбированной осмотически свободной воды.
Образование мочи всегда происходит из жидкости, имеющей такую же общую концентрацию осмотически активных веществ, как и плазма крови. Так как выделение почкой осмотически активных веществ равно произведению диуреза (V, мл/мин) на концентрацию осмотически активных веществ в моче (Uosm, мосм/л), то очищение плазмы крови от осмотически активных веществ (Cosm) равно:
n Cosm = Uosm V/Posm
где Posm — концентрация осмотически активных веществ в плазме крови, мосм/л. Величина Cosm характеризует тот условный объем плазмы крови, который очистился от осмотически активных веществ в течение 1 мин.
Если выделяется моча, имеющая такую же осмотическую концентрацию, как и плазма крови, то Cosm = V и почка только уменьшает объем жидкости в организме, не участвуя в осморегуляции.
Однако при обезвоживании почка выделяет мочу более осмотически концентрированную, чем кровь. Воду, выделяемую с мочой, условно можно разделить на две фракции. Одна из них содержит растворенные вещества в той же концентрации, что и плазма крови, т. е. равна Cosm, другая представляет собой чистую, свободную от веществ воду. Ее называют осмотически свободной водой (СН2О). Следовательно, сказанное можно представить в виде такой формулы:
n V = Cosm + H2O
При потреблении больших количеств воды почки выделяют гипотоническую мочу и СН2О представляет собой положительную величину, при обезвоживании организма, напротив, отрицательную.
Это означает, что осмотически свободная вода не экскретируется, а всасывается в канальцах в кровь.
По механизму действия все гормоны, регулирующие реабсорбцию воды, делятся на шесть групп:
1) повышающие проницаемость мембран дистальных отделов нефрона для воды (вазопрессин, пролактин, хорионический гонадотропин);
2) меняющие чувствительность клеточных рецепторов к вазопрессину (паратирин, кальцитонин, кальцитриол, простагландины, альдостерон); 3) меняющие осмотический градиент интерстиция мозгового слоя почки и, соответственно, пассивный осмотический транспорт воды (паратирин, кальцитриол, тиреоидные гормоны, инсулин, вазопрессин);
4) меняющие активный транспорт натрия и хлорида, а за счет этого и пассивный транспорт воды (альдостерон, вазопрессин, атриопептид, прогестерон, глюкагон, кальцитонин, простагландины);
5) повышающие осмотическое давление канальцевой мочи за счет нереабсорбированных осмотически активных веществ, например глюкозы (контринсулярные гормоны);
6) меняющие кровоток по прямым сосудам мозгового вещества и, тем самым, накопление или «вымывание» осмотически активных веществ из интерстиция (ангиотензин- II, кинины, простагландины, паратирин, вазопрессин, атриопептид).
Регуляция реабсорбции ионов натрия:
В проксимальных канальцах активируется альдостероном и угнетается паратирином, в толстой части восходящего колена петли Генле реабсорбция натрия активируется вазопрессином, глюкагоном, кальцитонином, а угнетается — простагландинами Е.
В дистальном отделе канальцев главными регуляторами транспорта натрия являются альдостерон (активация), простагландины и атриопептид (угнетение).
КАНАЛЬЦЕВАЯ СЕКРЕЦИЯ
- это активный транспорт в мочу веществ, содержащихся в крови или образуемых в самих клетках канальцевого эпителия.
Путем канальцевой секреции из крови выделяются как ионы К, Н, органические кислоты и основания эндогенного происхождения, так и поступившие в организм чужеродные вещества, в том числе органического происхождения. Для ряда чужеродных организму веществ органической природы (антибиотиков, красителей и рентгеноконтрастных препаратов) скорость и интенсивность выделения из крови путем канальцевой секреции значительно превышает их выведение путем клубочковой фильтрации.
КАНАЛЬЦЕВАЯ СЕКРЕЦИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ОДНИМ ИЗ МЕХАНИЗМОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОМЕОСТАЗИСА В ОРГАНИЗМЕ.
Способностью к секреции обладают клетки эпителия проксимального и дистальных отделов канальцев.
В сутки у человека образуется и выделяется от 0,7 до 2 л конечной мочи. Эта величина носит название суточного диуреза и зависит от количества выпитой жидкости(выделяется 65—80 % ее объема с мочой). Основное количество мочи образуется днем, тогда как ночью оно составляет не более половины дневного объема. Удельный вес мочи колеблется в широком диапазоне — от 1005 до 1025, обратно пропорционально объему принятой жидкости и образовавшейся мочи. Реакция суточной мочи обычно слегка кислая, однако рН колеблется в зависимости от характера питания.
Почки и кислотно-основное состояние. Почки осуществляют выведение из внутренней среды организма нелетучих органических и неорганических кислот. Избыток кислот при этом может выводиться как в свободном состоянии, так и в виде нейтральных солей. Сильные неорганические кислоты выделяются из внутренней среды только через почки и только в связанной форме.
участие почек в регуляции кислотно-основного состояния внутренней среды обеспечивается следующими взаимосвязанными процессами:
1) секреция водородных ионов в мочу клетками канальцевого эпителия,
2) реабсорбция (обратное всасывание) профильтровавшихся в мочу оснований, прежде всего бикарбоната, пополняющих резерв в крови,
3) образование в клетках эпителия канальцев ионов бикарбоната, больше или меньше всасываемого в кровь,
4) образование и диффузия в мочу аммиака, создающего катион аммония, присоединяя Н-ион,
5)фильтрация в первичную мочу из плазмы крови соединений, обладающих кислыми или щелочными свойствами,
6) обмен ионов СI, Nа, К, фосфатов, сульфатов и двухвалентных катионов (Са2, Мg2).
Важнейшую роль в способности почек к выделению кислой мочи играет секреция водородных ионов клетками эпителия проксимальных и дистальных канальцев. Ион водорода активно секретируется с затратой энергии через апикальную мембрану клетки эпителия в просвет канальца, а из канальцевой мочи в клетку диффундирует ион натрия, обеспечивая равновесие электрических зарядов. Он активно удаляется в интерстиций и кровь, туда же пассивно по градиенту концентрации поступает НСО3- образуя бикарбонат натрия. Следовательно, секреция Н-ионов обеспечивает обратное всасывание бикарбоната и натрия.
Под влиянием фермента карбоангидразы, встроенного в мембрану щеточной каемки клеток эпителия канальца, угольная кислота разлагается на СО2 и воду: Н++НСО3 = Н2СО3 СО2+Н2О
Молекулы углекислого газа легко диффундируют в клетки, где реакция катализируется в обратном направлении.
Секретированные канальцами ионы Н (65—75 %) участвуют в процессе аммониогенеза, обеспечивающего выведение из плазмы крови анионов сильных неорганических и органических кислот в виде аммонийных солей, а также в образовании титруемых кислот мочи ( основную роль при этом играют фосфаты).
Роль почек в регуляции артериального давления
1. В почках образуется ренин, являющийся частью ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), которая обеспечивает регуляцию тонуса кровеносных сосудов, поддержание баланса натрия в организме и объема циркулирующей крови, активацию адренергических механизмов регуляции насосной функции сердца и сосудистого тонуса. Уменьшение уровня давления крови в приносяшей артериоле клубочка, повышение симпатического тонуса и концентрации натрия в моче дистального канальца активирует секрецию ренина, что с помощью ангиотензина-II и альдостерона способствует нормализации сниженной величины артериального давления.
2. В почке образуются вещества депрессорного действия, т. е. снижающие тонус сосудов и АД. Их образование получило название «антигипертензивной функции почек», поскольку ее нарушение может приводить к артериальной гипертензии (это простагландины— ПГА, ПГЕ, ПГD, активирующий тромбоциты фактор, нейтральные липиды мозгового вещества, а также образующиеся в корковом веществе кинины).
3. Почка экскретирует воду и электролиты, а их содержание в крови, вне- и внутриклеточной среде является важным для поддержания уровня АД. Задержка ионов натрия и воды во внутренней среде обеспечивает прирост объема циркулирующей крови. Однако большую роль играет содержание ионов натрия, калия и кальция во вне- и внутриклеточной среде, поскольку оно определяет сократимость миокарда и сосудистый тонус, а также реактивность сердца и сосудов к регуляторным нейрогуморальным влияниям.
4. Почки участвуют в регуляции артериального давления с помощью феномена «давление—натрийурез—диурез», суть которого заключается в том, что повышение артериального давления вызывает увеличение экскреции с мочой ионов натрия, возрастание объема диуреза и, в итоге, восстановление уровня артериального давления.