Кальцитонин, или тиреокальцитонин, вместе с паратгормоном околощитовидных желез участвует в регуляции кальциевого обмена. Под его влиянием снижается уровень кальция в крови (гипокальциемия). Это происходит в результате действия гормона на костную ткань, где он активирует функцию остеобластов и усиливает процессы минерализации. Функция остеокластов, разрушающих костную ткань, напротив, угнетается. В почках и кишечнике кальцитонин угнетает реабсорбцию кальция и усиливает обратное всасывание фосфатов. Продукция тиреокальцитонина регулируется уровнем кальция в плазме крови по типу обратной связи. При снижении содержания кальция тормозится выработка тиреокальцитонина, и наоборот.
Околощитовидные (паращитовидные) железы
Человек имеет 2 пары околощитовидных желез, расположенных на задней поверхности или погруженных внутри щитовидной железы. Главные, или оксифильные, клетки этих желез вырабатывают паратгормон, или паратирин, или паратиреоидный гормон (ПТГ). Паратгормон регулирует обмен кальция в организме и поддерживает его уровень в крови. В костной ткани паратгормон усиливает функцию остеокластов, что приводит к деминерализации кости и повышению содержания кальция в плазме крови (гиперкальциемия). В почках паратгормон усиливает реабсорбцию кальция. В кишечнике повышение реабсорбции кальция происходит благодаря стимулирующему действию паратгормона на синтез кальцитриола – активного метаболита витамина D3. Витамин D3 образуется в неактивном состоянии в коже под воздействием ультрафиолетового излучения. Под влиянием паратгормона происходит его активация в печени и почках. Кальцитриол повышает образование кальцийсвязывающего белка в стенке кишечника, что способствует обратному всасыванию кальция. Влияя на обмен кальция, паратгормон одновременно воздействует и на обмен фосфора в организме: он угнетает обратное всасывание фосфатов и усиливает их выведение с мочой (фосфатурия).
Активность околощитовидных желез определяется содержанием кальция в плазме крови. Если в крови концентрация кальция возрастает, то это приводит к снижению секреции паратгормона. Уменьшение уровня кальция в крови вызывает усиление выработки паратгормона.
Удаление околощитовидных желез у животных или их гипофункция у человека приводит к усилению нервно-мышечной возбудимости, что проявляется фибриллярными подергиваниями одиночных мышц, переходящих в спастические сокращения групп мышц, премущественно конечностей, лица и затылка. Животное погибает от тетанических судорог.
Гиперфункция околощитовидных желез приводит к деминерализации костной ткани и развитию остеопороза. Гиперкальциемия усиливает склонность к камнеобразованию в почках, способствует развитию нарушений электрической активности сердца, возникновению язв в желудочно-кишечном тракте в результате повышенных количеств гастрина и НСl в желудке, образование которых стимулируют ионы кальция.
Надпочечники
Надпочечники являются парными железами. Это эндокринный орган, который имеет жизненно важное значение. В надпочечниках выделяют два слоя – корковый и мозговой. Корковый слой имеет мезодермальное происхождение, мозговой слой развивается из зачатка симпатического ганглия.
Гормоны коры надпочечников
В коре надпочечников выделяют 3 зоны: наружную – клубочковую, среднюю – пучковую и внутреннюю – сетчатую. В клубочковой зоне продуцируются в основном минералокортикоиды, в пучковой – глюкокортикоиды, в сетчатой – половые гормоны преимущественно андрогены). По химическому строению гормоны коры надпочечников являются стероидами. Механизм действия всех стероидных гормонов заключается в прямом влиянии на генетический аппарат ядра клеток, стимуляции синтеза соответствующих РНК, активации синтеза транспортирующих катионы белков и ферментов, а также повышении проницаемости мембран для аминокислот.
Минералокортикоиды.
К этой группе относятся альдостерон, дезоксикортикостерон, 18-оксикортикостерон, 18-оксидезоксикортикостерон. Эти гормоны участвуют в регуляции минерального обмена. Основным представителем минералокортикоидов является альдостерон. Альдостерон усиливает реабсорбцию ионов натрия и хлора в дистальных почечных канальцах и уменьшает обратное всасывание ионов калия. В результате этого уменьшается выделение натрия с мочой и увеличивается выведение калия. В процессе реабсорбции натрия пассивно возрастает и реабсорбция воды. За счет задержки воды в организме увеличивается объем циркулирующей крови, повышается уровень артериального давления, уменьшается диурез. Аналогичное влияние на обмен натрия и калия альдостерон оказывает в слюнных и потовых железах.
Альдостерон способствует развитию воспалительной реакции. Его провоспалительное действие связано с усилением экссудации жидкости из просвета сосудов в ткани и отечности тканей. При повышенной продукции альдостерона усиливается также секреция водородных ионов и аммония в почечных канальцах, что может привести к изменению кислотно-основного состояния – алкалозу.
В регуляции уровня альдостерона в крови имеют место несколько механизмов, основной из них – это ренин-ангиотензин-альдостероновая система. В небольшой степени продукцию аль-достерона стимулирует АКТГ аденогипофиза. Гипонатриемия или гиперкалиемия по механизму обратной связи стимулирует выработку альдостерона. Антагонистом альдостерона является натрийуретический гормон предсердий.
Глюкокортикоиды.
К глюкокортикоидным гормонам относятся кортизол, кортизон, кортикостерон, 11-дезоксикортизол, 11-дегидрокортикостерон. У человека наиболее важным глюкокортикоидом является кортизол.
Эти гормоны оказывают влияние на обмен углеводов, белков и жиров:
1. Глюкокортикоиды вызывают повышение содержания глюкозы в плазме крови (гипергликемия). Этот эффект обусловлен стимулированием процессов глюконеогенеза в печени, т. е. образования глюкозы из аминокислот и жирных кислот. Глюкокортикоиды угнетают активность фермента гексокиназы, что ведет к уменьшению утилизации глюкозы тканями. Глюкокортикоиды являются антагонистами инсулина в регуляции углеводного обмена.
2. Глюкокортикоиды оказывают катаболическое влияние на белковый обмен. Вместе с тем они обладают и выраженным анти-анаболическим действием, что проявляется снижением синтеза особенно мышечных белков, так как глюкокортикоиды угнетают транспорт аминокислот из плазмы крови в мышечные клетки. В результате снижается мышечная масса, может развиться остеопороз, уменьшается скорость заживления ран.
3. Действие глюкокортикоидов на жировой обмен заключается в активации липолиза, что приводит к увеличению концентрации жирных кислот в плазме крови.
4. Глюкокортикоиды угнетают все компоненты воспалительной реакции: уменьшают проницаемость капилляров, тормозят экссудацию и снижают отечность тканей, стабилизируют мембраны лизосом, что предотвращает выброс протеолитических ферментов, способствующих развитию воспалительной реакции, угнетают фагоцитоз в очаге воспаления. Глюкокортикоиды уменьшают лихорадку. Это действие связано с уменьшением выброса интерлейкина-1 из лейкоцитов, который стимулирует центр теплопродукции в гипоталамусе.
5. Глюкокортикоиды оказывают противоаллергическое действие. Это действие обусловлено эффектами, лежащими в основе противовоспалительного действия: угнетение образования факторов, усиливающих аллергическую реакцию, снижение экссудации, стабилизация лизосом. Повышение содержания глюкокортикоидов в крови приводит к уменьшению числа эозинофилов, концентрация которых обычно увеличена при аллергических реакциях.
6. Глюкокортикоиды угнетают как клеточный, так и гуморальный иммунитет. Они снижают продукцию Ти В-лимфоцитов, уменьшают образование антител, снижают иммунологический надзор. При длительном приеме глюкокортикоидов может возникнуть инволюция тимуса и лимфоидной ткани. Ослабление защитных иммунных реакций организма является серьезным побочным эффектом при длительном лечении глюкокортикоидами, так как возрастает вероятность присоединения вторичной инфекции. Кроме того, усиливается и опасность развития опухолевого процесса из-за депрессии иммунологического надзора. С другой стороны, эти эффекты глюкокортикоидов позволяют рассматривать их как активных иммунодепрессантов.
7. Глюкокортикоиды повышают чувствительность гладких мышц сосудов к катехоламинам, что может привести к возрастанию артериального давления. Этому способствует и их небольшое минералокортикоидное действие: задержка натрия и воды в организме.
8. Глюкокортикоиды стимулируют секрецию соляной кислоты.
Образование глюкокортикоидов корой надпочечников стимулируется АКТГ аденогипофиза. Избыточное содержание глюкокортикоидов в крови приводит к торможению синтеза АКТГ и кортиколиберина гипоталамусом. Таким образом, гипоталамус, аденогипофиз и кора надпочечников объединены функционально и поэтому выделяют единую гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему. При острых стрессовых ситуациях быстро повышается уровень глюкокортикоидов в крови. В связи с метаболическими эффектами они быстро обеспечивают организм энергетическим материалом.
Гипофункция коры надпочечников проявляется снижением содержания кортикоидных гормонов и носит название Аддисоновой (бронзовой) болезни. Главными симптомами этого заболевания являются: адинамия, снижение объема циркулирующей крови, артериальная гипотония, гипогликемия, усиленная пигментация кожи, головокружение, неопределенные боли в области живота, поносы.
При опухолях надпочечников может развиться гиперфункция коры надпочечников с избыточным образованием глюкокортикоидов. Это так называемый первичный гиперкортицизм, или синдром Иценко – Кушинга. Клинические проявления этого синдрома такие же, как и при болезни Иценко – Кушинга.
В средней доле гипофиза вырабатывается гормон меланотропин (интермедин), который оказывает влияние на пигментный обмен.
Задняя доля гипофиза тесно связана с супраоптическим и паравентрикулярным ядром гипоталамуса. Нервные клетки этих ядер вырабатывают нейросекрет, который транспортируется в заднюю долю гипофиза. Накапливаются гормоны в питуицитах, в этих клетках гормоны превращаются в активную форму. В нервных клетках паравентрикулярного ядра образуется окситоцин , в нейронах супраоптического ядра – вазопрессин .
Вазопрессин выполняет две функции:
1) усиливает сокращение гладких мышц сосудов (тонус артериол повышается с последующим повышением артериального давления);
2) угнетает образование мочи в почках (антидиуретическое действие). Антидиуретическое действие обеспечивается способностью вазопрессина усиливать обратное всасывание воды из канальцев почек в кровь. Уменьшение образования вазопрессина является причиной возникновения несахарного диабета (несахарного мочеизнурения).
Окситоцин (оцитоцин) избирательно действует на гладкую мускулатуру матки, усиливает ее сокращение. Сокращение матки резко увеличивается, если она находилась под воздействием эстрогенов. Во время беременности окситоцин не влияет на сократительную способность матки, так как гормон желтого тела прогестерон делает ее нечувствительной ко всем раздражителям. Окситоцин стимулирует выделение молока, усиливается именно выделительная функция, а не его секреция. Особые клетки молочной железы избирательно реагируют на окситоцин. Акт сосания рефлекторно способствует выделению окситоцина из нейрогипофиза.
Гипоталамическая регуляция образования гормонов гипофиза
Нейроны гипоталамуса вырабатывают нейросекрет. Продукты нейросекреции, которые способствуют образованию гормонов передней доли гипофиза, называются либеринами, а тормозящие их образование – статинами. Поступление этих веществ в переднюю долю гипофиза происходит по кровеносным сосудам.
Регуляция образования гормонов передней доли гипофиза осуществляется по принципу обратной связи. Между тропной функцией передней доли гипофиза и периферическими железами существуют двусторонние отношения: тропные гормоны активируют периферические эндокринные железы, последние в зависимости от их функционального состояния тоже влияют на продукцию тропных гормонов. Двусторонние взаимоотношения имеются между передней долей гипофиза и половыми железами, щитовидной железой и корой надпочечников. Эти взаимоотношения называют «плюс-минус» взаимодействия. Тропные гормоны стимулируют («плюс») функцию периферических желез, а гормоны периферических желез подавляют («минус») продукцию и выделение гормонов передней доли гипофиза. Существует обратная связь между гипоталамусом и тропными гормонами передней доли гипофиза. Повышение концентрации в крови гормона гипофиза приводит к торможению нейросекрета в гипоталамусе.
Симпатический отдел вегетативной нервной системы усиливает выработку тропных гормонов, парасимпатический отдел угнетает.
Регуляция почечного кровообращения.
Процесс сечотворення требует обеспечения постоянных параметров кровообращения. Поэтому кровообращение в почках является относительно автономным. Давление в капиллярах остается постоянным, несмотря на колебания артериального давления в пределах 90-190 мм рт. ст. (12,3-25 кПа). Это обеспечивается механизмами ауторегуляции кровообращения. В связи с относительно небольшим количеством адренорецепторов симпатические нервы слабо влияют на почечные сосуды. Стабильное давление в капиллярах клубочка значительной мере поддерживается за счет рационального соотношения диаметров приносящих и выносной сосудов. Есть два основных механизма их регуляции: миогенная ауторегуляция и гуморальная.
Миогенная ауторегуляция
в том, что гладкие мышцы приносящих артериолы сокращаются при повышении в них артериального давления. При этом количество крови, поступающей в капилляры уменьшается и давление в них снижается.
Тонус артериол регулирующие гормоны 1 вазоактивные субстанции, большинство из которых образуется в почке . Одни из них действуют на обе сосуды (v. afferens и v. Efferens), другие - преимущественно на друга. Важнейшее вещество - ангиотензин II - сужает обе сосуды, но активнее - v. efferens. Подобным образом влияют тромбоксаны и лейкотриены. Аденозин сужает приносящих артериол, предсердный натрийуретический пептид расширяет v. afferens. Вазодилататорами обоих сосудов является ацетилхолин, дофамин, гистамин , простациклин. Эндотелиальный фактор расслабления, который образуется в эндотелии артериол, усиливает способность многих из названных соединений к расширению сосудов. Комплекс указанных механизмов обеспечивает поддержку кровообращения и давления в капиллярах клубочка на постоянном уровне.
Несмотря на относительное постоянство почечного кровообращения, при ряде стрессовых ситуаций (кровопотеря, интенсивная физическая нагрузка, эмоциональный стресс и др.) кровообращение в почках может изменяться. Гириносни артериолы сужаются, иногда настолько сильно,
что кровообращение почти полностью прекращается, следовательно, нарушается и процесс сечотворення. Это происходит под влиянием интенсивной симпатической импульсации и действия сосудосуживающих гормонов и местных вазоактивных субстанций.
Регуляция реабсорбции воды и солей в дистальном отделе нефрона.
Условно реабсорбцию воды можно разделить на два этапа: относительно облигатная реабсорбция в проксимальных канальцах и петле нефрона (мало зависит от водной нагрузки и механизмов регуляции) и факультативная (зависимая) - в других отделах. Реабсорбция воды и ионов в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках находится под постоянным контролем. Регуляцию осуществляют гормоны зависимости от баланса воды и концентрации солей в организме.
Основной гормон, который контролирует интенсивность факультативной реабсорбции воды, - АДГ (вазопрессин) гипофиза . АДГ принадлежит к гормонам, которые сохраняют воду. Под его влиянием в дистальных отделах нефрона создаются условия для содержания воды в организме. На базолатерального мембране клеток расположены рецепторы к АДГ - Vi и V2. Взаимодействие с рецептором V2 обуславливает активацию аденилатциклазы и увеличение образования цАМФ. Прв диффузии цАМФ на противоположный конец клетки к апикальной мембраны вместе с кальцием активируется какой-то белок, который способствует повышению проницаемости мембраны для воды. Вода может поступать к клеткам с фильтрата. Взаимодействие же с рецептором Vi сопровождается образованием других вторичных мессенджеров - инозитолтрифосфату И диацилглицерину. Эти посредники регулируют уровень цАМФ в клетке, снижая его. Таким образом, вазопрессин может не только повышать проницаемость мембраны для воды, но и регулировать ее в зависимости от состояния организма. Недостаточное образование АДГ приводит к развитию несахарного диабета - выделение большого количества мочи, поступившей сюда фильтратом (около 15% объема первичной мочи). Образование АДГ, в свою очередь, зависит от осмотического давления крови.
Благодаря этому создаются условия для реабсорбции воды. Движение воды определяется соотношением содержания ионов в моче и межклеточной жидкости. Поскольку в паренхиме почек, которая окружает дистальные канальцы и (особенно) уборочные трубочки, осмотическое давление высокое, то вода выходит из фильтрата и задерживается в организме. Однако если по какой-либо причине на предыдущих этапах не произойдет реабсорбция ионов и концентрация их в моче останется высокой, то, несмотря на присутствие АДГ, диурез будет повышенным. Через гиперосмия вода не выйдет из канальца.
На процесс всасывания воды в этом отделе нефрона влияет главным образом реабсорбция Na + и Си-. Если Na + не будет реабсорбуватися, то будет затруднена реабсорбция воды. В свою очередь реабсорбцию натрия регулируют альдостерон - гормон коры надпочечников и натрийуретический гормон предсердий.
Снижение в крови концентрации Na + стимулирует образование альдостерона, который влияет на активное реабсорбцию Na + эпителиальными клетками дистальных отделов нефрона. В основе воздействия альдостерона лежит регулирования биосинтеза Na-P К-АТФ-азы в этих клетках. Активное откачки Na + из клеток обеспечивает процесс поступления иона в клетки из фильтрата. Интенсивность образования альдостерона зависит также от уровня в крови ангиотензина II (рис, 236).
Еще одним регулятором реабсорбции Na + является натрийуретический гормон. Это пептид. Он образуется в предсердиях при перерастяжении их кровью. В почках он способствует уменьшению реабсорбции Na +, а следовательно, и воды. Биологическая роль образования этого гормона в предсердиях в том, что он может изменять объем крови, влияя на реабсорбцию воды в почках. При появлении этого гормона в крови снижается реабсорбция воды, вследствие чего уменьшаются ОЦК и степень растяжения предсердий кровью, поступающей.
В организме есть и другие гормоны, влияющие на всасывание ионов. Так, реабсорбция Са2 + регулируется с помощью паратгормона , тиреокальцитонин и витамина D3. Паратгормон влияет не только на клетки дистальных отделов, но и на проксимальный извитой каналец и восходящий отдел петли нефрона. Стимулируя реабсорбцию Са 2 +, паратгормон способствует выделению фосфата. Кальцитонин влияет на восходящий отдел петли нефрона и начальную часть дистальных отделов. Он повышает экскрецию Са2 + и Р2 + Витамин D3 (холекальциферол) тоже способствует реабсорбции Са 2 + в почках и кишечнике. Реабсорбцию Са 2 + и Mg2 + стимулирует и вазопрессин.
Эффект практически всех гормонов, которые регулируют реабсорбцию солей, интегрированный с местными регуляторами - простагландинами и кинины. Так, брадикинины сильны вазодилататорами сосудов, а простагландин Е2 способствует выделению Na-, уменьшает реакцию клеток на АДГ.
Таким образом, процесс образования гормонов, которые регулируют реабсорбцию воды и ионов, зависит от объема циркулирующей крови, концентрации в крови Na + и ее осмотического давления. Кроме этого, при стимулировании волюморецепторов рефлекторно через симпатичный
нерв снижается реабсорбция Na + и воды в канальцах. При этом также уменьшается секреция ренина юкстагломерулярным клетками, вследствие чего снижается интенсивность процесса альдостерона.
Инкреторная функция почек.
Ренин-ангиотензиновую система организма. Поддержка ионного баланса организма тесно связана с поддержкой КОС, водным обменом и центральной гемодинамикой. Выше рассматривался механизм регулирования альдостероном реабсорбции Na + и К + - Однако существует еще один способ регулирования реабсорбиции Na + и K + с помощью альдостерона - через образование в почках ренина.
В связи с тем, что кровообращение в почках значительно влияет на процесс создания мочи, почки принимают участие в регулировании как своего собственного внутриорганного кровообращения, так и системного ОЦК путем задержки или выделения воды. Немалую роль в этом играет и специфический фактор - ренин, который контролирует сосудистый тонус. При снижении артериального давления в приносящих сосудах почек включаются местные барорецепторного механизмы. Кроме того, одновременно в клетках юкстагломерулярного аппарата образуется ренин. Это протеаза, под влиянием которой в плазме крови аг-глобулин (ангиотензиногена печеночного происхождения) превращается в декапептид - ангиотензин I. В свою очередь под влиянием специфического фермента (активность его высокая в легких) ангиотензин I трансформируется
в ангиотензин II. Ангиотензин II - одна из сильнейших сосудосуживающих веществ. Под его влиянием повышается артериальное давление. Кроме того, ангиотензин II влияет на надпочечники, стимулирует образование альдостерона. Альдостерон обеспечивает реабсорбцию Na + в почках, тем самым удерживая в организме воду. Эти механизмы (сужение сосудов и задержка воды) обеспечивают оптимальный уровень артериального давления и нормализуют кровоток в почках в случае его снижения.
Выделение ренина увеличивается и при уменьшении объема плазмы. Скорость его движения зависит еще и от количества NaCl, который поступает в дистальные канальцы. Указанный механизм обеспечивает местный обратная связь между содержанием Na + в канальцах и регуляцией его реабсорбции ренин-ангиотензин-альдостероновой системой. Процесс создания ренина интенсифицируется также при возбуждении симпатической нервной системы (через посредство а-адренорецепторов). В почках существует механизм обратной связи, который тормозит образование ренина с помощью ангиотензина II и АДГ.
Задачей ренин-ангиотензин-альдостероновой системы является повышение системного артериального давления и кровообращения через почки и содержание воды и NaCl в организме.
Другие инкреторную функции почек. Инкреторная функция почек заключается не только в образовании ренина. В них образуются простагландины, которые могут поступать в общий кровоток и проявлять свою дистантные действие. Клетки почки извлекают из плазмы крови прогормон - витамин D3, который образуется в печени, и превращают его в биологически активный гормон. Этот гормон регулирует реабсорбцию Са 2 + в почках, способствует выведению из костей, всасыванию в кишечнике.
Почки могут экскретировзть ряд веществ, которые образуются непосредственно в них. К ним относятся продукты азотного обмена, как аммиак, мочевина, мочевая кислота, креатинин. Они могут поступать с кровью попадают в фильтрат, после чего частично или полностью реабсорбируются и секретируются. Могут образовываться в процессе метаболизма в почке. С мочой выводятся многие гормоны или их метаболиты. Цвет мочи зависит как от величины диуреза (при выделении большого количества мочи она становится светлее в связи с уменьшением концентрации пигментов), так и от устойчивости пигментов, которые образуются при распаде (они попадают в мочу непосредственно из крови или после всасывания в кишечнике).
Если ряд функций, которые выполняют почки, можно компенсировать за счет деятельности других органов, то экскреторную функцию заменить практически невозможно. Несмотря на некоторый «запас надежности» (человек может жить и с одной почкой), при поражении почек развивается уремия. При этом непосредственной причиной смерти больного может быть задержка в организме продуктов обмена азота.
12.6.3. Реабсорбция в канальцах
В почках у человека за 1 сут образуется около 180 л ультрафильтрата, объем выделяемой мочи составляет от 1 до 1,5 л, остальная жидкость реабсорбируется в почечных канальцах, В просвет почечного канальца поступают все растворенные в плазме крови низкомолекулярные вещества, а также очень небольшое количество белков. Поэтому основное назначение системы, обеспечивающей обратное всасывание веществ в канальцах, состоит в том, чтобы вернуть в кровь все жизненно важные вещества и в необходимых количествах, а экскретировать конечные продукты обмена веществ, токсические и чужеродные соединения и физиологически ценные вещества, если они имеются в избытке. Важное значение имеет фильтрация в клубочках гормонов и некоторых других физиологически активных веществ, которые в процессе реабсорбции инактивируются, а их компоненты возвращаются в кровь или удаляются из организма.
Различные отделы почечных канальцев отличаются по способности всасывать вещества из просвета нефрона. С помощью анализа жидкости из отдельных частей нефрона были установлены состав, функциональное значение и особенности работы всех отделов канальцев почки. В проксимальном сегменте нефрона из ультрафильтрата в обычных условиях полностью реабсорбируются глюкоза, аминокислоты, витамины, небольшие количества белка, пептиды, ионы Na + , К + , Са 2+ , Mg 2+ , мочевина, вода и многие другие вещества. В последующих отделах нефрона органические вещества не всасываются, в них реабсорбируются только ионы и вода (рис. 12.8).
В проксимальном сегменте нефрона у млекопитающих всасываются около 60-70 % профильтровавшихся ионов Na + и Сl - , более 90 % НСО 3 - , перечисленные выше органические и неорганические вещества, доля которых меньше в общей концентрации веществ, растворенных в плазме крови. Отличительной особенностью реабсорбции в проксимальном канальце является то, что вслед за всасываемыми веществами реабсорбируется вода вследствие высокой осмотической проницаемости стенки этого отдела нефрона. Поэтому жидкость в проксимальном канальце всегда остается практически изоосмотической плазме крови. Всасывание отдельных веществ в канальцах обеспечивается разными способами, их описание поможет понять многообразие молекулярных механизмов реабсорбции в не-фроне.
Клетки эпителия почечных канальцев являются полярными, асимметричными. Их плазматическая мембрана, обращенная в просвет канальца, называется люминальной (от лат. lumen - просвет) или апикальной (от лат. apex - вершина). Ее свойства во многих отношениях иные, чем у плазматических мембран боковых частей и основания клетки, называемых базолатералъными мембранами.
Для понимания физиологических механизмов реабсорбции веществ существенно, что в люминальной мембране локализованы переносчики и ионные каналы для многих веществ, обеспечивающие
прохождение последних через мембрану в клетку. В базолатеральных мембранах содержатся Na, К-АТФаза, Са-АТФаза, переносчики некоторых органических веществ. Это создает условия для всасывания органических и неорганических веществ из клетки в межклеточную жидкость, в конечном счете в сосудистое русло. Наличие в апикальной мембране натриевых каналов, а в базолатеральных мембранах натриевых насосов обеспечивает возможность направленного потока ионов Na + из просвета в клетку канальца и из клетки с помощью насоса в межклеточное вещество. Таким образом, клетка функционально является асимметричной, обеспечивая поток веществ из просвета канальца в кровь.
Для такого процесса имеются структурные и биохимические предпосылки. В базальной части клеток почечных канальцев сосредоточены митохондрии, в которых при клеточном дыхании вырабатывается энергия для работы ионных насосов.
Глюкоза. Ежеминутно в канальцы почек у человека поступает 990 ммоль глюкозы, в 1 сут в почках реабсорбируется около 989,8 ммоль, т.е. моча оказывается практически свободной от глюкозы. Следовательно, всасывание глюкозы происходит против концентрационного градиента, в результате из канальцевой жидкости в кровь реабсорбируется вся глюкоза при нормальной ее концентрации в крови.
При повышении содержания глюкозы в плазме крови с 5 до 10 ммоль/л глюкоза появляется в моче. Это обусловлено тем, что в люминальной мембране клеток проксимального канальца находится ограниченное количество переносчиков глюкозы. Когда они полностью насыщаются глюкозой, достигается ее максимальная ре-абсорбция, а избыток начинает экскретироваться с мочой. Величина максимальной реабсорбции глюкозы имеет важное значение для функциональной оценки реабсорбционной способности клеток проксимальных канальцев (см. рис. 12.7).
Для определения максимальной величины транспорта глюкозы (Т mG) достигают полного насыщения системы ее канальцевого транспорта. С этой целью в кровь вводят глюкозу, повышая ее концентрацию в клубочковом фильтрате до тех пор, пока не будет достигнут порог реабсорбции и глюкоза не начнет в значительных количествах выделяться с мочой. Величину Т mG рассчитывают по разнице между количеством профильтровавшейся в клубочках глюкозы (равно произведению объема клубочкового фильтрата C In на концентрацию глюкозы в плазме крови P G) и выделившейся с мочой (U G - концентрация глюкозы в моче, V - объем выделившейся мочи):
Величина Т mG характеризует полную загрузку системы транспорта глюкозы. У мужчин она равна 2,08 ммоль/мин (375 мг/мин), у женщин - 1,68 ммоль/мин (303 мг/мин) при расчете на 1,73 м 2 поверхности тела.
На примере глюкозы можно рассмотреть мембранные и клеточные механизмы реабсорбции моносахаридов и аминокислот в
почечных канальцах. В апикальной мембране клеток проксимального канальца глюкоза соединяется с переносчиком, который должен одновременно присоединить ион Na + после чего комплекс приобретает способность транспортироваться через мембрану. В результате в цитоплазму клетки поступают и глюкоза, и натрий. Так как мембрана отличается высокой селективностью и односторонней проницаемостью, она не пропускает глюкозу обратно из клетки в просвет канальца. Энергетическим источником для переноса глюкозы через апикальную мембрану служит меньшая концентрация Na + в цитоплазме клетки, удаляемого с помощью Na, К-АТФазы, локализованной в ба-зальной плазматической мембране клетки. Такой процесс получил название вторично-активного транспорта, когда перенос веществ при их всасывании из просвета канальца в кровь происходит против концентрационного градиента, но без затраты на него энергии клетки. Она расходуется на перенос ионов натрия. Первично-активным называют транспорт в том случае, когда происходит перенос вещества против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Наиболее ярким примером является транспорт ионов Na + , который осуществляется при участии фермента Na, К-АТФазы, расходующей энергию АТФ. После освобождения от связи с переносчиком глюкоза поступает в цитоплазму, достигает базальной плазматической мембраны и перемещается через нее с помощью механизма облегченной диффузии.
Белки и аминокислоты . Ультрафильтрация приводит к тому, что в просвет нефрона поступают неэлектролиты и электролиты. В отличие от электролитов, которые, проникнув через апикальную мембрану, в неизменном виде достигают базальной плазматической мембраны и транспортируются в кровь, перенос белка обеспечивается иным механизмом, получившим название пиноцитоз. Молекулы профильтровавшегося белка адсорбируются на поверхностной мембране клетки, мембрана впячивается внутрь клетки с образованием пиноцитозной вакуоли. Эта вакуоль движется в сторону базальной части клетки; в околоядерной области, где локализован пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи), они могут сливаться с лизосомами, в которых высока активность ряда протеолитических ферментов. В лизосомах захваченные белки в результате ферментативного гидролиза расщепляются до аминокислот и удаляются в кровь через базальную плазматическую мембрану.
Профильтровавшиеся в клубочках аминокислоты почти полностью реабсорбируются клетками проксимального канальца. В люминальной мембране имеется не менее четырех раздельных механизмов транспорта аминокислот из просвета канальца в кровь: специальные системы реабсорбции для нейтральных, двуосновных, дикарбоксильных аминокислот и иминокислот. Каждая из этих систем обеспечивает всасывание нескольких аминокислот только одной группы. Так, например, система реабсорбции двуосновных аминокислот участвует во всасывании лизина, аргинина, орнитина и, возможно, цистина. При введении в кровь избытка одной из указанных выше аминокислот начинается усиленная экскреция
остальных аминокислот только этой группы. Системы транспорта отдельных групп аминокислот контролируются раздельными генетическими механизмами. Описаны наследственные заболевания, одним из проявлений которых служит увеличенная экскреция определенных групп аминокислот.
Недавно были получены данные, что в почечных канальцах могут реабсорбироваться дипептиды и трипептиды в неизмененном виде. Пептидные гормоны, фильтруемые в почечных клубочках, частично гидролизуются и возвращаются в кровь в виде аминокислот, частично экскретируются с мочой.
Выделение с мочой слабых кислот и оснований зависит от их ультрафильтрации в клубочках, реабсорбции и секреции в проксимальных канальцах, а также от "неионной диффузии", влияние которой особенно сказывается в дистальных канальцах и собирательных трубках. Эти соединения могут существовать в зависимости от рН среды в двух формах: неионизированной и ионизированной. Клеточные мембраны более проницаемы для неионизированных веществ. Многие слабые кислоты с большой скоростью экскретируются с щелочной мочой, а слабые основания, напротив, с кислой. У оснований степень ионизации увеличивается в кислой среде, но уменьшается в щелочной. В неионизированном состоянии эти вещества растворимы в липидах и проникают в клетки, а затем в плазму крови, т.е. реабсорбируются. Если в канальцевой жидкости значение рН сдвинуто в кислую сторону, основания ионизированы и преимущественно экскретируются с мочой. Так, например, никотин является слабым основанием, ионизированным на 50 % при рН 8,1, он в 3-4 раза быстрее экскретируется с кислой мочой (рН около 5), чем при щелочной реакции (рН 7,8). Неионная диффузия влияет на выделение почкой аммония, ряда лекарственных препаратов.
Электролиты. Всасывание профильтровавшихся в клубочках ионов Na + , С1 - и НСО 3 - требует наибольших энерготрат в клетках нефрона. У человека в 1 сут реабсорбируются около 24 330 ммоль натрия, 19 760 ммоль хлора, 4888 ммоль бикарбоната, а выделяется с мочой 90 ммоль натрия, 90 ммоль хлора, менее 2 ммоль бикарбоната. Транспорт натрия является первично-активным, т.е. именно на его перенос расходуется энергия клеточного обмена. Ведущую роль в этом процессе играет Na, К-АТФаза. В проксимальном канальце у млекопитающих реабсорбируется около 2 / 3 профильтровавшегося натрия. Обратное всасывание Na + в этом канальце происходит против небольшого градиента, и его концентрация в канальцевой жидкости остается такой же, как и в плазме крови. В проксимальном канальце реабсорбируются все остальные ионы. Как отмечалось выше, из-за высокой проницаемости стенки этого канальца для воды жидкость в просвете нефрона остается изоосмотичной плазме крови.
Ранее считали, что в проксимальном сегменте нефрона происходит обязательная (облигатная) реабсорбция, т.е. при всех условиях всасывание ионов Na + , Cl - , воды является постоянной величиной. Напротив, в дистальных извитых канальцах и
Мембранные механизмы транспорта Na + в клетках различных отделов нефрона
В базальных мембранах всех типов клеток содержится Na, К + АТФаза, обеспечивающая обмен ионов Na + на ионы К + . В люминальной мембране локализована система котранспорта Na + и глюкозы (G), натриевые каналы, система котранспорта некоторых других ионов; стрелками указаны участки нефрона, где находятся клетки соответствующих типов
собирательных трубках реабсорбция ионов и воды может регулироваться, ее величина меняется в зависимости от функционального состояния организма. Результаты последних исследований указывают на то, что под влиянием импульсов, поступающих по эфферентным нервным волокнам к почке, и при действии физиологически активных веществ (например, одного из натрийуретических гормонов) регулируется реабсорбция натрия и в проксимальном отделе нефрона" Это особенно отчетливо выявляется при увеличении объема внутрисосудистой жидкости, когда уменьшение реабсорбции в проксимальном канальце способствует усилению экскреции ионов и воды, а тем самым восстановлению объема крови.
В результате реабсорбции в проксимальном канальце большинства компонентов ультрафильтрата и воды объем первичной мочи резко уменьшается и в начальный отдел петли Генле у млекопитающих поступает около 1 / 3 профильтровавшейся в клубочках жидкости. В петле Генле всасывается до 25 % натрия, поступившего в нефрон при фильтрации, в дистальном извитом канальце - около 9 %; меньше 1 % натрия реабсорбируется в собирательных трубках или экскретируется с мочой. В конечных отделах канальцев концентрация натрия может снижаться до 1 ммоль/л по сравнению с 140 ммоль/л в клубочковом фильтрате. В дистальном сегменте нефрона и собирательных трубках в отличие от проксимального
сегмента всасывание происходит против высоких концентрационного и электрохимического градиентов.
Клеточные механизмы реабсорбции Na + , как и других ионов, могут существенно отличаться в разных отделах нефрона (рис. 12.9). В клетках проксимального канальца поступление натрия через люминальную мембрану внутрь клетки обеспечивается рядом механизмов. Оно может быть связано с обменом Na + на протоны (Na + /H +), а также с деятельностью натрийзависимых переносчиков аминокислот и глюкозы. В люминальной мембране клеток толстого восходящего отдела петли Генле поступление иона Na + в клетку происходит одновременно с ионом К + и двумя ионами Сl - ; эта система блокируется со стороны просвета канальца фуросемидом. В дистальном извитом канальце ведущее значение имеет прохождение иона Na + по натриевому каналу, специфическим блокатором которого является амилорид. Во всех случаях поступившие внутрь клетки ионы натрия удаляются из нее Na, К-АТФазой, локализованной в базальной плазматической мембране.
Таким образом, молекулярные механизмы реабсорбции ионов натрия не одинаковы в разных участках нефрона. Это определяет отличие скорости реабсорбции и способов регуляции переноса натрия.
Электрофизиологические исследования клеток нефрона подтверждают высказанные выше представления о пассивном и активном компонентах системы реабсорбции натрия. При реабсорбции натрий вначале входит в клетку эпителия канальца пассивно по натриевому каналу мембраны, обращенной в сторону просвета канальца; внутренняя часть клетки заряжена отрицательно, и поэтому положительно заряженный Na движется в клетку по градиенту потенциала. Натрий направляется в сторону базальной плазматической мембраны, в которой имеется натриевая помпа, выбрасывающая его в межклеточную жидкость (рис. 12.10).
Регуляция реабсорбции и секреции ионов в почечных канальцах. В регуляции реабсорбции натрия участвуют эфферентные нервные волокна, подходящие к почке, и некоторые гормоны (рис. 12.11). Вазопрессин усиливает всасывание натрия в клетках толстого восходящего отдела петли Генле. Механизм этого эффекта основан на внутриклеточном действии цАМФ. Другим стимулятором реабсорбции натрия является альдостерон, который увеличивает транспорт Na + в клетках дистальных почечных канальцев. Из внеклеточной жидкости этот гормон проникает через базальную плазматическую мембрану в цитоплазму клетки и соединяется с рецептором. Возникший комплекс поступает в ядро, где образуется комплекс альдостерона со стереоспецифичным для него хроматином.
В связывании альдостерона, по-видимому, участвует негистонный хромосомный белок, молекулы альдостерона связываются ядром почечной клетки. В ядре стимулируется транскрипция определенного участка генетического кода, синтезированная мРНК переходит в цитоплазму и активирует образование белков, необходимых для увеличения транспорта Na + .
Транспорт Na + и К + клеткой дистального извитого канальца
Альдостерон стимулирует образование компонентов натриевого насоса (Na, К-АТФазы), ферментов его энергетического обеспечения, а также веществ, облегчающих вход Na + в клетку из просвета канальца. В обычных физиологических условиях одним из факторов, ограничивающих реабсорбцию натрия, является низкая проницаемость апикальной плазматической мембраны. Возрастание числа натриевых каналов мембраны (или времени их открытого состояния) увеличивает вход натрия в клетку и повышает в ней его содержание, что стимулирует активный перенос натрия.
Уменьшение реабсорбции натрия достигается под влиянием так называемого натрийуретического гормона, выработка которого возрастает при увеличении объема циркулирующей крови, повышении объема внеклеточной жидкости в организме. Структура и место секреции этого гормона установлены лишь в последние годы, хотя мысль о его существовании была высказана в конце 50-х гг. Оказалось, что таких факторов несколько: один из них выделяется
1 - натрийуретический гормон, 2 - катехоламины, 3 - глюкортикоиды, 4 - паратгормон, 5 - кальдитонин, 6 - вазопрессин, 7 - альдостерон
в предсердии, другой - в гипоталамической области; ряд натрий-уретических веществ выделен из некоторых других органов. В настоящее время значение каждого из них в реальных процессах регуляции обмена натрия еще не ясно.
Реабсорбция ионов Сl - происходит в некоторых частях не-фрона с помощью иных механизмов, чем реабсорбция Na + , что дает возможность раздельно регулировать выделение натрия и хлора почкой. В начальных частях проксимального отдела нефрона его стенка непроницаема для ионов С1 - ионы Na всасываются вместе с НСО 3 - . В результате концентрация С1 - возрастает со 103 до 140 ммоль/л. В конечных участках проксимального канальца зона межклеточных соединений проницаема для ионов Сl - . Так как концентрация Сl - в канальцевой жидкости стала выше, чем в плазме крови, то С1 - по концентрационному градиенту движется в межклеточную жидкость и кровь. За ионами хлора следуют и ионы натрия.
Механизм реабсорбции ионов хлора в клетках толстого восходящего отдела петли Генле иной. В люминальной мембране имеется своеобразный молекулярный механизм транспорта ионов С1 - , одновременно с которыми всасываются ионы Na + и К + . В дистальном извитом канальце и собирательных трубках активно транспортируются через клетки ионы Na + , за ними по электрохимическому градиенту следуют ионы Сl - .
Различие способов реабсорбции ионов хлора имеет важное значение для понимания многообразия молекулярных механизмов реабсорбции ионов. Особенно следует подчеркнуть, что для этого процесса имеет значение не только отличие свойств ионных каналов и ионных переносчиков в люминальной мембране клеток, но и своеобразие свойств зоны клеточных контактов. В начальных участках нефрона они непроницаемы для неэлектролитов и ионов С1 - , последующие части проксимального канальца обладают высокой проницаемостью для ионов С1 - . В дистальном сегменте нефрона и собирательных трубках зона клеточных контактов очень плохо пропускает растворенные вещества, что обеспечивает возможность их экскреции почкой.
В почечных канальцах реабсорбируются калий, кальций, магний, фосфаты, сульфаты, микроэлементы. Почки являются важнейшим эффекторным органом в системе ионного гомеостаза. Новейшие данные свидетельствуют о существовании в организме систем регуляции баланса каждого из ионов. Для некоторых из ионов уже описаны специфические рецепторы, например натриорецепторы. Появились и первые данные о рефлекторной регуляции транспорта ионов в почечных канальцах, включающей рецепторы, центральные аппараты и эфферентные пути передачи сигнала почке.
Регуляцию реабсорбции ионов Са 2+ в почечных канальцах осуществляет ряд гормонов. При уменьшении концентрации кальция в крови паращитовидные железы выделяют паратгормон, который способствует нормализации уровня Са 2+ в крови за счет увеличения его реабсорбции в почечных канальцах и повышения резорбции
1 - почка, 2 - кишечник, 3 - пища, 4 - печень, 5 - плазма крови, 6 - щитовидная железа, 7 - кость, 8 - паращитовидная железа; пунктирными стрелками обозначено изменение реакции при увеличении или уменьшении концентрации кальция в крови
кости (рис. 12.12). При гиперкальциемии стимулируется выделение в кровь гормона щитовидной железы - тиреокальцитонина, который снижает концентрацию кальция в крови и способствует увеличению его экскреции почкой. Важную роль в регуляции обмена Са 2+ играет активная форма витамина D 3 - 1,25 (OH) 2- D 3 . В почечных канальцах регулируется уровень реабсорбции магния, хлора, сульфатов и других ионов.
ФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК
Мочеобразование осуществляется за счет трех последовательных процессов:
клубочковой фильтрации воды и низкомолекулярных компонентов из плазмы крови в капсулу почечного клубочка с образованием первичной мочи;
канальцевой реабсорбции - процесса обратного всасывания профильтровавшихся веществ и воды из первичной мочи в кровь;
канальцевой секреции – процесса переноса из крови в просвет канальцев ионов и органических веществ.
Клубочковая фильтрация
Осуществляется в почечных тельцах. В них происходит фильтрация плазмы крови из капилляров клубочков в полость капсулы нефрона. Фильтрация – это процесс прохождения воды и растворенных в ней веществ под действием разности давления в капиллярах сосудистого клубочка и давления в полости капсулы нефрона. Фильтрующая мембрана, через которую проходит жидкость из просвета капилляров в полость капсулы клубочка, состоит из трех слоев: эндотелиальных клеток капилляров, базальной мембраны и эпителия висцерального листка капсулы, или подоцитов.
Эндотелий капилляров сильно истончен и имеет круглые или овальные отверстия диаметром 50-100 нм, занимающие до 30% поверхности клеток. Через эти отверстия не могут проходить форменные элементы крови. Остальные компоненты плазмы крови и вода могут свободно достигать базальной мембраны.
Базальная мембрана является наиболее важной частью почечного фильтра. Поры в базальной мембране составляют 3-7 нм.
Подоциты . Эти эпителиальные клетки обращены в просвет капсулы почечного тельца. Они имеют отростки - ножки, которые прикрепляются к базальной мембране. Между ножками имеются пространства – щелевые диафрагмы, которые, как и поры базальной мембраны ограничивают фильтрацию веществ диаметром более 7 нм.
Образующийся клубочковый фильтрат, сходный по химическому составу с плазмой крови, но не содержащий белков, называется первичной мочей. За сутки в почках образуется 150-180 литров первичной мочи.
Основным фактором, способствующим процессу фильтрации, является высокое гидростатическое давление в капиллярах клубочков, равное 70-90 мм рт. ст. Ему противодействуетонкотическое давление белков плазмы крови, равное 25-30 мм рт. ст. идавление жидкости в полости капсулы нефрона, т.е. первичной мочи, равное 10-15 мм рт.ст. Следовательно,эффективное фильтрационное
давление представляет собой разность между гидростатическим давлением крови в капиллярах и суммой онкотического давления плазмы крови и внутрипочечного давления.
Р фильтр. = Р гидр. – (Р онк. + Р мочи)
70 мм рт. ст. – (30 мм рт. ст. + 10 мм рт.ст.) = 30 мм рт. ст.
Таким образом фильтрационное давление составляет 30 мм рт. ст., и если артериальное давление в капиллярах клубочков ниже 30 мм рт. ст., то фильтрация мочи прекращается.
Канальцевая реабсорбция (обратное всасывание)
Первичная моча, образующаяся в почечных тельцах, превращается в конечную благодаря процессам, которые происходят в почечных канальцах и собирательных трубочках. В почке человека за сутки образуется 150-180 литров первичной мочи, а выделяется 1-1,5 литра конечной 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 кровь, вследствие чего конечная моча по своему составу резко отличается от первичной. В ней нет глюкозы, аминокислот, некоторых солей и резко повышена концентрация мочевины и ряда других веществ. Основной смысл реабсорбции состоит в том, чтобы сохранить организму все жизненно важные вещества в необходимых количествах.
Основная масса молекул всасывается обратно в кровь в проксимальном отделе нефрона. В петле нефрона, дистальном извитом канальце и собирательных трубочках всасываются электролиты и вода.
Обратное всасывание может происходить активно и пассивно.
Активная реабсорбция осуществляется благодаря деятельности эпителия почечных канальцев при участии специальных ферментных систем с затратой энергии. Активно реабсорбируются глюкоза, аминокислоты, фосфаты, соли натрия. За счет активной реабсорбции возможно обратное всасывание веществ из мочи в кровь даже в том случае, когда их концентрация в крови равна концентрации жидкости в канальцах или выше.
Пассивная реабсорбция происходит без затраты энергии за счет диффузии и осмоса. За счет пассивной реабсорбции осуществляется обратное всасывание воды и хлоридов.
В проксимальном отделе нефрона практически полностью реабсорбируются так называемые пороговые вещества: аминокислоты, глюкоза, витамины, микроэлементы, значительное количество ионовNa + ,Cl - и т.д. Они выводятся с мочой только в том случае, если их концентрация в крови выше константных для организма значений. В связи с этим существует понятие о пороге выведения.Порог выведения – это та концентрация веществ в крови, при которой оно не может быть полностью реабсорбировано в канальцах и попадает в конечную мочу. Примером пороговых веществ является глюкоза, которая при нормальной концентрации ее в крови (норма 4,45-6,65 ммоль/л) полностью реабсорбируется. Следы глюкозы начинают выводиться с мочой при уровне сахара крови 8,34-10 ммоль/л. Это и будет порог выведения глюкозы.
Кроме пороговых, в моче имеются и непороговые вещества. Они выделяются с мочой при любой концентрации их в крови. Попадая из крови в первичную мочу, они не подвергаются реабсорбции (мочевина, креатинин, сульфаты, аммиак и др.). Благодаря обратному всасыванию в канальцах воды, содержание непороговых веществ (т.е. продуктов обмена) в конечной моче достигает больших величин. Например, мочевины в конечной моче больше, чем в крови, в 65 раз, креатинина – в 75 раз, сульфатов – в 90 раз.
Обратное всасывание веществ из первичной мочи в кровь в различных частях нефрона неодинаково. Так, например, в проксимальных извитых канальцах реабсорбция ионов натрия и калия является постоянной, мало зависящей от их концентрации в крови (обязательная реабсорбция). В дистальных извитых канальцах величина обратного всасывания указанных ионов изменчива и зависит от их уровня в крови(факультативная реабсорбция) , Следовательно, дистальные извитые канальцы регулируют и поддерживают постоянство концентрации ионов натрия и калия в организме.
В механизме реабсорбции воды и ионов натрия особое место занимает поворотно-противоточная система, которую образуют нисходящее и восходящее колена петли нефрона. Тесно соприкасаясь друг с другом, нисходящее и восходящее колена функционируют как единый механизм. Сущность такой совместной работы заключается в следующем. Петля нефрона имеет два колена: нисходящее и восходящее. Эпителий нисходящего колена пропускает воду, а эпителий восходящего колена непроницаем для воды, но способен активно проводить ионы натрия и переводить их в тканевую жидкость, а через нее обратно в кровь.
Проходя через нисходящий отдел петли нефрона, моча отдает воду, сгущается, становится более концентрированной. Эта отдача воды происходит пассивно за счет того, что одновременно в восходящем отделе осуществляетсяактивная реабсорбция ионов натрия. Поступая в тканевую жидкость, ионы натрия повышают ее осмотическое давление и тем самым способствуют притягиванию в тканевую жидкость воды из нисходящего колена. В свою очередь повышение концентрации мочи в петле нефрона за счет обратного всасывания воды в нисходящем колене облегчает переход ионов натрия из мочи в тканевую жидкость в восходящем колене. Таким образом, петля нефрона работает как концентрирующий мочу механизм. Сгущение мочи продолжается и далее в собирательных трубочках.
Канальцевая секреция
Кроме реабсорбции, в канальцах нефрона осуществляется процесс секреции. Канальцевая секреция – это транспорт веществ из крови просвет канальцев (мочу). Благодаря секреторной функции канальцев из крови удаляются вещества, которые не проходят через почечный фильтр в клубочках или содержатся в крови в большом количестве. Канальцевая секреция представляет собой преимущественно активный процесс, происходящий с затратами энергии. Канальцевая секреция позволяет быстро удалять некоторые ионы, например, калия, 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.
Клетки почечных канальцев способны не только секретировать, но и синтезироват ь некоторые вещества из различных органических и неорганических продуктов. Например, они синтезируют гиппуровую кислоту из бензойной кислоты и аминокислоты гликокола, аммиак путем дезаминирования некоторых аминокислот и т.д.
Количество, состав и свойства мочи.
За сутки человек выделяет в среднем около 1,5 литра мочи. После обильного питья, потребления белковой пищи диурез возрастает. При потреблении небольшого количества воды, при усиленном потоотделении диурез снижается. Интенсивность мочеобразования колеблется в течение суток. Ночь. Мочеобразование меньше, чем днем.
Моча представляет собой прозрачную жидкость светло-желтого цвета, с относительной плотностью 1010-1025, которая зависит от количества принятой жидкости.
Реакция мочи здорового человека обычно слабокислая. Однако pHее колеблется от 5,0 до 7,0 в зависимости от характера питания. При питании преимущественно белковой пищей реакция мочи становится кислой, растительной – нейтральной или даже щелочной.
В моче здорового человека белок отсутствует или определяются его следы.
За сутки с мочой выделяется в среднем 60 гр. плотных веществ (4%). Из них органических веществ выделяется в пределах 35-45 г/сутки, неорганических – 15-25 г/сутки.
В моче содержится мочевина, мочевая кислота, аммиак, пуриновые основания, креатинин. Среди органических соединений небелкового происхождения в моче встречаются соли щавелевой кислоты, молочной кислоты.
С мочой выделяются электролиты (Na + ,K + ,Cl - ,Ca 2+ ,Ma 2+ , сульфаты и др.)
Регуляция мочеобразования
Регуляция деятельности почек осуществляется нервным и гуморальным путями. Прямая нервная регуляция работы почек выражена слабее, чем гуморальная. Как правило, оба вида регуляции осуществляются параллельно гипоталамусом или корой больших полушарий. Нервная регуляция мочеобразования больше всего влияет на процессы фильтрации, а гуморальная – на процессы реабсорбции.
Нервная регуляция мочеобразования
Нервная система может влиять на работу почек как условнорефлекторным, так и безусловнорефлекторным путями. Безусловнорефлекторный подкорковый механизм управления мочеобразованием осуществляется центрами симпатических и блуждающих нервов, условнорефлекторный – корой больших полушарий. Высшим подкорковым центром регуляции мочеобразования является гипоталамус.
При раздражении симпатических нервов фильтрация мочи, как правило, уменьшается вследствие сужения почечных сосудов, приносящих кровь к клубочкам. При болевых раздражениях наблюдается рефлекторное уменьшение мочеобразования, вплоть до полного прекращения (болевая анурия). Сужение почечных сосудов в этом случае происходит не только в результате возбуждения симпатических нервов, но и за счет увеличения секреции гормонов вазопрессина и адреналина, обладающих сосудосуживающим действием.
При раздражении блуждающих нервов увеличивается выведение с мочой хлоридов за счет уменьшения их обратного всасывания в канальцах почек.
Уменьшение и увеличение образования мочи может быть вызвано условно-рефлекторным путем, что свидетельствует о выраженном влиянии высших отделов ЦНС на работу почек. Кора большого мозга влияет на работу почек как непосредственно через вегетативные нервы, так и гуморально через гипоталамус, нейросекреторные ядра которого являются эндокринными и вырабатывают антидиуретический гормон (АДГ). Этот гормон по аксонам нейронов гипоталамуса транспортируется в заднюю долю гипофиза, где он накапливается и в зависимости от внутренней среды организма поступает в большем или меньшем количестве в кровь, регулируя образование мочи. В этом проявляется единство нервной и гуморальной регуляции.
Гуморальная регуляция мочеобразования
Ведущая роль в регуляции деятельности почек принадлежит гуморальной системе. На работу почек оказывают влияние многие гормоны, главными из которых являются антидиуретический гормон (АДГ), или вазопрессин, и альдостерон.
Антидиуретический гормон (АДГ), или вазопрессин, способствует реабсорбции воды в дистальных отделах нефрона путем увеличения проницаемости для воды стенок дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек. При избытке гормона проницаемость стенок канальцев для воды увеличивается, а количество образующейся мочи уменьшается. При недостатке АДГ проницаемость стенок канальцев для воды уменьшается и развивается тяжелое заболевание – несахарный диабет, или несахарное мочеизнурение. При нем вода перестает реабсорбироваться, вследствие чего выделяется большое количество светлой мочи с незначительной относительной плотностью (до 25 литров в сутки), в которой отсутствует сахар.
Альдостерон – гормон коры надпочечников. Под влиянием этого гормона усиливается процесс обратного всасывания ионов натрия и одновременно уменьшается реабсорбция ионов калия. В результате этого уменьшается выделение натрия с мочой и увеличивается выведение калия, что приводит к повышению концентрации ионов натрия в крови и тканевой жидкости и увеличению осмотического давления.
Натрийуретический гормон (атриальный пептид) образуется в предсердиях и усиливает выведение ионов натрия с мочей.
Адреналин – гормон мозгового вещества надпочечников. В малых дозах суживает просвет выносящих артериол, в результате чего повышается гидростатическое давление, увеличивается фильтрация и диурез. В больших дозах он вызывает сужение как выносящих, так и приносящих артериол, что приводит к уменьшению образования мочи вплоть до полного прекращения.
Мочевыведение и мочеиспускание
Образующаяся в почках конечная моча поступает из канальцев в собирательные трубочки, далее в почечную лоханку, и из нее – в мочеточник и мочевой пузырь.
Мочевой пузырь иннервируется:
симпатическим (подчревным) нервом. При его возбуждении перистальтика мочеточников усиливается, мышечная стенка мочевого пузыря расслабляется, сжатие сфинктеров, препятствующих вытеканию мочи, усиливается, т.е. происходит накопление мочи.
парасимпатическим (тазовым) нервом. Возбуждение парасимпатического нерва вызывает противоположное действие: мышечная стенка мочевого пузыря сокращается, сфинктеры, препятствующие вытеканию мочи, расслабляются и моча изгоняется из мочевого пузыря.
Поступающая в мочевой пузырь моча постепенно приводит к растяжению его стенок. При наполнении до 250 мл раздражаются механорецепторы мочевого пузыря и импульсы передаются по афферентным волокнам тазового нерва в крестцовый отдел спинного мозга, где расположен центр непроизвольного мочеиспускания. Импульсы из центра по парасимпатическим волокнам достигают мочевого пузыря и мочеиспускательного канала и вызывают сокращение мышечного слоя мочевого пузыря и расслабление сфинктера пузыря и сфинктера мочеиспускательного канала, что приводит к опорожнению мочевого пузыря. Одновременно от спинального центра мочеиспускания возбуждение передается в кору головного мозга, в результате чего возникает ощущение позыва к мочеиспусканию. Ведущим механизмом раздражения рецепторов мочевого пузыря является его растяжение, а не рост давления.
Спинальный центр мочеиспускания находится под регулирующим влиянием вышележащих отделов ЦНС, в частности коры большого мозга. Под влиянием ее мочеиспускание может задерживаться, усиливаться и даже произвольно вызываться.
Произвольная задержка мочеиспускания отсутствует у новорожденных. Она появляется только к концу первого года. Прочный условный рефлекс задержки мочеиспускания вырабатывается у детей к концу второго года. В результате воспитания у ребенка вырабатывается условнорефлекторная задержка позыва и условный обстановочный рефлекс: мочеиспускание при появлении определенных условий для его осуществления.
Загрузка...