Работа почек основана на трех механизмах:
1. Фильтрация (ультрафильтрация) происходит в важнейшей части нефрона – клубочке. Благодаря высокому давлению в капиллярах из крови в полость капсулы нефрона отфильтровываются низкомолекулярные вещества, такие как глюкоза, вода, мочевина и переходят в жидкость – фильтрат.
2. Обратное всасывание (избирательная реабсорбция) происходит в канальцах нефрона. В капилляры, оплетающие канальцы, всасываются вещества, которые могут быть использованы организмом (воды, глюкоза, аминокислоты, витамины, некоторые минеральные вещества). Мочевина и мочевая кислота в кровь обратно не вспсываются.
3. Канальцевая (активная) секреция. Из крови в просвет канальцев нефронов происходит активный транспорт ненужных организму веществ, например лекарств и избытока некоторых ионов (К+, Н+, NH4 +).
Почки пропускают ежесуточно около 1500 - 2000 л крови, из которой образуется около 180-200 л первичной мочи и около 1,2-2 л вторичной. 180 л первичной мочи означает, что плазма, объем которой равен 3 л, фильтруется за сутки 60 раз.
Мочеобразование в почке происходит в два этапа:
1) Образование первичной мочи (на стадии ультрафильтрации). Первичная моча (около 180-200 л/сутки)- это ультрафильтрат плазмы крови, образуется в капсулах Боумена-Шумлянского, содержащая продукты распада органических веществ (мочевину, мочевую кислоту), а также питательные вещества, необходимые для организма (аминокислоты, глюкозу, витамины, минеральные вещества и др.), но не содержит белков.
2) Образование вторичной мочи (на стадиях реабсорбции и активной секреции) вырабатывается около 1,5-2 л/сутки. Из гломерулярных капилляров выходит с кровью дальше 80 % жидкой части крови, а 20 % попадает в просвет почечного канальца. Проходя по нефрону, моча концентрируется, и в то же время в нее секретируется ряд веществ. И реабсорбция, и секреция –активные процессы. В проксимальных канальцах из первичной мочи всасывается глюкоза, около 80 % воды первичной мочи, ионы натрия, калия, хлориды, мочевина.
Для того, чтобы объяснить различия в скорости выведения почками веществ, необходимо количественно оценить интенсивность их фильтрации в клубочках и переноса в канальцах. Такая оценка стала возможна после введения понятия клиренс. Почечный клиренс отражает скорость очищения плазмы от данного вещества.
Клиренс вещества – это объем плазмы, который полностью очищается от вещества почками за единицу времени. Каждое вещество плазмы имеет собственную величину клиренса. Клиренс расчитывается по формуле:
С = U*V / P = количество выведенного с мочой вещества / Р,
где U – это концентрация данного вещества в моче,
V – объем мочеотделения в единицу времени,
Р – концентрация вещества втартериальной плазме.
Например, допустим, концентрация вещества Х в плазме составляет 5 ммоль/л, а в с утки е го в ыделяется с мочой 2 0 м моль. Значит, суточный клиренс равен 20 / 5 = 4 л.
У взрослого человека весом 70 кг скорость кровотока в обоих почках равна 1300 мл/мин, что составляет 25% МОК. Такая высокая интенсивность кровотока необходима для обеспечения достаточного объема клубочковой фильтрации.
Особенностью почечного кровотока является его ауторегуляция. Она проявляется в том, что изменение величины среднего артериального давления от 80 до 180 мм рт. ст. не отражается на скорости почечного кровотока. Важнейшее значение этого явления состоит в поддержании постоянства скорости клубочковой фильтрации.
Мочеобразование в почках во многом определяется их способностью к саморегуляции. Отключение корковых и подкорковых центров не приводит к прекращению мочеобразования. Регуляцию функции почек осуществляет вегетативный отдел периферической нервной системы. Под воздействием симпатического отдела суживаются кровеносные сосуды почек и уменьшается мочеобразование (диурез). Сигналы от парасимпатического отдела, наоборот, увеличивают мочеобразование. Центр мочеиспускания находится в крестцовом отделе спинного мозга. Но мочевыделение может быть произвольным, поскольку один из сфинктеров мочевого пузыря состоит из поперечнополосатой мускулатуры и его работу контролирует кора больших полушарий.
