Теории клубочкового мочеобразования

Секреторная теория. Берцелиус еще в 1890 г. считал почку же­лезой, секретирующей воду и растворенные в ней вешества. У не­которых рыб отсутствует капиллярный клубочек, капилляры окан­чиваются слепо.

Фильтрационная теория (К. Людвиг). Согласно фильтрационной теории, белки плазмы не могут проходить через почечный фильтр и остаются в кровотоке. Благодаря этому в плазме крови существует сила онкотического давления, равная 30 мм рт. ст., удерживающая воду в кровеносном русле и направленная против вектора гидро­статического давления крови. Вторая сила, направленная против него же, обусловлена гидростатическим давлением ультрафильтра­та — первичной мочи, заполняющей полость капсулы и почечных канальцев (20 мм рт. ст. ).

Таким образом, эффективное фильтрационное давление образу­ется как результат алгебраической суммы всех составляющих:

^р_ад - (^ро„к + ^р_П1., р) = Рфи^гр. = ⁷⁰ - (3° + 2°) = 20 мм рт. ст.

Теория активного транспорта. Объясняет образование ультра­фильтрата за счет избирательной проницаемости и активного транс­порта ингредиентов крови через трехслойный эпителий почечных капилляров и капсулы.

Скорость клубочковой фильтрации. Скорость клубочковой фильтрации определяется объемом ультрафильтрата, образующе­гося в почках за единицу времени. В среднем у мужчин скорость клубочковой фильтрации составляет 125 мл/мин, у женщин — 110 мл/мин.

Эффективность фильтрации поддерживается регуляцией по­чечного кровотока. Из каждого объема протекающей через почки плазмы крови 0, 2 объема проходит через почечный фильтр и со­ставляет клубочковый ультрафильтрат.

Первичная моча. В результате фильтрации за сутки образует­ся около 150 л первичной мочи, отличающейся от плазмы крови отсутствием белковых молекул, не проходящих через поры вели­
чиной в 100 А. Первичная моча содержит необходимую организму воду и растворенные в ней вещества, большинство из которых представляют биологическую ценность, например: олигопептиды, аминокислоты, углеводы, соли и др. Лишь некоторые из веществ, растворенных в первичной моче, требуют выведения из организ­ма. К ним относятся мочевина, мочевая кислота, креатинин, суль­фаты и др.

Значение первичной мочи. В механизме фильтрации большого количества первичной мочи заложен определенный смысл.

• Удаление из крови вредных веществ, образующихся в резуль­тате метаболизма. Концентрация этих веществ в крови не­велика, но при прохождении через почку больших объемов крови эти вещества выделяются, и кровь очищается от них.

• За счет обратного всасывания ингредиентов первичной мочи осуществляется тонкая регуляция задержки определенных со­лей и воды в организме или их удаление.

5. 8. 2. 3. Канальцевая реабсорбция

Необходимые для организма биологически полезные вещества воз­вращаются (реабсорбируются) в кровь. В результате реабсорбции в сутки образуется 1, 5—2, 0 л конечной мочи, которая выделяется из организма. Остальной объем первичной мочи возвращается в кро­воток.

Процесс реабсорбции начинается в проксимальных канальцах, куда поступает первичная моча из капсулы клубочка.

Порог выведения. Все вещества, содержащиеся в плазме крови, разделяются на пороговые и непороговые. К пороговым веществам относятся такие, которые выделяются в составе конечной мочи только при достижении определенной концентрации их в крови: например, глюкоза поступает в конечную мочу только в том случае, если ее содержание в крови превышает 6, 9 ммоль/л.

Та концентрация вещества в крови, при которой оно не может быть полностью реабсорбировано и попадает в конечную мочу, по­лучила название порог выведения.

Порог выведения для разных веществ различен и меняется при изменении функционального состояния организма.

Непороговые вещества в отличие от пороговых выводятся с мо­чой из организма при любой, даже самой низкой, концентрации
их в плазме крови. Примером таких веществ являются мочевина и креатинин.

Реабсорбция в проксимальных извитых канальцах. В этом отделе нефрона происходит обязательная, или облигатная, реаб­сорбция.

Процесс реабсорбции веществ из проксимальных канальцев в кровоток осуществляется за счет первичной реабсорбции натрия путем его активного транспорта. Активный транспорт натрия про­тив концентрационного градиента связан с окислительными фер­ментативными процессами и протекает с участием фермента деги­дрогеназы янтарной кислоты, который находится во всех клетках канальцевого эпителия.

Благодаря активному транспорту в кровь из первичной мочи всасываются также ионы К⁴, глюкоза и аминокислоты. Транспорт ионов Na⁺ на основе электростатического взаимодействия опреде­ляет также переход ионов О. Реабсорбция воды происходит пас­сивно вслед за натрием по осмотическому градиенту.

В проксимальных извитых канальцах реабсорбируется до 30 % натрия. Реабсорбируется ²/, объема ультрафильтрата. Объем мочи уменьшается в 8 раз, и одновременно увеличивается во столько же раз концентрация растворенных в ней веществ. В результате всасывания в кровоток воды повышается концентрация всех нахо­дящихся в моче веществ. Появляется концентрационный градиент между мочой, находящейся в канальцах, и плазмой крови, который обеспечивает движение растворенных в моче веществ в плазму кро­ви за счет диффузии. Под влиянием концентрационного градиента пассивно за счет диффузии в кровь реабсорбируются аминокисло­ты, глюкоза, фосфаты, бикарбонаты и другие вещества. У человека скорость реабсорбции воды в проксимальных отделах нефрона со­ставляет около 80% скорости клубочковой фильтрации.

В результате указанных процессов в проксимальных каналь­цах реабсорбируются многие аминокислоты, низкомолекулярные белки, витамины, большая часть ионов Na⁺, К⁺, Са²\ С1 и других веществ. Мочевина, мочевая кислота, аммиак реабсорбируются в очень малых количествах.

Процессы реабсорбции воды и процессы реабсорбции веществ сбалансированы, поэтому, в конечном счете, выходящая из прокси­мальных канальцев моча изотонична плазме крови.

Реабсорбция в петле нефрона. Дальнейший процесс концен­трирования и уменьшения объема мочи происходит в петле нефрона (рис. 5. 64).

 

Рис. 5. 64. Транспортные процессы (фильтрация, реабсорбция, сек­реция) в нефроне. Тонкими стрелками обозначены вещества, извле­каемые из крови канальцевым эпителием и секретируемые в просвет канальцев; толстыми стрелками — вещества, реабсорбируемые из первичной мочи в кровь

Концентрация первичной мочи в конечных отделах извитых проксимальных канальцев, как указывалось выше, изотонична кро­ви почечной артерии. В нисходящем колене петли нефрона осмоти­ческая концентрация мочи нарастает, достигая максимума в месте поворота петли: здесь она более чем в семь раз превышает осмоти­ческую концентрацию крови почечной артерии. По мере продвиже­ния мочи по восходящему колену петли нефрона в направлении от почечного сосочка к корковому слою осмотическая концентрация мочи вновь снижается. В месте перехода петли в дистальный извитой каналец она в три раза меньше осмотической концентрации крови.

Спускаясь затем по дистальному канальцу и особенно по соби­рательной трубочке к почечному сосочку, моча вновь приобретает высокую осмотическую концентрацию.

Осмотическая концентрация мочи повышается по мере ее про­движения от коркового слоя почек к сосочковому.

Поворотно-противоточная (умножительная) система почки. Принцип поворотно-противоточной системы известен в технике и используется, в частности, в теплообменниках.

Петля Генле работает как концентрирующий механизм. Благо­даря своей конструкции петля обладает высокой способностью к концентрированию веществ при минимальной затрате энергии.

Два колена петли Генле — нисходящее и восходящее, — тесно соприкасаясь друг с другом, функционируют сопряженно, как один механизм. Эпителий нисходящего колена петли активно пропускает воду, но не ионы Na⁺. Эпителий же восходящего колена петли ак­тивно реабсорбирует ионы Na⁺, но не пропускает воду в тканевую жидкость. Вследствие реабсорбции воды из нисходящего колена петли Генле моча по ходу канала становится все более гипертонич­ной. Переход ионов Na⁺ из восходящего колена петли в тканевую жидкость, в свою очередь, повышает ее осмотическое давление и способствует тем самым еще более интенсивному выходу воды из нисходящего колена петли.

Таким образом, выход воды из мочи в тканевую жидкость в нисходящем колене петли Генле способствует реабсорбции натрия в восходящем колене, а реабсорбция натрия, в свою очередь, об­условливает выход воды в нисходящем колене.

Вследствие реабсорбции натрия в восходящем колене петли Генле, гипертоничная у вершины петли моча становится затем, в
конце восходящего колена петли Генле, изотоничной и даже гипо- тоничной по отношению к плазме крови.

В петле Генле моча, таким образом, теряет большое количество воды и натрия.

Реабсорбция в дистальных извитых канальцах и собиратель­ных трубочках. В дистальных извитых канальцах нефрона проис­ходит дальнейшее всасывание натрия, калия, воды, аминокислот, глюкозы и других веществ за счет тех же самых механизмов, что и при реабсорбции в извитых проксимальных канальцах. Реабсорбция здесь не постоянная, а зависит от уровня веществ в крови и в моче (факультативная реабсорбция).

В собирательных трубочках моча окончательно концентриру­ется благодаря пассивному току воды по осмотическому градиенту, создаваемому поворотно-противоточным механизмом (рис. 5. 65).

Рис. 5. 65. Транспорт воды и ионов в петле Генле и собира­тельных трубочках нефрона

Реабсорбция глюкозы. Благодаря фильтрации глюкоза свобод­но проходит через почечный барьер и содержится в первичной моче в той же концентрации, что и в плазме крови. Однако в норме в конечной моче глюкозы нет или она содержится в ничтожных коли­чествах. Из этого следует, что глюкоза полностью реабсорбируется в канальцах. В проксимальных извитых канальцах реабсорбируется до 98 % всей отфильтрованной глюкозы. Выделение глюкозы с мочой происходит тогда, когда содержание ее в крови превышает порого­вую концентрацию, равную 1, 8 г/л плазмы крови. При более высо­кой концентрации глюкозы в крови скорость выделения глюкозы с мочой прогрессивно возрастает.

Глюкоза поступает из просвета канальцев в клетки с помощью переносчика, который присоединяет ион Na⁺ по электрохимическо­му и концентрационному градиентам для Na⁺. Этому способствует работа натриево-калиевого насоса.

При превышении глюкозой пороговой величины содержания в крови и первичной моче она перестает реабсорбироваться. Этот по­рог обозначают как максимальный канальцевый транспорт (прежнее понятие — «почечный порог выведения»).

У мужчин максимальная скорость транспорта глюкозы в каналь­цах составляет в среднем 375 мг/мин, у женщин — 300 мг/мин.

Реабсорбция аминокислот. Механизмы реабсорбции амино­кислот и глюкозы в общем однотипны. Аминокислоты свободно проходят через почечный фильтр. Реабсорбция аминокислот, так же как и реабсорбция глюкозы, сопряжена с переносом ионов Na⁺. Для разных групп аминокислот существуют различные транспорт­ные молекулы, о чем свидетельствует конкурентное ингибирование реабсорбции одних аминокислот другими. В результате реабсорбции аминокислоты почти полностью реабсорбируются, и в конечной моче содержатся лишь их следы. Появление аминокислот в моче (аминоацидурия) может быть связано с нарушением деятельности транспортных механизмов.

Реабсорбция белков. Низкомолекулярные белки в небольших количествах (10—100 мг в 1 л фильтрата) в нормальных условиях могут проходить через почечный барьер. Однако в конечной моче белков в норме практически не содержится.

Механизм реабсорбции белков связан со способностью клеток проксимальных канальцев захватывать белки путем пиноцитоза, а
затем расщеплять их при участии лизосом. Таким путем может реаб­сорбироваться до 30 мг белков в 1 мин. При повреждении мембран клубочка и капсулы фильтрация белков возрастает и белок появля­ется в конечной моче (протеинурия).

Реабсорбция мочевины. Мочевина беспрепятственно фильтру­ется в клубочках. В проксимальных отделах нефрона в результате реабсорбции воды происходит концентрирование мочевины в моче. Благодаря трансканальцевому градиенту концентрации мочевина свободно поступает в кровь через клеточные мембраны путей пас­сивного транспорта в виде диффузии.

При существующей скорости движения фильтрата в канальцах общий объем реабсорбируемой мочевины сравнительно неболь­шой и недостаточен для выравнивания концентрации ее в плазме и фильтрате. Поэтому в физиологических условиях около 50 % про­фильтрованной мочевины удаляется с мочой. При замедлении или прекращении оттока мочи возрастает возврат мочевины в кровь. Удаление мочевины из организма зависит от объема выделенной мочи за определенное время.

В почках происходит внутрипочечный кругооборот мочевины. В собирательных трубочках под влиянием вазопрессина происходит реабсорбция воды, и концентрация мочевины повышается. Моче­вина переходит в мозговое вещество почки. Затем по концентраци­онному градиенту мочевина диффундирует в петлю Генле и вновь поступает в дистальные канальцы и собирательные трубочки. При снижении всасывания воды в дистальных отделах нефрона мочеви­ны выводится больше.

Реабсорбция воды, солей, кислот и оснований. Вода реабсор­бируется во всех отделах нефрона. При нормальном употреблении воды с мочой выделяется не более 1 % объема фильтрата, образу­ющегося за единицу времени, а 99 % реабсорбируется в кровоток. При избыточном потреблении воды диурез возрастает и может до­стигать 15% объема фильтрации, а канальцевая реабсорбция воды снижается до 85 %.

Ионы Na⁺, К⁺, Са²⁺, Mg²⁺ и НСО₃^_ содержатся в клубочковом фильтрате в тех же концентрациях, что и в плазме крови. В конеч­ной моче остается очень небольшая часть этих ионов, подлежащих удалению. Большая часть их реабсорбируется, главным образом, в проксимальных извитых канальцах.

Реабсорбция слабых кислот и оснований зависит от их иониза­ции. Степень ионизации оснований увеличивается в кислой среде, и они с большей скоростью выделяются с кислой мочой. Слабые кислоты быстрее выводятся с щелочной мочой.

5. 8. 2. 4. Секреторная функция канальцев

В процессе образования мочи ряд веществ (например, некоторые органические кислоты) не проникают в фильтрат, но, тем не менее, оказываются в конечной моче в результате канальцевой секреции.

В результате секреции в мочу поступают вещества из крови капилляров, окружающих канальцы или образующиеся в клетках канальцев (ионы водорода и аммиак). Секреция осуществляется за счет их активного транспорта канальцевым эпителием. Процесс сопряжен с биоэнергетическими ферментативными реакциями, на­правленными на образование АТФ. При угнетении тканевого дыха­ния секреция прекращается.

Известны три транспортные системы, действующие в прок­симальных отделах нефронов, активно секретирующие различные (преимущественно инородные) вещества из крови. Одна из них осуществляет секрецию органических кислот (например, параа- миногиппуровой кислоты), йодсодержащих рентгеноконтрастных веществ (диодраст), пенициллина, красителей фенолового красно­го и др. Вторая — обеспечивает секрецию сложных органических оснований (тетраэтиламмония, N-метилникотинамида и др. ), тре­тья — секрецию этилендиаминтетраацетата (ЭДТА).

В целом состав образующейся в почках мочи определяется тремя процессами: клубочковой фильтрацией, канальцевой реабсорбцией и секрецией.

Процессы фильтрации, реабсорбции и секреции веществ, про­исходящие в почечных нефронах, представлены на рис. 5. 64.

Моча по мере прохождения по канальцам почек приобретает кислую реакцию (pH = 4, 5—6, 5) вследствие того, что поры каналь­цевой реабсорбции двууглекислого натрия значительно шире, чем фосфатов. Реакция мочи может изменяться в зависимости от ка­чества потребляемой пищи. При питании щелочной растительной пищей реакция мочи сдвигается в щелочную сторону. При питании мясной пищей или при интенсивной мышечной работе, наоборот, наблюдается возрастание кислотности мочи за счет поступления в
кровь увеличенных количеств молочных и фосфорных кислот, об­разующихся в мышцах.

Почки избирательно очищают плазму крови от некоторых ве­ществ, концентрируя их в моче, которая удаляется из организма через мочевыводящие пути.

Конечная моча характеризуется следующими признаками:

• ряд веществ, входящих в состав плазмы крови, полностью от­сутствует в конечной моче; в норме это белки, аминокислоты, глюкоза;

• некоторые вещества присутствуют в конечной моче в значи­тельно больших концентрациях, чем в плазме: мочевина — в 65 раз, сульфаты — в 80 раз, мочевая кислота — в 12 раз; таким образом проявляется концентрирующая функция почек;

• состав и реакция мочи непостоянны: например, при алкало­зе моча становится более основной, а при ацидозе — более кислой.

Для поддержания в крови постоянства концентрации водород­ных ионов и нейтрализации кислых продуктов обмена большое зна­чение имеет синтез почкой аммиака. Аммиак связывает выделяемые с мочой кислотные радикалы, замещая натрий и калий, и образует аммонийные соли нелетучих кислот.

Фильтрационно-реабсорбционно-секреторная теория моче- образования. Согласно этой теории, содержание в конечной моче какого-либо вещества и выделение его складываются из объема клубочковой фильтрации и канальцевой секреции за вычетом его канальцевой реабсорбции.

По отношению к различным веществам возможны только филь­трация (например, для инулина), фильтрация с последующей ре­абсорбцией (например, для глюкозы), фильтрация с секрецией и сочетание всех процессов (например, ионы К⁺).

5. 8. 2. 5. Методы функциональной оценки деятельности почек

Разработаны и широко используются методы количественной оцен­ки функций почек.

Расчет коэффициента очищения. В процессе образования и выведения мочи из крови удаляется ряд веществ. Почечный клиренс отражает объемную скорость очищения определенного объема плазмы от того или иного вещества.
Этот показатель измеряется в мм за 1 мин и равен условному количеству плазмы крови, которая полностью очистилась отданного вещества за 1 мин.

Если вещество фильтруется и в дальнейшем не реабсорбируется и не секре­тируется, клиренс равен объему почечной фильтрации.

Если вещество после фильтрации реабсорбируется, клиренс будет меньше и равняется нулю в том случае, если вещество при реабсорбции полностью воз­вратилось в кровь. Если же вещество дополнительно секретируется и не реаб­сорбируется, клиренс увеличивается.

Рассмотрим пример расчета клиренса для мочевины. Концентрация моче­вины в плазме крови и первичной моче равна 300 мг/л. Из каждого литра плазмы крови почка удаляет с мочой 18 мг мочевины. При указанной концентрации мочевины в плазме 18 мг ее содержится в 60 мл крови. Эта величина условно очищенной от мочевины крови и составляет клиренс по мочевине.

Расчет скорости клубочковой фильтрации. Скорость клубочковой филь­трации измеряется объемом фильтрата, образующегося в почках за единицу времени.

Для определения фильтрации используют диагностическое вещество ину­лин (полисахарид фруктозы), который вводят в кровоток. Инулин попадает в мочу только путем клубочковой фильтрации, не реабсорбируется и не секре­тируется, а также не претерпевает метаболических превращений в канальцах почек. Инулин беспрепятственно проходит почечный фильтр, не адсорбирует­ся белками и содержится в фильтрате в той же концентрации, что и в плазме крови.

Количество инулина, профильтровывающееся за единицу времени, равно количеству этого вещества, удаленного с мочой:

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: