В организме человека почки выполняют очень важные функции. Это главный , который занимается выработкой мочи. Это парный орган, но и с одной почкой человек может вести вполне нормальный образ жизни. Случалось даже такое, что у человека с рождения была одна или даже три почки. Но жизнь человека с одной почкой может оказаться довольно сложной, так как в таком случае появляется угроза приобретения инфекций.

Строение почек

У здорового человека должно быть две почки – правая и левая. По своей форме этот орган напоминает боб. Основной его функцией является мочевыделительная. Но кроме нее, почки исполняют и массу других действий.

Почки располагаются в районе поясницы. Но они не находятся на одном уровне, так как правая почка расположена ниже, чем левая. Все дело в том, что на той стороне находится печень, которая и не пускает почку вверх.

Но по размерам обе почки приблизительно равны, длиною около 12 сантиметров и толщиной 3-4 сантиметра. Ширина может составлять около 5 сантиметров, а вес – от 125 до 200 грамм. Правая почка может быть немного меньше левой.

Структуру почки составляет нефрон. Если человек здоров, то в его почке может находиться больше миллиона нефронов. Именно в этих единицах образуется такая жидкость, как . Структура нефрона следующая:

• Внутри каждого нефрона находиться почечное тельце;
• Внутри почечного тельца находятся клубки капилляров;
• Капилляры окружены капсулой из двух слоев;
• Внутри капсула выложена эпителием;
• Снаружи капсулу укрывают мембрана и канальцы.

Нефроны делятся на три вида. Их разновидности зависят от места нахождения канальцев и их структуры. Нефроны бывают таких видов:

• Интракортикальные
• Поверхностные
• Юкстамедуллярные.

В почке все время продолжается кровообращение. Кровь к этому органу поставляет артерия, которая в самом органе делится на артериолы. Они подносят кровь к каждому клубочку.
Моча образуется во время таких действий органа:

• На первом этапе жидкость и плазма крови фильтруются в клубочках.
• Моча, которая образовалась (первичная), собирается в специальных бочках, где из нее организм вбирает все питательные вещества.

Происходит канальцевая секреция, при которой все лишние вещества перемещаются в мочу.

Основные функции почек

Функция почек в организме человека не является единичной. Этот орган исполняет следующие функции:

• Выделительная
• Ионорегулирующая
• Эндокринная
• Осморегулирующая
• Метаболическая
• Функция творения крови
• Концентрационная.

На протяжении 24 часов почки прокачивают всю кровь, которая находится в организме. Этот процесс повторяется безграничное количество раз. На протяжении 60 секунд орган прокачивает около литра крови. Но почки одной прокачкой не ограничиваются. За это время они успевают выбрать с состава крови все вредные для человеческого организма вещества, среди которых токсины, микробы и другие шлаки.

После этого продукты распада попадают в плазму . После этого они уходят в мочеточники, откуда и попадают в мочевой пузырь. Вместе с мочой все вредные вещества оставляют организм человека.

Мочеточники обладают специальным клапаном, который исключает попадание токсинов в организм во второй раз. Это происходит из-за того, что клапан устроен таким образом, что открывается только в одну сторону.

Почки за сутки исполняют просто огромное количество работы. Они перекачивают свыше 1000 литров крови и притом успевают полностью ее очищать. А это очень важно, ведь кровь доходит до каждой клеточки человеческого организма и крайне нужно, чтобы она была чистой и не содержала в себе вредных средств.

Выделительная функция

Суть функции выделения состоит в том, что структура почек позволяет выводить из крови продукты распада и другие вредные вещества, использование которых в организме уже невозможное. Также орган выводит из организма такие вещества:

• Токсины (преимущественно аммиак)
• Излишнюю жидкость
• Минеральные соли
• Избыточное количество глюкозы или аминокислот.

Если эта функция придается изменениям, то в организме могут возникать разные патологические отклонения, что очень опасно для здоровья и полноценной жизни человека.

Гомеостатическая и метаболическая функции

Почки очень эффективно регулируют объем крови и межклеточной жидкости. В этом и проявляется их гомеостатическая функция. Они занимаются регуляцией равновесия ионов. Почки влияют на объем жидкости между клетками, регулируя ее ионное состояние.

Метаболическая функция почек проявляется в обмене веществ, а именно , углеводов и липидов. Также существует их непосредственное участие в таких процессах, как глюконеогенез (если человек голодает) или же расщепление пептидов и аминокислот.

Только в почках витамин D превращается в свою действенную форму D3. Такой витамин на первоначальной стадии попадает в организм посредством кожного холестерина, что вырабатывается под влиянием солнечных лучей.

Именно в почках происходит активный синтез белков. А уже этот элемент нужен всему организму для строения новых клеток.

Защитная и эндокринная функции

Почки – это еще и последний рубеж на защите организма. Их защитная функция помогает вывести из организма те вещества, которые могут ему повредить (алкоголь, наркотики, в том числе никотин, медикаменты).

Почки синтезируют такие вещества:

• Ренин – фермент, который занимается регуляцией количества крови в организме.
• Кальцитриол – гормон, который занимается контролем уровня кальция.
• Эритропоэтин – гормон, который вызывает синтез крови в костном мозге.
• Простогландины – вещество, которое контролирует артериальное давление.

Влияние на здоровье

Если наблюдается падение в работоспособности почек, то это может значить, что возникла какая-то патология. Такое состояние станет очень опасным для организма. В некоторых случаях может наблюдаться замедление процесса мочеобразования, что тянет за собой проблематичное выведение из организма токсических веществ и продуктов распада.

Почечная недостаточность может привести к нарушениям водно-солевого или же кислотно-щелочного баланса.
Причин этому может быть много. Вот лишь некоторые из них:

• Патологии в работе мочевыводящей системы.
• Появление воспаления.
• Существование болезней, которые поражают иммунную систему.
• Метаболическая дисфункция.
• , которые носят хронический характер.
• Заболевания сосудов.
• Наличие закупорки в путях мочевыделения.