Гуморальные механизмы регуляции образования мочи очень сложны, поскольку ряд гормонов влияет на различные процессы, происходящие в нефроне. Гормон гипоталамуса вазопрессин (антидиуретический гормон) и гормон надпочечников адреналин снижают диурез, а тироксин, вырабатываемый щитовидной железой, - повышает. В процессе реабсорбции играет важную роль гормон коры надпочечников – альдостерон. Благодаря этому гормону происходит реабсорбция ионов натрия и калия.
Состав мочи
Скорость образования и состав мочи зависят от диуреза, мышечной активности, особенностей питания, эмоционального состояния, погодных условий. Суточный объем мочи колеблется от 600 до 2500 мл и в норме зависит от количества поступившей в организм жидкости, составляя 50 – 80% принятой жидкости. Цвет мочи колеблется от светло-желтого до насыщенно желтого. Окраска мочи определяется содержащимися в ней пигментами: урохрома, уроэретрина, урорезеина, уробилина и др. При этом моча концентрированная имеет более насыщенный цвет и больший удельный вес чем моча разбавленная.
Реакция мочи в норме должна составлять 5,0 – 7,0. При стоянии мочи рН сдвигается в основную сторону, образуются осадки. Хлопьевидный осадок образуется из нуклеопротеидов или мукопротеидов и эпителиальных клеток мочеполовых путей. В щелочной моче осадок образуется из смеси фосфатов кальция и аммонийно-магниевого фосфата. Из кислой мочи в осадок может выпадать мочевая кислота. Общую концентрацию растворенных в моче веществ определяют по ее удельному весу, который в норме составляет 1,012 – 1,020.
Выход в мочу белка не должен превышать 0,03 г/сут. Увеличение содержания белка в моче может происходить вследствие повреждения мочевыводящих путей или базальной мембраны нефрона. Случайно обнаруживаемая у здоровых людей постуральная или ортостатическая протеинурия наблюдается после длительного стояния или ходьбы.
Мочевина – ее выделение зависит от общего потребления азота и при средней диете у человека массой 70 кг может колебаться от 12 до 36 г/сут. Скорость ее выделения увеличивается при ускоренном распаде белков в организме.
Мочевая кислота – конечный продукт пуринового обмена, выводится в мочу в среднем в количестве 0,7 г/сут. Эта величина редко падает ниже 0,5- 0,6 г даже при отсутствии в пище пуринов, однако может возрастать до 1 г/сут и более, если потребляемые продукты содержат много нуклеотидов.
Повышенное выделение мочевой кислоты наблюдается при лейкемии, полицитемии, гепатите и подагре, а также после приема аспирина.
Креатинин выводится пропорционально мышечной массе, и его суточная норма различается у разных людей, поэтому для оценки его содержания в моче используют так называемый креатининовый коэффициент – это отношение количества креатинина в суточной порции мочи (мг) к массе тела (кг). У мужчин этот коэффициент составляет 18-32, у женщин – 10-25.
Кетоновые тела в нормальной моче выделяются в количестве 20-50 мг/сут и стандартными клиническими методами не обнаруживаются (ацетон, ацетоуксусная иβ -оксимасляная кислоты). Появление кетоновых тел наблюдается при тяжелом сахарном диабете, а также при голодании и некоторых других состояниях.
Глюкоза и другие моносахариды в норме в моче также не обнаруживаются (их суточное количество составляет от 0,3 до 1,1 ммоль/сут).
Мочевые камни возникают как следствие выпадения в осадок некоторых нормальных труднорастворимых компонентов мочи (например солей кальция и магния). Этому способствует длительное защелачивание мочи при хронической бактериальной инфекции, так как микроорганизмы выделяют аммиак. Частая причина образования камней – избыток в пище оксалата. При подагре камни образуются из мочевой кислоты.