Гомеостатические функции
почек
Для поддержания почками постоянства объема и состава
внутренней среды и прежде всего крови существуют специальные системы
рефлекторной регуляции, включающие специфические рецепторы, афферентные пути
и нервные центры, где происходит переработка информации. Команды к почке
поступают по эфферентным нервам или гуморальным путем.
В целом перестройка работы почки, ее приспособление к
непрестанно изменяющимся условиям определяются преимущественно влиянием на гломерулярный
и канальцевый аппарат аргинин-вазопрессина [антидиуретического гормона
(АДГ)], альдостерона, паратгормона и ряда других гормонов.
Роль почек в осмо- и волюморегуляции. Почки являются
основным органом осморегуляции. Они обеспечивают выделение избытка воды из
организма в виде гипотонической мочи при увеличенном содержании воды (гипергидратация)
или экономят воду и экскретируют мочу, гипертоническую по отношению к крови,
при обезвоживании организма (дегидратация).
После питья воды или при ее избытке в организме снижается
концентрация растворенных осмотически активных веществ в крови и падает ее осмоляльность.
Это уменьшает активность центральных осморецепторов, расположенных в области супраоптического
ядра гипоталамуса, а также периферических осморецепторов, имеющихся в печени,
почке и других органах, что приводит к снижению секреции АДГ нейрогипофизом и
увеличению выделения воды почкой. Центральные осморецепторы открыл английский
физиолог Верней (1947), а представление об осморегулирующем рефлексе и
периферических осморецепторах разработал А. Г. Гинецинский.
При обезвоживании организма или введении в сосудистое
русло гипертонического раствора NaCl увеличивается концентрация осмотически
активных веществ в плазме крови, возбуждаются осморецепторы, усиливается
секреция АДГ, возрастает всасывание воды в канальцах, уменьшается
мочеотделение и выделяется осмотически концентрированная моча (схема 12.1). В
эксперименте было показано, что, помимо осморецепторов, секрецию АДГ
стимулируют натриорецепторы. При введении в область III желудочка мозга гипертонического
раствора NaCl наблюдался антидиурез, если же вводить в то же место
гипертонический раствор сахарозы, то мочеотделение не уменьшается.
Осморецепторы высокочувствительны к сдвигам концентрации осмотически
активных веществ в плазме крови. При увеличении концентрации в плазме осмотически
активных веществ на 1 % (около 3 мосмоль/кг Н2О) концентрация аргинин-вазопрессина
в плазме крови у человека возрастает на 1 пг/мл1. Повышение концентрации осмотически
активных веществ в плазме на 1 мосмоль/кг
11 пг (пикограмм) = 10-12 г.
вызывает благодаря выделению АДГ увеличение осмотической
концентрации мочи почти на 100 мосмоль/кг НгО, а переход от состояния водного
диуреза до максимального осмотического концентрирования мочи требует
10-кратного возрастания активности АДГ в крови — с 0,5 до 5 пг/мл.
Помимо осмо- и натриорецепторов, уровень секреции АДГ
определяет активность волюморецепторов, воспринимающих изменение объема
внутрисосудистой и внеклеточной жидкости. Ведущее значение в регуляции
секреции АДГ имеют рецепторы, которые реагируют на изменение напряжения
сосудистой стенки в области низкого давления. Прежде всего это рецепторы
левого предсердия, импульсы от которых передаются в ЦНС по афферентным
волокнам блуждающего нерва. При увеличении кровенаполнения левого предсердия активируются
волюморецепторы и угнетается секреция АДГ, что вызывает усиление
мочеотделения. Поскольку активация волюморецепторов в отличие от осморецепторов
обусловлена увеличением объема жидкости, т. е. возросшим содержанием в организме
воды и солей натрия, возбуждение волюморецепторов приводит к увеличению
экскреции почкой не только воды, но и натрия. Эти процессы связаны с
секрецией натрийуретического гормона, уменьшением секреции ренина, ангиотензина,
альдостерона, при этом снижается тонус симпатической нервной системы, в
результате уменьшается реабсорбция натрия и возрастают натрийурез и
мочеотделение. В конечном счете восстанавливается объем крови и внеклеточной
жидкости.
Роль почек в регуляции ионного состава крови. Почки являются
эффекторным органом системы ионного гомеостаза. В организме существуют
системы регуляции баланса каждого из ионов. Для некоторых ионов уже описаны
специфические рецепторы, например натриорецепторы. Рефлекторная регуляция
транспорта ионов в почечных канальцах осуществляется как периферическими, так
и центральными нервными механизмами.
Регуляция реабсорбции и секреции ионов в почечных
канальцах осуществляется несколькими гормонами. Реабсорбция натрия возрастает
в конечных частях дистального сегмента нефрона и собирательных трубочках под
влиянием гормона коркового вещества надпочечника альдостерона. Этот гормон
выделяется в кровь при уменьшении концентрации натрия в плазме крови и
уменьшении объема циркулирующей крови. В усилении выделения натрия почкой участвует
натрийуретический гормон, одним из мест образования которого является
предсердие. При увеличении объема циркулирующей крови, повышении объема
внеклеточной жидкости в организме усиливается секреция в кровь этого
пептидного гормона.
Секрецию калия в дистальном сегменте и собирательных
трубочках усиливает альдостерон. Инсулин уменьшает выделение калия. Алкалоз
сопровождается усилением выделения калия, а при ацидозе калийурез
уменьшается.
При уменьшении концентрации кальция в крови паращитовидные
железы выделяют паратгормон, который способствует нормализации уровня кальция
в крови, в частности благодаря увеличению его реабсорбции в почечных
канальцах и высвобождению из кости. При гиперкальциемии, а также под влиянием
гастрина (или подобного ему вещества), вырабатываемого в пищеварительном
тракте в процессе всасывания кальция, стимулируется выделение в кровь парафолликулярными
клетками щитовидной железы кальцитонина, который способствует уменьшению
концентрации Са2+ в плазме крови благодаря увеличению экскреции почкой и
переходу Са2+ в кость. В регуляции обмена Са2+ участвуют образующиеся в почке
активные формы витамина /)з, в частности 1,25-(ОН)2-холекальциферол. В
почечных канальцах регулируется уровень реабсорбции Mg2+, Cl-, SO42-, а также
микроэлементов.
Роль почек в регуляции кислотно-основного состояния. Почки
участвуют в поддержании постоянства концентрации Н+ в крови, экскретируя
кислые продукты обмена. Активная реакция мочи у человека и животных может
очень резко меняться в зависимости от состояния кислотно-основного состояния
организма. Концентрация Н+ при ацидозе и алкалозе различается почти в 1000
раз, при ацидозе рН может снижаться до 4,5, при алкалозе — достигать 8,0. Это
способствует участию почек в стабилизации рН плазмы крови на уровне 7,36.
Механизм подкисления мочи основан на секреции клетками канальцев Н+ (рис.
12.10). В апикальной плазматической мембране и цитоплазме клеток различных
отделов нефрона находится фермент карбоангидраза (КА), катализирующий реакцию
гидратации СО2: СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3-.
Секреция Н+ создает условия для реабсорбции вместе с
гидрокарбонатом равного количества Na+. Наряду с натрий-калиевым насосом и электрогенным
натриевым насосом, обусловливающим перенос Na+ с С1- реабсорбция Na+ с гидрокарбонатом
играет важную роль в поддержании натриевого баланса. Фильтрующийся из плазмы
крови гидрокарбонат соединяется с секретированным клеткой Н+ и в просвете
канальца превращается в СО2. Образование Н+ происходит следующим образом.
Внутри клетки вследствие гидратации СО2 образуется Н2СО3 и диссоциирует на Н+
и НСО3-. В просвете канальца Н+ связываются не только с HCO3-, но и с такими
соединениями, как двузамещенный фосфат (Na2HPO4), и некоторыми другими, в
результате чего увеличивается экскреция титруемых кислот (ТА- ) с мочой. Это
способствует выделению кислот и восстановлению резерва оснований в плазме
крови. Наконец, секретируемый Н+ может связываться в просвете канальца с NHз,
образующимся в клетке при дезаминировании глутамина и ряда аминокислот и диффундирующим
через мембрану в просвет канальца, в котором образуется ион аммония: NH3 +
Н+→ NH4+ Этот процесс способствует сбережению в организме Na+ и К+,
которые реабсорбируются в канальцах. Таким образом, общая экскреция кислот
почкой (UH+ •V) складывается из трех компонентов — титруемых кислот (Uta∙V),
аммония (UNH4∙V) и гидрокарбоната:
UH+∙ V= VTA ∙ V + UNH4 ∙ V ─
V-HCO3 ∙V
При питании мясом образуется большее количество кислот и
моча становится кислой, а при потреблении растительной пищи рН сдвигается в
щелочную сторону. При интенсивной физической работе из мышц в кровь поступает
значительное количество молочной и фосфорной кислот и почки увеличивают
выделение «кислых» продуктов с мочой.
Кислотовыделительная функция почек во многом зависит от
кислотно-основного состояния организма. Так, при гиповентиляции легких
происходит задержка СО2 и снижается рН крови — развивается дыхательный
ацидоз, при гипервентиляции уменьшается напряжение СО2 в крови, растет рН
крови — возникает состояние дыхательного алкалоза. Содержание ацетоуксусной и
β-оксимасляной кислот может нарастать при не леченом сахарном диабете. В
этом случае резко снижается концентрация гидрокарбоната в крови, развивается
состояние метаболического ацидоза. Рвота, сопровождающаяся потерей соляной
кислоты, приводит к увеличению в крови концентрации гидрокарбоната и
метаболическому алкалозу. При нарушении баланса Н+ вследствие первичных
изменений напряжения СО2 развивается дыхательный алкалоз или ацидоз, при
изменении концентрации НСО3- наступает метаболический алкалоз или ацидоз.
Наряду с почками в нормализации кислотно-основного состояния участвуют и
легкие. При дыхательном ацидозе увеличиваются экскреция Н+ и реабсорбция
НСО3-, при дыхательном алкалозе уменьшаются выделение Н+ и реабсорбция HCΟ3-.
Метаболический ацидоз компенсируется гипервентиляцией
легких. В конечном счете почки стабилизируют концентрацию гидрокарбоната в
плазме крови на уровне 26—28 ммоль/л, а рН — на уровне 7,36.
Экскреторная функция
почек
Почки играют ведущую роль в выделении из крови нелетучих
конечных продуктов обмена и чужеродных веществ, попавших во внутреннюю среду
организма. В процессе метаболизма белков и нуклеиновых кислот образуются
различные продукты азотистого обмена (у человека — мочевина, мочевая кислота,
креатинин и др.). Катаболизм пуриновых оснований в организме человека
останавливается на уровне образования мочевой кислоты, в клетках некоторых
животных имеются ферменты, обеспечивающие распад пуриновых оснований до СО2 и
аммиака. Мочевая кислота в почке человека фильтруется в клубочках, затем реабсорбируется
в канальцах, часть мочевой кислоты секретируется клетками в просвет нефрона.
Обычно экскретируемая фракция мочевой кислоты довольно низкая (9,8 %), что
указывает на реабсорбцию значительного количества мочевой кислоты в
канальцах. Интерес к изучению механизмов транспорта мочевой кислоты в
почечных канальцах обусловлен резко возросшей частотой заболевания подагрой,
при которой нарушен обмен мочевой кислоты.
Образующийся в течение суток креатинин, источником
которого служит креатинфосфорная кислота, выделяется почками. Его суточная
экскреция зависит не столько от потребления мяса с пищей, сколько от массы
мышц тела. Креатинин, как и мочевина, свободно фильтруется в почечных клубочках,
с мочой выводится весь профильтровавшийся креатинин, в то время как мочевина
частично реабсорбируется в канальцах.
Помимо перечисленных, имеется много разнообразных веществ,
постоянно удаляемых почкой из крови. О том, какие вещества удаляет или разрушает
почка, можно судить при изучении состава крови у людей с удаленными почками. В
их крови, помимо мочевины, креатинина, мочевой кислоты, накапливаются гормоны
(глюкагон, паратгормон, гастрин), ферменты (рибонуклеаза, ренин), производные
индола, глюкуроновая кислота и др.
Существенно, что физиологически ценные вещества при их
избытке в крови начинают экскретироваться почкой. Это относится как к
неорганическим веществам, о которых шла речь выше при описании осмо-, волюмо-
и ионорегулирующей функции почек, так и к органическим веществам — глюкозе,
аминокислотам. Повышенная экскреция этих веществ может в условиях патологии
наблюдаться и при нормальной концентрации в крови, когда нарушена работа
клеток, реабсорбирующих то или иное профильтровавшееся вещество из канальцевой
жидкости в кровь.
|