У нефроне відбуваються три головних процесу: фільтрація в клубочках, реабсорбція і секреція в канальцях.
Клубочкова фільтрація. Початковим етапом образванія сечі є фільтрація: в нирковому тільце з капілярного клубочка в порожнину капсули фільтрується рідка частина крові . Клубочкова фільтрація - це пасивний процес. В умовах спокою у дорослої людини близько 1/4 крові , Що викидається в аорту лівим шлуночком серця, надходить в ниркові артерії. Іншими словами, через обидві нирки у дорослого чоловіка проходить близько 1300 мл крові в хвилину, у жінок дещо менше. Загальна система фільтрації поверхню клубочків нирок становить приблизно 1,5 м2. В клубочках з кровоносних капілярів в просвіт капсули ниркового клубочка відбувається ультрафільтрація плазми крові , В результаті чого утворюється первинна сеча , В якій практично відсутня білок . В нормі білки як колоїдні речовини не проходять через стінку капілярів в порожнину капсули ниркового клубочка. При ряді патологічних станів проникність мембрани ниркового фільтра підвищується, що веде до зміни складу ультрафільтрату. Підвищення проникності є головною причиною протеїнурії, перш за все альбуминурии. У нормі об'ємна швидкість фільтрації в середньому становить 125 мл / хв, що в 100 разів перевищує продукцію кінцевої сечі . Швидкість фільтрації забезпечується фільтраційним тиском , Яке можна виразити наступною формулою:
ФД = КД - (ОД + КапсД),
де ФД - фільтраційне тиск ; КД - капілярний тиск ; ОД - онко-тическое тиск ; КапсД - внутрикапсулярная тиск . Отже, для забезпечення процесу фільтрації необхідно, щоб гідростатичний тиск крові в капілярах перевищувало суму онкотичного і внутрікап-сулярного. У нормі ця величина складає близько 40 гПа (30 мм рт. Ст.). речовини , Що підсилюють кровообіг в нирках або збільшують кількість функціонуючих клубочків (наприклад, теобромін , Теофіл-лін, плоди ялівцю , листя мучниці і ін.), мають сечогінні властивості.
Мал. 18.1. Будова юкстамедуллярное (а) і коркового (б) нефронів. I - коркове речовина ; II - мозковий речовина ; А - зовнішня зона мозкового речовини ; Б - внутрішня зона мозкового речовини ; 1 - судинний клубочок; 2 - капсула ниркового клубочка; 3 - проксимальний каналець (звита частина); 4 - проксимальний каналець (пряма частина); 5 - спадний тонке коліно петлі нефрона; 6 - висхідний тонке коліно петлі нефрона; 7 - висхідний товсте коліно петлі нефрона; 8 - дистальний звивистий каналець; 9 - сполучний каналец; 10 - збірна трубка; 11 - збірна ниркова трубочка.
капілярний тиск в нирках залежить не стільки від артеріального тиску , Скільки від співвідношення просвіту «приносить» і «виносить» артеріол клубочка. «Виносячи» артериола приблизно на 30% менше в діаметрі, ніж «приносить», регуляція їх просвіту здійснюється перш за все кининовой системою. Звуження «виносить» артеріоли збільшує фільтрацію. Навпаки, звуження «приносить» артеріоли знижує фільтрацію.
За величиною клубочкової фільтрації судять про фільтраційної здатності нирок. Якщо у кров'яне русло ввести речовина , Яке фільтрується в клубочках, але не реабсорбується і не секретується канальцями нефро-нів, то його кліренс чисельно дорівнює об'ємної швидкості фільтрації. Кліренс (очищення) будь-якого з'єднання прийнято виражати кількістю мілілітрів плазми , Яке в 1 хв повністю звільняється від певного речовини при проходженні її через нирки. речовинами , За якими найчастіше визначають клубочкову фільтрацію, є інулін і манітол. Для розрахунку кліренсу (наприклад, інуліну ) Необхідно величину хвилинного діурезу помножити на Kм / Kкp (відношення концентрацій даного речовини в сечі і плазмі крові ):
де С - кліренс; км - концентрація даного з'єднання в сечі ; ККР - концентрація в плазмі крові ; V - кількість сечі в 1 хв, мл. Наприклад, при розрахунку кліренсу інуліну в нормі отримаємо величину клубочкової фільтрації, що дорівнює 100-125 мл за 1 хв.
реабсорбція і секреція . Добова кількість ультрафільтрату в 3 рази перевищує загальну кількість рідини , Що міститься в організмі . естест-
венно , Що первинна сеча під час руху по нирковим канальцям віддає більшу частину своїх складових частин, особливо воду , назад в кров . Лише 1% рідини , Профільтрованої клубочками, перетворюється в сечу .
В канальцях реабсорбується 99% води , натрію , хлору , гідрокарбонату , амінокислот , 93% калію , 45% сечовини і т.д. з первинної сечі в результаті реабсорбції утворюється вторинна, або остаточна, сеча , Яка потім надходить в ниркові чашки , Балію і по сечоводу потрапляє в сечовий міхур.
Функціональне значення окремих ниркових канальців в процесі сечоутворення неоднаково. клітини проксимального сегмента нефрона реабсорбуються потрапили в фільтрат глюкозу , амінокислоти , вітаміни , електроліти ; 6/7 рідини , Що становить первинну сечу , Піддається реабсорбції також в проксимальних канальцях. вода первинної сечі частково (парциально) реабсорбируется в дистальних канальцях. У цих же канальцях відбувається додаткова реабсорбція натрію , Можуть секрети-рова в просвіт нефрона іони калію , амонію , водню та ін.
В даний час в значній мірі вивчені молекулярні механізми реабсорбції і секреції речовин клітинами ниркових канальців. Так, встановлено, що при реабсорбції натрій пасивно надходить з просвіту канальця всередину клітини , Рухається по ній до області базальної плазматичноїмембрани і за допомогою «натрієвого насоса »Надходить в позаклітинне рідина . До 80% енергії АТФ в клітинах канальців нирок витрачається на «натрієвий насос ». всмоктування води в проксимальному сегменті відбувається пасивно внаслідок активного всмоктування натрію . вода в цьому випадку «слід» за натрієм . До речі, в дистальному сегменті всмоктування води відбувається поза всякою залежністю від всмоктування іонів натрію ; цей процес регулюється антидиуретическим гормоном .
калій на відміну від натрію може не тільки реабсорбироваться, але і секретироваться. при секреції калій з міжклітинної рідини надходить через базальну плазматическую мембрану в клітку канальця за рахунок роботи «натрій-калієвого насоса », А потім виділяється в просвіт нефрона через апікальної клітинну мембрану пасивно. секреція , Як і реабсорб-ція, є активним процесом, пов'язаним з функцією клітин канальців. механізми секреції ті ж, що і механізми реабсорбції, але тільки всі процеси протікають у зворотному напрямку - від крові до канальцу.
речовини , Які не тільки фільтруються через клубочки, а й реабсор-біруются або секретуються в канальцях, мають кліренс, який показує цілісну роботу нирок (змішаний кліренс). Залежно від того, комбінується чи фільтрація з реабсорбцией або з секрецією , Виділяють два види змішаного кліренсу: фільтраційно-реабсорбційна і фільтраційно-секреціонний. Величина змішаного фільтраційно-реабсорб-ційного кліренсу менше величини клубочкового кліренсу, так як частина речовини реабсорбируется з первинної сечі в канальцях. Значення цього показника тим менше, чим ефективніше реабсорбция в канальцях. Так, для глюкози в нормі він дорівнює 0. Максимальне всмоктування глюкози в канальцях становить 350 мг / хв. Максимальну здатність канальців до зворотного всмоктуванню прийнято позначати Тм (транспорт максимум). Іноді зустрічаються пацієнти з захворюванням нирок, які, незважаючи на високий вміст глюкози в плазмі крові , Не виділяють глюкозу з сечею , Так як фильтруемое кількість глюкози нижче значення Тм. Навпаки, при вродженому захворюванні ниркова глюкозурія може бути заснована на зниженні значення Тм.
Мал. 18.2. Регуляція реабсорбції в нирці (схема по А.П. Зільберу). Пояснення в тексті.
для сечовини величина змішаного фільтраційно-реабсорбційна кліренсу становить 70. Це означає, що з кожних 125 мл ультрафільтрату або плазми крові за хвилину від сечовини повністю звільняються 70 мл. Іншими словами, певна кількість сечовини , А саме те, яке міститься в 55 мл ультрафільтрату або плазми , Всмоктується назад.
Величина змішаного фільтраційно-секреціонного кліренсу може бути більше клубочкового кліренсу, так як до первинної сечі додається додаткова кількість речовини , Що секретується в канальцях. Цей кліренс тим більше, чим сильніше секреція канальців. кліренс деяких речовин , Секретується канальцями (наприклад, діодраст, пара-аміногіппуровая кислота ), Настільки високий, що практично наближається до величини ниркового кровотоку (кількість крові , Яке за хвилину проходить через нирки). Таким чином, за кліренсом цих речовин можна визначити величину кровотоку.
реабсорбція і секреція різних речовин регулюються ЦНС і гормональними чинниками. Наприклад, при сильних больових подразненнях або негативних емоціях може виникнути анурія (припинення процесу сечоутворення). всмоктування води зростає під впливом антидіуретичного гормона вазопресину . Альдостерон збільшує реабсорбцію натрію в канальцях, а разом з ним і води . всмоктування кальцію і фосфату змінюється під впливом ПТГ . паратгормон стимулює секрецію фосфату , а вітамін D затримує її.
регуляція реабсорбції натрію і води в нирці представлена на рис. 18.2. При недостатньому надходженні крові до нирковим клубочків, що супроводжується невеликим розтягненням стінок артеріол (зниження тиску ), Відбувається порушення закладених в стінках артеріол клітин юкстагло-мерулярного апарату (ПІВДНЯ). Вони починають посилено секретувати протеолітичний фермент ренін , Що каталізує початковий етап утворення ангіотензину. субстратом ферментативного дії реніну є ангиотензиноген ( глікопротеїн ), Що відноситься до α2-глобулінів і міститься в плазмі крові і лимфе .
ренін розриває в молекулі ангіотензиногена пептидний зв'язок , Утворену двома залишками лейцину , В результаті чого звільняється дека-пептид ангіотензин I, біологічна активність якого незначна в середовищі, близькому до нейтральної.
Вважають, що під впливом спеціальної пептідази , Виявленої в плазмі крові і тканинах , - ангіотензин I перетворює ферменту (Діпеп-тіділ-карбоксипептидаза I) з ангіотензину I утворюється октапептид ан-гіотензін II. Головним місцем цього перетворення є легкі.
У 1963 р В.Н. Орєхович і співавт. виділили з нирок великої рогатої худоби протеолітичний фермент , Що відрізняється по специфічності дії від всіх відомих на той час тканинних протеаз . цей фермент отщепляет дипептиди від карбоксильного кінця різних пептидів . виняток становлять пептидні зв'язку , Утворені за участю іміногрупи пролина . фермент був названий карбоксікатепсіном. Оптимум його дії проявляється в середовищі, близькому до нейтральної. він активується іонами Сl- і відноситься до металлоферментов . В.Н. Оре-ховіч висунув припущення, що саме карбоксікатепсін є тим ферментом , Який перетворює ангіотензин I (Acп-Apг-Вал-Ілі-Вал-Гіс-Про- Фен-Гіс-Лей) в ангіотензин II, отщепляя від ангіотензину I дипептид Гіс-Лей. З огляду на широку специфічність дії карбоксікатепсіна, В.Н. Орєхович і співр. припустили можливість участі цього ферменту в інактивації антагоніста ангіотензину - брадикініну. У 1969-1970 рр. були опубліковані роботи, що підтверджують дані положення. Одночасно було доведено, що перетворення ангіотензину I в ангіотензин II відбувається не тільки в тканинах легких, але і в нирках (зараз вже відомо, що карбоксікатепсін є практично у всіх тканинах ).
На відміну від свого попередника (Ангіотензину I) ангіотензин II володіє дуже високою біологічною активністю . Зокрема, ангіо-Тензін II здатний стимулювати секрецію залозами альдостерону, який збільшує реабсорбцію натрію в канальцях, а разом з ним і води . обсяг циркулюючої крові зростає, тиск в артеріолі підвищується і відновлюється рівновагу системи.
При зниженні кровонаповнення передсердь і, можливо, каротидних судин реагують об'ємні рецептори (Волюморецептори); їх імпульс передається на гіпоталамус, де утворюється АДГ ( вазопресин ). За портальній системі гіпофіза цей гормон потрапляє в задню частку гіпофіза , Концентрується там і виділяється в кров . Основною точкою прикладання дії АДГ є, мабуть, стінка дистальних канальців нефро-на, де він підвищує рівень активності гіалуронідази. Остання, деполімерізуя гіалуронову кислоту , Підвищує проникність стінок канальців. вода пасивно дифундує через мембрани клітини внаслідок осмотичного градієнта між гіперосмотичної рідиною організму і гіпоосмотіческая сечею , Тобто АДГ регулює реабсорбцію вільної води . Таким чином, АДГ знижує осмотичнийтиск в тканинах організму , А альдостерон підвищує його.
Нирки мають також важливе значення як інкреторний (внутрісекреторние) орган. Як зазначалося, в клітинах ПІВДНЯ, розташованого в області судинного полюса клубочка, утворюється ренін . Відомо що ренін через ангіотензин впливає на кров'яний тиск у всьому організмі . Ряд дослідників вважають, що підвищене утворення реніну є однією з головних причин розвитку певних форм гіпертонічної хвороби.
У нирках також виробляється еритропоетин, який стимулює
костномозговое кровотворення (Еритропоез). еритропоетин - речовина білкової природи. його біосинтез нирками активно відбувається при різних стресових станах: гіпоксії, крововтрати, шоку і т.д. В останні роки встановлено, що в нирках здійснюється також синтез простагланди-нів, які здатні змінювати чутливість ниркової клітини до дії деяких гормонів .
Попередня сторінка | Наступна сторінка
ЗМІСТ