Повреждение тканей почек разного рода токсинами (алкоголем, наркотическими веществами, длительным приемом лекарств).

Самые тяжелые случаи сопровождаются возможными закупорками в мочевыводящих путях, что не позволяет мочи выходить из организма природным путем. На следующем этапе может наблюдаться поражение органов.

Что происходит

Если около 80% процентов нефронов почек повреждены, то могут наблюдаться симптомы почечной недостаточности. И они могут иметь достаточно непредсказуемый и разнообразный характер.

На первых стадиях появляется полиурия (высокая чувствительность к переменам в еде).

На следующих этапах заболевания нарушается обмен кальция и фосфора, что практически парализует эффективную работу паращитовидных желез, приводит к образованию таких заболеваний, как остеофиброз и остеопороз.

Если повреждению поддалось очень много нефронов, то возникает дефицит белка. А из-за этого происходит дистрофия .
Метаболизм жиров и углеводов также страдает.

Происходят сбои в обмене жиров, что приводит к избытку атерогенных жиров в организме (и атеросклероза, как следствия).
Снижает свою эффективность процесс кровообращения.

Дисфункция в работе сердца и сосудистой системы начинает проявлять себя только тогда, когда в крови накапливается большое количество продуктов обмена белка, который токсичен.

Поддается поражению и нервная система, но ее симптоматика развивается постепенно. Сначала человека преследует усталость, быстрая утомляемость от работы. Потом может наблюдаться даже сопор или кома, как результат снижения когнитивной функции.

Очень часто, вследствие нарушений в работе почек, проявляется артериальная гипертензия, а точнее, ее злокачественная форма. Также можно наблюдать отеки, которые сначала появляются на лице возле глаз, а потом перемещаются на туловище.

Если нарушена защитная и выделительная функции, в организме накапливается очень много токсических веществ, которые влияют и на работу пищеварительной системы. Это проявляется в отсутствиях аппетита, снижении стрессоустойчивости системы пищеварения.

Профилактические действия

Почки страдают из-за хронических болезней, повышенного давления, лишних килограммов в весе. Они не переносят лекарств, которые сделаны на ненатуральной основе и гормональных контрацептивов. Функции этого органа нарушаются из-за малоподвижного образа жизни (из-за этого происходят нарушения в солевом и водном обмене), как следствие могут образоваться камни в .

Очень остро почки реагируют на отравление ядами, травматические шоки, разного рода инфекции и заболевания, которые связаны с непроходимостью мочевыводящих путей.

Для хорошего выполнения почками своих функций, в организм на день должно поступать не менее 2 литров воды (или жидкости в разных ее видах). Для поддержания тонуса этого органа можно пить зеленый чай, отваривать листья петрушки, употреблять морсы из клюквы или брусники. Можно пить просто чистую воду с лимоном или медом и это уже станет хорошим лекарством для почек.

Вышеперечисленные напитки не допускают образование камней и быстрее выводят мочу.

И наоборот, алкоголь и кофе негативно влияют на работу почек. Они разрушают ее клетки и ткани, обезвоживают организм. А если много пить минеральной воды, то в почках могут образоваться камни. Минеральную воду долго время можно употреблять только в лечебных целях и с позволения врача.

Важно осторожно относиться к соленой пище. Слишком большое количество соли в еде опасно для человека. Максимально возможное ее количество достигает 5 грамм, тогда как некоторые люди могут съедать и до 10 грамм.

Во время просмотра видео вы узнаете о функции почек.

Функциональность почек очень важна для правильной работы всего . Нарушение лишь одной из функций этого органа ведет к патологическим изменениям во всех системах человека.

(рис. 1). Они имеют бобовидную форму и расположены в забрюшинном пространстве на внутренней поверхности задней брюшной стенки по обе стороны от позвоночного столба. Масса каждой почки взрослого человека составляет около 150 г , а ее размер примерно соответствует сжатому кулаку. Снаружи почка покрыта плотной соединительнотканной капсулой, которая защищает нежные внутренние структуры органа. В ворота почки входит почечная артерия, из них выходят почечная вена, лимфатические сосуды и мочеточник, берущий начало от лоханки и выводящий из нее конечную мочу в мочевой пузырь. На продольном разрезе в ткани почки четко разграничиваются два слоя.

Рис. 1. Структура мочевыделительной системы: слова: почка и мочеточники (парные органы), мочевой пузырь, мочеиспускательный канал (с указанием микроскопического строения их стенок; ГМК — гладкомышечные клетки). В составе правой почки показана почечная лоханка (1), мозговое вещество (2) с пирамидами, открывающимися в чашечки чашек лоханки; корковое вещество почек (3); справа: основные функциональные элементы нефрона; А — юкстамедуллярный нефрон; Б — кортикальный (интракортикальный) нефрон; 1 — почечное тельце; 2 — проксимальный извитой каналец; 3 — петля Генле (состоящая из трех отделов: тонкой нисходящей части; тонкой восходящей части; толстой восходящей части); 4 — плотное пятно дистального канальца; 5 — дистальный извитой каналец; 6 соединительный каналец; 7- собирательный проток мозгового вещества почки.

Наружный слой , или корковое серо-красное вещество, почки имеет зернистый вид, так как оно образовано многочисленными микроскопическими структурами красного цвета — почечными тельцами. Внутренний слой , или мозговое вещество, почки состоит из 15-16 почечных пирамид, вершины которых (почечные сосочки) открываются в малые почечные чашечки (больших почечных чашек лоханки). В мозговом слое почки выделяют наружное и внутреннее мозговое вещество. Паренхиму почки составляют почечные канальцы, а строму — тонкие прослойки соединительной ткани, в которых проходят сосуды и нервы почек. Стенки чашечек, чашек, лоханок и мочеточников имеют сократительные элементы, способствующие продвижению мочи в мочевой пузырь, где она накапливается до момента его опорожнения.

Значение почек в организме человека

Почки выполняют ряд гомеостатических функций, и представление о них только как об органе выделения не отражает истинного их значения.

К функциям почек относится их участие в регуляции:

• объема крови и других жидкостей внутренней среды;
• постоянства осмотического давления крови;
• постоянства ионного состава жидкостей внутренней среды и ионного баланса организма;
• кислотно-щелочного равновесия;
• экскреции (выделения) конечных продуктов азотистого обмена (мочевины) и чужеродных веществ (антибиотиков);
• экскреции избытка органических веществ, поступивших с пищей или образовавшихся в ходе обмена веществ (глюкоза, аминокислоты);
• артериального давления;
• свертывания крови;
• стимуляции процесса образования эритроцитов (эритропоэза);
• секреции ферментов и биологически активных веществ (ренин, брадикинин, урокиназа)
• обмена белков, липидов и углеводов.

Функции почек

Функции почек многообразны и важны для жизнедеятельности организма.

Выделительная (экскреторная) функция — основная и наиболее известная функция почек. Она заключается в образовании мочи и удалении с ней из организма продуктов метаболизма белков (мочевины, солей аммония, креагинина, серной и фосфорной кислот), нуклеиновых кислот (мочевой кислоты); избытка воды, солей, питательных веществ (микро- и макроэлементов, витаминов, глюкозы); гормонов и их метаболитов; лекарственных и других экзогенных веществ.

Однако кроме экскреции почки выполняют в организме ряд других важных (невыделительных) функций.

Гомеостатическая функция почек тесно связана с выделительной и заключается в поддержании постоянства состава и свойств внутренней среды организма — гомеостаза. Почки участвуют в регуляции водного и электролитного баланса. Они поддерживают примерное равновесие между количеством многих выводимых из организма веществ и их поступлением в организм, или между количеством образующегося метаболита и его выведением (например, поступившей и выводимой из организма воды; поступивших и выводимых электролитов натрия, калия, хлора, фосфатов и др.). Тем самым в организме поддерживается водный, ионный и осмотический гомеостаз, состояние изоволюмии (относительное постоянство объемов циркулирующей крови, внеклеточной и внутриклеточной жидкости).

Путем выведения кислых или основных продуктов и регулирования буферных емкостей жидких сред организма, почки вместе с дыхательной системой обеспечивают поддержание кислотно-щелочного состояния и изогидрию. Почки являются единственным органом, выделяющим серную и фосфорную кислоты, образующиеся при обмене белков.

Участие в регуляции системного артериального давления крови - почкам принадлежит основная роль в механизмах долговременной регуляции АД крови через изменение выделения воды и натрия хлорида из организма. Посредством синтеза и секреции различного количества ренина и других факторов (простагландинов, брадикинина) почки принимают участие в механизмах быстрого регулирования АД крови.

Инкреторная функция почек - это их способность синтезировать и выделять в кровь ряд биологически активных веществ, необходимых для жизнедеятельности организма.

При снижении почечного кровотока и гипонатриемии в почках образуется ренин — фермент, под действием которого от а 2 -глобулина (ангиотензиногена) плазмы крови отщепляется пептид ангиотензин I — предшественник мощного сосудосуживающего вещества ангиотензина II.

В почках образуются брадикинин и простагландины (А 2 , Е 2), расширяющие сосуды и понижающие АД крови, фермент урокиназа, являющийся важной составной частью фибринолитической системы. Он активирует плазминоген, вызывающий фибринолиз.

При снижении в артериальной крови напряжения кислорода в почках образуется эритропоэтин — гормон, стимулирующий эритропоэз в красном костном мозге.

При недостаточном образовании эритропоэтина у больных с тяжелыми нефрологическими заболеваниями, с удаленными почками или в течение длительною времени проходящих процедуры гемодиализа часто развивается выраженная анемия.

В почках завершается образование активной формы витамина D 3 — кальцитриола, необходимого для абсорбции кальция и фосфатов из кишечника и их реабсорбции из первичной мочи, что обеспечивает достаточный уровень этих веществ в крови и их депонирование в костях. Таким образом, через синтез и выделение кальцитриола почки обеспечивают регуляцию поступления кальция и фосфатов в организм и в костную ткань.

Метаболическая функция почек заключается в их активном участии в метаболизме питательных веществ и прежде всего углеводов. Почки наряду с печенью являются органом, способным синтезировать глюкозу из других органических веществ (глюконеогенез) и выделять ее в кровь для нужд всего организма. В условиях голодания до 50% глюкозы может поступать в кровь из почек.

Почки принимают участие в обмене белков — расщеплении белков, реабсорбированных из вторичной мочи, образовании аминокислот (аргинина, аланина, серина и др.), ферментов (урокиназа, ренин) и гормонов (эритропоэтин, брадикинин) с их секрецией в кровь. В почках образуются важные компоненты клеточных мембран липидной и гликолипидной природы — фосфолипиды, фосфатидилинозитол, триацилглицеролы, глюкуроновая кислота и другие вещества, поступающие в кровь.

Особенности кровоснабжения и кровотока в почках

Кровоснабжение почек уникально по сравнению с другими органами.

• Большая удельная величина кровотока (на 0,4 % от массы тела, 25 % — от МОК)
• Высокая величина давления в клубочковых капиллярах (50-70 мм рт. ст.)
• Постоянство кровотока независимо от колебаний системного АД (феномен Остроумова — Бейлиса)
• Принцип двойной капиллярной сети (2 системы капилляров — клубочковая и околоканальцевая)
• Регионарные особенности в органе: соотношение корковое вещество: наружный слой мозгового вещества: внутренний слой -> 1:0,25:0,06
• Артериовенозная разница по О 2 невелика, но его потребление достаточно большое (55 мкмоль/мин. г)

Рис. Феномен Остроумова — Бейлиса

Феномен Остроумова — Бейлиса — механизм миогенной ауторегуляции, обеспечивающий постоянство почечного кровотока независимо от изменения системного артериального давления, благодаря которому величина почечного кровотока поддерживается на постоянном уровне.

Выделение. физиология почки

Механизмы мочеообразования

Канальцевая секреция и ее регуляция

Механизмы выведения мочи и мочеиспускания

Другие функции почек

Роль почек в регуляции артериального давления

Выделение. физиология почки

Выделение - это процесс освобождения организма от продуктов обмена, которые не могут использоваться организмом, чужеродных и токсических веществ, избытка воды, солей, органических соединений.

К органам выделения относятся почки, легкие, потовые железы, желудочно-кишечный тракт. Легкие выделяют углекислый газ, пары воды, некоторые летучие вещества: пары эфира, алкоголя. Слюнные железы, железы желудка и кишечника способны выделять тяжелые металлы при попадании их в организм, лекарственные вещества, например, салицилаты, чужеродные органические соединения; роль этих желез возрастает при снижении функции почки.

Особое место среди органов выделения занимает почка.

Почка является истинным органом выделения - благодаря ее деятельности происходит экскреция конечных продуктов азотистого обмена и чужеродных веществ: мочевины, мочевой кислоты, креатинина, аммиака.

Почка осуществляет экскрецию лекарственных и избытка органических веществ, поступивших с пищей или образовавшихся в ходе метаболизма, например, глюкозы, аминокислот.

Почка является одновременно и органом регуляции - за счет механизмов мочеобразования регулируются объемы циркулирующей крови, внутри - и внеклеточной воды, постоянство осмотического давления и ионного состава плазмы и других жидкостей организма, осуществляется регуляция кислотно-щелочного равновесия (КЩР).

За счет продукции биологически активных веществ и гормонов, почка участвует в регуляции системного артериального давления, эритропоэза, гемокоагуляции.

Механизмы мочеообразования

Моча образуется в почках из крови, причем почка относится к наиболее интенсивно кровоснабжаемым органам - ежеминутно через почку проходит 1/4 всего объема крови, выбрасываемой сердцем. Основной структурно-функциональной единицей почки, обеспечивающей образование мочи, является нефрон. В почке человека и многих млекопитающих содержится около 1,2 миллионов нефронов. Однако, не все нефроны работают в почке одновременно, существует определенная периодичность функционирования отдельных нефронов, когда часть из них функционирует, а другие нет. Эта периодичность обеспечивает надежность деятельности почки за счет функционального дублирования. В связи с этим важным показателем функциональной активности почки является масса действующих нефронов в конкретный момент времени.

Схема строения нефрона. - междолевая артерия, 2 - междолевая вена, 3 - дугообразная венула, 5 - междольковая артериола, 6 - междольковая венула, 7 - приносящая артериаола, 8 - выносящая артериола, 9 - сосудистый клубочек, 10 - проксимальный извитой каналец, 11 - прямой нисходящий сосуд, 12 - прямой восходящий сосуд, 13 - петля Генле, 14 - дистальный извитой каналец, 15 - собирательная трубочка.

Нефрон состоит из нескольких последовательно соединенных отделов, располагающихся в корковом и мозговом веществе почки.

1) Сосудистый клубочек . Снаружи клубочки покрыты двухслойной капсулой Боумена-Шумлянского.

2) Главный или проксимальный отдел канальцев, начинающийся от полости капсулы извитой частью, которая затем переходит в прямую часть канальца. Клетки проксимального отдела на апикальной мембране имеют щеточную каемку из микроворсин, покрытых гликокаликсом. Проксимальный отдел расположен в корковом веществе, где переходит в петлю Генле.

3) Тонкий нисходящий отдел петли Генле , спускающийся в мозговое вещество почки, где поворачивает на 180° и переходит в восходящую часть, являющуюся началом дистального отдела канальцев.

4) Дистальный отдел канальцев, состоящий из восходящей части, петли Генле или прямого отдела и извитой части. Дистальные извитые канальцы через короткий связующий отдел впадают в коре почек в следующий отдел нефрона - собирательные трубки.

5) Собирательные трубки спускаются из коры почек вглубь мозгового вещества, сливаются в выводные протоки, открывающиеся в полость лоханки.

По особенностям локализации клубочков в коре почек, строения канальцев и особенностям кровоснабжения различают три типа нефронов: суперфициальные, интракортикальные и юкстамедуллярные .

Суперфициальные нефроны имеют поверхностно расположенные в коре клубочки, наиболее короткую петлю Генле, их 20-30%. Интракортикальные нефроны, клубочки которых расположены в средней части коры почки, наиболее многочисленны (60-70%) и выполняют основную роль в процессах ультрафильтрации мочи. Юкстамедуллярных нефронов значительно меньше (10-15%), клубочки их расположены у границы коркового и мозгового вещества почки, выносящие артериолы шире приносящих, петли Генле самые длинные и спускаются почти до вершины сосочка пирамид.

Механизм мочеобразования складывается из трех основных процессов:

1) клубочковой ультрафильтрации из плазмы крови воды и низкомолекулярных компонентов с образованием первичной мочи;

2) канальцевой реабсорбции (обратного всасывания в кровь) воды и необходимых для организма веществ из первичной мочи;

3) канальцевой секреции ионов, органических веществ эндогенной и экзогенной природы.

Фильтрация - начальный и основной этап образования мочи. Фильтрация определяется, с одной стороны, величиной гидростатического давления, способствующего выходу жидкости из капилляра, а с другой стороны, величиной онкотического давления, создаваемого растворенными в плазме крупномолекулярными белками, которые препятствуют выходу жидкости из капилляров.

Эндотелиальные клетки капилляров клубочков приспособлены для процесса фильтрации - здесь имеются огромные поры диаметром до 40-100 нм, которые пропускают практически все крупные частицы крови, включая белки, за исключением форменных элементов крови - эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Основным барьером для фильтрации является базальная мембрана, которая отделяет эндотелиальные клетки капилляров от подоцитов.

Дополнительным фильтром служат подоциты - эпителиальные клетки висцерального листка капсулы. Между ножками этих клеток имеются диафрагмы, пронизанные порами. Вероятно, диаметр этих пор тоже не превышает 8 нм, и поры содержат анионы. Все это вместе приводит к тому, что в норме при обычном кровотоке проницаемость белка резко ограничена. Крупные молекулы белка закупоривают поры и за счет наличия на белках анионных зарядов не подпускают к порам более мелкие молекулы белка.

Итак, в процессе фильтрации вместе со 120-110 мл воды фильтруются все низкомолекулярные вещества, которые свободно проходят через фильтрационную поверхность, за исключением большей части белков и форменных элементов крови. Поэтому ультрафильтрат напоминает по концентрации веществ плазму.

Канальцевая реабсорбция и ее регуляция. Все ценные, необходимые вещества реабсорбируются в почечных канальцах. Так, натрий реабсорбируется на 99%, калий - на 90%, кальций - на 99%, магний - на 94%, хлор - на 99%, бикарбонаты - на 99%, фосфаты - на 90%, сульфаты - на 69%, глюкоза (если ее содержание не превышает норму) - на 100%, аминокислоты - на 90%, вода - на 99%, мочевина - на 53%. В итоге, объем конечной мочи достигает 1,0-1,5 л в сутки. Основная масса молекул реабсорбируется в проксимальном извитом канальце, и меньше - в петле Генле, в дистальном извитом канальце и собирательных трубках. Реабсорбция веществ осуществляется с участием различных механизмов, главным из которых является активный транспорт.

Проксимальная реабсорбция обеспечивает полное всасывание ряда веществ первичной мочи - глюкозы, белка, аминокислот и витаминов. В проксимальных отделах всасывается 2/3 профильтровавшихся воды и натрия, большие количества калия, хлора, бикарбоната, фосфата, а также мочевая кислота и мочевина. К концу проксимального отдела в его просвете остается только 1/3 объема ультрафильтрата.

Всасывание воды происходит пассивно, по градиенту осмотического давления и зависит от реабсорбции натрия и хлорида. Реабсорбция натрия в проксимальном отделе осуществляется как активным, так и пассивным транспортом. В начальном участке канальцев это активный процесс.

Проксимальная реабсорбция глюкозы и аминокислот осуществляется с помощью специальных переносчиков.

Малые количества профильтровавшегося белка практически полностью реабсорбируются в проксимальных канальцах с помощью пиноцитоза.

Дистальная реабсорбция ионов и воды по объему значительно меньше проксимальной. Однако, существенно меняясь под влиянием регулирующих воздействий, она определяет состав конечной мочи и способность почки выделять либо концентрированную, либо разведенную мочу (в зависимости от водного баланса организма). В дистальном отделе нефрона происходит активная реабсорбция натрия, хлора, калия, кальция, фосфатов. В собирательных трубочках, главным образом юкстамедуллярных нефронов, под влиянием вазопрессина повышается проницаемость стенки для мочевины и она, благодаря высокой концентрации в просвете канальца, пассивно диффундирует в окружающее интерстициальное пространство. Под влиянием вазопрессина стенка дистальных извитых канальцев и собирательных трубочек становится проницаемой и для воды .

Способность почки образовывать концентрированную или разведенную мочу обеспечивается деятельностью противоточно-множительной канальцевой системы почки, которая представлена параллельно расположенными коленами петли Генле и собирательными трубочками. Моча двигается в этих канальцах в противоположных направлениях (почему систему и назвали противоточной), а процессы транспорта веществ в одном колене системы усиливаются ("умножаются") за счет деятельности другого колена. Определяющую роль в работе противоточного механизма играет восходящее колено петли Генле, стенка которого непроницаема для воды, но активно реабсорбирует в окружающее интерстициальное пространство ионы натрия. В результате, интерстициальная жидкость становится гиперосмотичной по отношению к содержимому нисходящего колена петли и по направлению к вершине петли осмотическое давление в окружающей ткани растет. Стенка же нисходящего колена проницаема для воды, которая пассивно уходит из просвета в гиперосмотичный интерстиций. Таким образом, в нисходящем колене моча из-за всасывания воды становится все более и более гиперосмотичной, т.е. устанавливается осмотическое равновесие с интерстициальной жидкостью. В восходящем колене, из-за всасывания натрия, моча становится все менее осмотичной и в корковый отдел дистального канальца восходит уже гипотоничная моча. Однако ее количество из-за всасывания воды и солей в петле Генле существенно уменьшилось.

Инкреторная функция почек

В почках вырабатывается несколько биологически активных веществ, позволяющих рассматривать ее как инкреторный орган. Гранулярные клетки юкстагломерулярного аппарата выделяют в кровь ренин при уменьшении артериального давления в почке, снижении содержания натрия в организме, при переходе человека из горизонтального положения в вертикальное. Уровень выброса ренина из клеток в кровь изменяется и в зависимости от концентрации Na+ и С1- в области плотного пятна дистального канальца, обеспечивая регуляцию электролитного и клубочково-канальцевого баланса. Ренин синтезируется в гранулярных клетках юкстагломерулярного аппарата и представляет собой протеолитический фермент. В плазме крови он отщепляет от ангиотензиногена, находящегося главным образом во фракции α2-глобулина, физиологически неактивный пептид, состоящий из 10 аминокислот, - ангиотензин I. В плазме крови под влиянием ангиотензинпревращающего фермента от ангиотензина I отщепляются 2 аминокислоты, и он превращается в активное сосудосуживающее вещество ангиотензин II. Он повышает артериальное давление благодаря сужению артериальных сосудов, усиливает секрецию альдостерона, увеличивает чувство жажды, регулирует реабсорбцию натрия в дистальных отделах канальцев и собирательных трубках. Все перечисленные эффекты способствуют нормализации объема крови и артериального давления.

В почке синтезируется активатор плазминогена - урокиназа. В мозговом веществе почки образуются простагландины. Они участвуют, в частности, в регуляции почечного и общего кровотока, увеличивают выделение натрия с мочой, уменьшают чувствительность клеток канальцев к АДГ. Клетки почки извлекают из плазмы крови образующийся в печени прогормон - витамин D3 и превращают его в физиологически активный гормон - активные формы витамина D3. Этот стероид стимулирует образование кальцийсвязывающего белка в кишечнике, способствует освобождению кальция из костей, регулирует его реабсорбцию в почечных канальцах. Почка является местом продукции эритропоэтина, стимулирующего эритропоэз в костном мозге. В почке вырабатывается брадикинин, являющийся сильным вазодилататором.

Метаболическая функция почек

Почки участвуют в обмене белков, липидов и углеводов. Не следует смешивать понятия «метаболизм почек», т. е. процесс обмена веществ в их паренхиме, благодаря которому осуществляются все формы деятельности почек, и «метаболическая функция почек». Данная функция обусловлена участием почек в обеспечении постоянства концентрации в крови ряда физиологически значимых органических веществ. В почечных клубочках фильтруются низкомолекулярные белки, пептиды. Клетки проксимального отдела нефрона расщепляют их до аминокислот или дипептидов и транспортируют через базальную плазматическую мембрану в кровь. Это способствует восстановлению в организме фонда аминокислот, что важно при дефиците белков в рационе. При заболеваниях почек эта функция может нарушаться. Почки способны синтезировать глюкозу (глюконеогенез). При длительном голодании почки могут синтезировать до 50 % от общего количества глюкозы, образующейся в организме и поступающей в кровь. Почки являются местом синтеза фосфатидилинозита - необходимого компонента плазматических мембран. Для энерготрат почки могут использовать глюкозу или свободные жирные кислоты. При низком уровне глюкозы в крови клетки почки в большей степени расходуют жирные кислоты, при гипергликемии преимущественно расщепляется глюкоза. Значение почек в липидном обмене состоит в том, что свободные жирные кислоты могут в клетках почек включаться в состав триацилглицерина и фосфолипидов и в виде этих соединений поступать в кровь.

Принципы регуляции реабсорбции и секреции веществ в клетках почечных канальцев

Одной из особенностей работы почек является их способность к изменению в широком диапазоне интенсивности транспорта различных веществ: воды, электролитов и неэлектролитов. Это является непременным условием выполнения почкой ее основного назначения - стабилизации основных физических и химических показателей жидкостей внутренней среды. Широкий диапазон изменения скорости реабсорбции каждого из профильтровавшихся в просвет канальца веществ, необходимых для организма, требует существования соответствующих механизмов регуляции функций клеток. Действие гормонов и медиаторов, влияющих на транспорт ионов и воды, определяется изменением функций ионных или водных каналов, переносчиков, ионных насосов. Известно несколько вариантов биохимических механизмов, с помощью которых гормоны и медиаторы регулируют транспорт веществ клеткой нефрона. В одном случае происходит активирование генома и усиливается синтез специфических белков, ответственных за реализацию гормонального эффекта, в другом случае изменение проницаемости и работы насосов происходит без непосредственного участия генома.

Сравнение особенностей действия альдостерона и вазопрессина позволяет раскрыть сущность обоих вариантов регуляторных влияний. Альдостерон увеличивает реабсорбцию Na+ в клетках почечных канальцев. Из внеклеточной жидкости альдостерон проникает через базальную плазматическую мембрану в цитоплазму клетки, соединяется с рецептором, и образовавшийся комплекс поступает в ядро (рис. 12.11). В ядре стимулируется ДНК-зависимый синтез тРНК и активируется образование белков, необходимых для увеличения транспорта Na+. Альдостерон стимулирует синтез компонентов натриевого насоса (Na+, К+-АТФазы), ферментов цикла трикарбоновых кислот (Кребса) и натриевых каналов, по которым Na+ входит в клетку через апикальную мембрану из просвета канальца. В обычных, физиологических, условиях одним из факторов, ограничивающих реабсорбцию Na+, является проницаемость для Na+ апикальной плазматической мембраны. Возрастание числа натриевых каналов или времени их открытого состояния увеличивает вход Na в клетку, повышает содержание Na+ в ее цитоплазме и стимулирует активный перенос Na+ и клеточное дыхание.

Увеличение секреции К+ под влиянием альдостерона обусловлено возрастанием калиевой проницаемости апикальной мембраны и поступления К из клетки в просвет канальца. Усиление синтеза Na+, К+-АТФазы при действии альдостерона обеспечивает усиленное поступление К+ в клетку из внеклеточной жидкости и благоприятствует секреции К+.

Другой вариант механизма клеточного действия гормонов рассмотрим на примере АДГ (вазопрессин). Он взаимодействует со стороны внеклеточной жидкости с V2-рецептором, локализованным в базальной плазматической мембране клеток конечных частей дистального сегмента и собирательных трубок. При участии G-белков происходит активация фермента аденилатциклазы и из АТФ образуется 3",5"-АМФ (цАМФ), который стимулирует протеинкиназу А и встраивание водных каналов (аквапоринов) в апикальную мембрану. Это приводит к увеличению проницаемости для воды. В дальнейшем цАМФ разрушается фосфодиэстеразой и превращается в 3"5"-АМФ.

В почке образуются некоторые вещества, выделяемые с мочой (гиппуровая кислота, аммиак и др.), а также всасывающиеся в кровь (ренин, простагландины, глюкоза, об­разующаяся в почке, и др.). Гиппуровая кислота синтезируется в клетках канальцев из бензойной кислоты и гликокола. В опытах на изолированной почке было показано, что при введении в почечную артерию раствора бензойной кислоты и гликокола в моче по­является гиппуровая кислота. В клетках канальцев при дезаминировании аминокислот, главным образом глутамина, из аминогрупп образуется аммиак. Он поступает преимуще­ственно в мочу, но частично проникает через базальную плазматическую мембрану в кровь, и в почечной вене аммиака больше, чем в почечной артерии.

ОСМОТИЧЕСКОЕ РАЗВЕДЕНИЕ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ МОЧИ

Способностью к образованию мочи с большей осмотической концентрацией, чем кровь, обладают лишь почки теплокровных животных. Многие исследователи пытались разгадать физиологический механизм этого процесса, но лишь в начале 50-х годов XX века была обоснована гипотеза, согласно которой образование осмотически концент­рированной мочи связано с механизмом противоточно-поворотной множительной системы некоторых участков нефрона.

Принцип противоточного обмена достаточно широко распространен в природе и используется в технике. Механизм работы такой системы рассмотрим на примере кровеносных сосудов в конечностях арктических животных. Во избежание больших потерь тепла кровь в параллельно расположенных артериях и венах конечностей течет таким образом, что теплая артериальная кровь согревает охлажденную венозную кровь, движущуюся к сердцу (рис. 204). В стопу притекает артериальная кровь с низкой температурой, что резко уменьшает теплоотдачу. Здесь такая система функционирует только как противоточный обменник: в почке же она обладает множительным эффектом. Для лучшего понимания ее работы рассмотрим систему, состоящую из трех параллельно расположенных трубок. Трубки I и II дугообразно соединены на одном из концов (рис. 204, Б). Стенка, общая для обеих трубок, обладает способностью переносить соли, но она не пропускает воду. Когда в такую систему через вход 1 наливают жидкость с концентрацией 300 мосмоль/л и она не течет, то через некоторое время в результате транспорта солей в трубке I жидкость станет гипотонической, а в трубке II - гипертони­ческой. В том случае, когда жидкость течет по трубкам непрерывно, начинается кон­центрирование солей. На каждом горизонтальном уровне перепад их концентраций вследствие одиночного эффекта транспорта солей не может превышать 200 мосмоль/л, однако по длине трубки происходит умножение одиночных эффектов и система начинает работать как противоточная множительная система. Так как по ходу движения жидкости из нее извлекаются не только соль, но и некоторое количество воды, концентрация раствора все более повышается по мере приближения к изгибу петли. В трубке III регу-

300 300 300 300 зоо 300

200- 250" 300" 350" 400-

Рис. 205. Повышение концентрации (показано штриховкой увеличенной частоты) осмотически ак­тивных веществ в различных участках почки.

а - состояние антидиуреза; б - состояние водного диуреза. Широкими стрелками обозначено направление транспорта основных веществ, участвующих в осмотическом концентрировании; тонкими стрелками - дви­жение первичной и вторичной мочи.

лируется проницаемость стенок для воды; когда стенка начинает пропускать воду, объем жидкости в ней уменьшается. При этом вода идет в сторону большей осмотической концентрации. В результате этого растет концентрация жидкости в трубке III и умень­шается объем содержащейся в ней жидкости. Концентрация в ней веществ будет зави­сеть от ряда условий, в том числе от работы противоточной множительной системы трубок I и II. Как будет ясно из последующего изложения, работа почечных канальцев в процессе осмотического концентрирования мочи похожа на описанную модель.

В зависимости от состояния водного баланса организма почки выделяют разведен­ную или концентрированную мочу. В процессе осмотического концентрирования мочи в почке принимают участие все отделы канальцев, сосуды мозгового вещества, интер- стициальная ткань. Из 100 мл фильтрата, образовавшегося в клубочках, 2 /з его реаб­сорбируются к концу проксимального сегмента. Оставшаяся в канальцах жидкость содержит осмотически активные вещества в такой же концентрации, как и ультрафиль­трат плазмы крови, хотя и отличается от него по составу вследствие реабсорбции ряда веществ в предшествующих частях нефрона. Далее канальцевая жидкость переходит из коркового слоя почки в мозговое вещество - в нисходящий (тонкий) отдел петли нефрона (петля Генле) и движется до вершины почечного сосочка, где каналец изгиба­ется на 180°, и моча переходит в восходящий отдел петли, расположенный параллельно ее нисходящему отделу.

Функциональное значение различных отделов петли неоднозначно. Когда жидкость из проксимального отдела канальца поступает в тонкий нисходящий отдел петли неф­рона, она попадает в зону почки, в интерстициальной ткани которой концентрация осмотически активных веществ выше, чем в коре почки. Это повышение осмолярной концентрации в наружной зоне мозгового вещества обусловлено деятельностью толстого восходящего отдела петли нефрона. Его стенка непроницаема для воды, а клетки тран­спортируют ионы С1" и Na + в интерстициальную ткань. Стенка нисходящего отдела петли проницаема для воды, и поэтому вода всасывается из просвета канальца в окружа­ющую межуточную ткань почки по осмотическому градиенту, а осмотически активные вещества остаются в просвете этого отдела канальца.

Чем дальше от коры по продольной оси находится жидкость в нисходящем колене петли, тем выше ее осмолярная концентрация. В каждых соседних участках нисходя­щего отдела петли имеется лишь небольшое нарастание осмотического давления, но по длине петли осмолярная концентрация постепенно растет от 300 мосмоль/л почти до 1450 мосмоль/л. Иначе говоря, на вершине петли нефрона осмолярная концентрация жидкости возрастает в несколько раз и при этом объем ее уменьшается. При дальней­шем передвижении жидкости по восходящему отделу петли нефрона происходит реабсор­бция ионов С1" и Na + , вода остается в просвете канальца, поэтому в начальные части дистального извитого канальца всегда поступает гипотоническая жидкость, концентра­ция осмотически активных веществ в которой менее 200 мосмоль/л.

Из гипотонической жидкости по осмотическому градиенту реабсорбируется вода, осмолярная концентрация жидкости в этом отделе увеличивается, т. е. жидкость в про­свете канальца становится изоосмотической. Окончательное концентрирование мочи происходит в собирательных трубках; они расположены параллельно канальцам петли нефрона, в мозговом веществе почки. Как отмечалось выше, в интерстициальной жид­кости мозгового вещества почки возрастает осмолярная концентрация. Вследствие этого из жидкости собирательных трубок реабсорбируется вода и концентрация мочи в них увеличивается, уравновешиваясь со все повышающейся осмолярной концентрацией внутреннего мозгового вещества почки. В конечном счете выделяется гиперосмотическая моча, в которой максимальная концентрация осмотически активных веществ может быть равна осмолярной концентрации интерстициальной жидкости на вершине почечного сосочка (рис. 205).

В условиях дефицита воды в организме усиливается секреция антидиуретического гормона гипофиза (АДГ), что увеличивает проницаемость стенок конечных частей дистального сегмента и собирательных трубок для воды.

14 -Физиология человека

В отличие от наружной зоны мозгового вещества почки, где повышение осмолярности основано главным образом на транспорте хлоридов, увеличение осмолярной концентрации во внутренней зоне мозгового вещества почки зависит от нескольких механизмов. Особую роль в осмотическом концентрировании играет накопление мочевины. Стенки проксимального канальца проницаемы для мочевины. В этом отделе нефрона реабсорбируется до 50% профильтровавшейся мочевины. Однако при извлечении жидкости из извитого дистального канальца оказалось, что содержание мочевины даже несколько превышает ее количество, поступившее с фильтратом, и составляет около 110%. Было показано, что имеется система внутрипочечного кругооборота мочевины, которая участ­вует в осмотическом концентрировании мочи. В просвете собирательных трубок вследствие реаб­сорбции воды повышается концентрация мочевины, АДГ увеличивает проницаемость собирательных трубок в мозговом веществе не только для воды, но и для мочевины. Когда увеличивается проница­емость канальцевой стенки для мочевины, она диффундирует в мозговое вещество почки. Постоян­ное поступление во внутреннее мозговое вещество мочевины, ионов С1" и Na + , реабсорбируемых клетками тонкого восходящего отдела петли нефрона и собирательных трубок, обеспечивает повы­шение осмотической концентрации в мозговом веществе почки. Вслед за увеличением осмолярности окружающей собирательные трубки межуточной ткани возрастает и реабсорбция воды из них и повышается эффективность осморегулирующей функции почки. Изменение проницаемости канальцевой стенки для мочевины позволяет понять, почему очищение от мочевины уменьшается при снижении мочеотделения.

Прямые кровеносные сосуды мозгового вещества почки, подобно канальцам петли нефрона, также образуют противоточную систему, играющую очень важную роль в осмотическом концентри­ровании. Благодаря особенностям расположения прямых сосудов обеспечивается эффективное кровоснабжение мозгового вещества почки, но не происходит вымывания осмотически активных веществ, поскольку в крови прямых сосудов наблюдаются такие же изменения осмотической концен­трации, как и в тонком нисходящем отделе петли нефрона. При движении крови в ней постепенно возрастает осмотическая концентрация, а во время ее обратного движения к коре почки соли и дру­гие растворенные вещества, диффундирующие через сосудистую стенку, переходят в интерстици- альную ткань. Тем самым сохраняется градиент концентрации осмотически активных веществ, т. е. прямые сосуды функционируют как проти.воточная система. Скорость движения крови по прямым сосудам влияет на количество удаляемых из мозгового вещества ионов Na + , СГ и мочевины, участвующих в создании осмотического градиента, и отток реабсорбируемой воды.

При водной нагрузке относительная проксимальная реабсорбция ионов и воды не изменяется, и в дистальный отдел нефрона поступает такое же количество жидкости, как и без нагрузки. При этом стенка дистальных отделов почечных канальцев остается водонепроницаемой, а из протекающей мочи клетки продолжают реабсорбировать соли натрия; при этом выделяется гипотоническая моча, концентрация осмотически активных веществ в которой ниже 50 мосмоль/л. Проницаемость канальцев для мочевины низкая, и она экскретируется с мочой, не накапливаясь в мозговом веществе почки. Собиратель­ные трубки также обеспечивают реабсорбцию натрия, хлора и других ионов. Их основная функциональная особенность состоит в том, что реабсорбция веществ происходит в небольших количествах, но против наиболее значительного градиента, что обусловли­вает существенные различия концентрации ряда неорганических веществ в моче по сравнению с кровью.

■ Таким образом, деятельность петли нефрона, конечных частей дистального отдела собирательных трубок обусловливает способность почек человека при водной нарузке выделять большие объемы (до 900 мл/ч) разведенной, гипотонической мочи, а при дефиците воды в организме экскретировать мочи всего 10-12 мл/ч, в 4"/г раза осмоти­чески более концентрированной, чем кровь. Способность почки осмотически концентри­ровать мочу исключительно развита у некоторых пустынных грызунов, что позволяет им длительное время не пить воду.

Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 1017 | Нарушение авторских прав

| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |