Образование мочи
Моча образуется в почках из плазмы крови; ежеминутно через почки проходит 1/4 объема крови, выбрасываемой сердцем. Основной структурно-функциональной единицей почки, обеспечивающей образование мочи, является нефрон. В почке человека содержится около 1,2 млн нефронов. Нефрон состоит из нескольких последовательно соединенных отделов, располагающихся в корковом и мозговом веществе: сосудистого клубочка; главного, или проксимального, отдела канальца, тонкого нисходящего отдела петли Генле, дистального отдела канальца и собирательной трубочки.
Механизм мочеобразования складывается из трех основных процессов: 1) клубочковой фильтрации 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.
Процесс клубочковой ультрафильтрации осуществляется под влиянием физико-химических и биологических факторов через структуры гломерулярного фильтра, находящегося на пути выхода жидкости из просвета капилляров клубочка в полость капсулы. Гломерулярный фильтр состоит из трех слоев: эндотелия капилляров, базальной мембраны и эпителия висцерального листка капсулы или подоцитов.
К биологическим факторам обеспечения фильтрации относятся активность подоцитов, которые, сокращаясь и расслабляясь, действуют как микронасосы, откачивающие фильтрат в полость капсулы, а также сокращение и расслабление мезангиальных клеток, изменяющих тем самым площадь поверхности клубочкового фильтра.
Физико-химические факторы обеспечения фильтрации — отрицательный заряд структур фильтра и фильтрационное давление, являющееся основной причиной фильтрационного процесса.
Фильтрационное давление (ФД) — это сила, обеспечивающая движение жидкости с растворенными в ней веществами из плазмы крови капилляров клубочка в просвет капсулы, она создается гидростатическим давлением крови в капилляре клубочка. Препятствующие фильтрации силы — онкотическое давление белков плазмы крови (так как белки почти не проходят через фильтр) и давление жидкости (первичной мочи) в полости клубочка. Гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка примерно в 2 раза выше, чем в капиллярах других тканей, и составляет 65–70 мм рт. ст. Онкотическое давление белков плазмы 25–30 мм рт. ст., первичной мочи в капсуле — 15–20 мм рт. ст., а ФД — около 20 мм рт. ст.
Основной количественной характеристикой процесса фильтрации является скорость клубочковой фильтрации (СКФ) — объем ультрафильтрата или первичной мочи, образующейся в почках в единицу времени. СКФ зависит от нескольких факторов: 1) от объема крови (точнее плазмы), проходящей через кору почек в единицу времени; 2) фильтрационного давления; 3) фильтрационной поверхности; 4) числа действующих нефронов.
СКФ в физиологических условиях поддерживается на довольно постоянном уровне, составляя в норме у мужчин около 125 мл/мин, а у женщин — 110 мл/мин.
Канальцевая реабсорбция — процесс обратного всасывания воды и веществ, профильтровавшихся в клубочках. В зависимости от отдела канальцев, где он происходит, различают проксимальную и дистальную реабсорбцию; в зависимости от механизма транспорта выделяют пассивную, первично и вторично активную реабсорбцию.
Проксимальная реабсорбция обеспечивает полное всасывание ряда веществ из первичной мочи — глюкозы, белка, аминокислот и витаминов, 2/3 профильтровавшихся воды и натрия, больших количеств калин, двухвалентных катионов, хлора, бикарбоната, фосфата, мочевой кислоты, мочевины и др.
Проксимальная реабсорбция глюкозы и аминокислот осуществляется с помощью специальных переносчиков, которые одновременно связывают и переносят натрий. При определенной концентрации глюкозы может произойти полная загрузка всех молекул переносчиков, и глюкоза уже не сможет всасываться обратно в кровь. Максимальная загрузка молекул канальцевых переносчиков при определенной концентрации вещества в первичной моче и, соответственно, в крови характеризуется понятием «максимальный канальцевый транспорт веществ». Величине максимального канальцевого транспорта соответствует более старое понятие «почечный порог выведения», т. е. та концентрация вещества в крови и в первичной моче, при которой оно уже не может быть полностью реабсорбиро-вано в канальцах и появляется в конечной моче. Вещества, для которых может быть найден порог выведения, называются пороговыми. Типичным примером служит глюкоза, полностью всасывающаяся из первичной мочи при концентрации в плазме крови ниже 10 ммоль/л (180 мг/дцл) и появляющаяся в конечной моче (полностью не реабсорбируется) при содержании в крови выше 10 ммоль/л. То есть порог выведения для глюкозы — концентрация 10 ммоль/л.
Вещества, которые в канальцах не реабсорбируются (инулин, маннитол) или реабсорбируются мало и выделяются пропорционально накоплению в крови (мочевина, сульфаты и др.), называются непороговыми.
Дистальная реабсорбция ионов и воды по объему существенно меньше проксимальной, но, существенно меняясь под влиянием регулирующих воздействий, она определяет состав конечной мочи и способность почки выделять концентрированную или разбавленную мочу. В дистальном отделе нефрона активно реабсорбируется натрий. Хотя здесь всасывается около 10 % его профильтровавшегося количества, этот процесс обеспечивает выраженное уменьшение его концентрации в моче и, напротив, повышение содержания в интерстициальной жидкости, что создает значительный градиент осмотического давления между мочой и интерстицием.
Анионы хлора всасываются преимущественно пассивно вслед за Na+. Секреция в мочу Н+ эпителием дистальных канальцев связана с реабсорбцией Na+. Активно всасываются в этом отделе ионы калия, кальция и фосфаты.
Канальцевой секрецией называют активный транспорт в мочу веществ, содержащихся в крови или образуемых непосредственно в клетках канальцевого эпителия (аммиак). Секреция обычно осуществляется против концентрационного или электрохимического градиента с затратой энергии. Из крови секретируются ионы калия, ионы водорода, органические кислоты и основания эндогенного происхождения, а также поступившие в организм чужеродные вещества. Для ряда ксенобиотиков скорость и интенсивность канальцевой секреции значительно превышает скорость клубочковой фильтрации. Способностью к секреции обладают клетки эпителия как проксимального, так и дистального отделов канальца. Клетки проксимальных отделов секретируют органические соединения с помощью специальных переносчиков. Секреция протонов, в основном, осуществляется в проксимальных канальцах. Однако дистальная их секреция играет основную роль в регуляции кислотноосновного равновесия в организме. Калий секретируется в дистальных канальцах и собирательных трубочках, аммиак — в проксимальном и дистальном отделах.
Процесс секреции некоторых соединений в проксимальных канальцах идет настолько интенсивно, что они удаляются из крови за одно ее прохождение через корковое вещество почек. Например, парааминогиппуровая кислота, рентгеноконтрастные вещества. Определяя клиренс этих веществ, можно рассчитать объем плазмы крови, проходящей в единицу времени через кору почек, или величину эффективного (участвующего в мочеобразовании) почечного плазмотока.
Экскреторная функция почек состоит в выделении из внутренней среды организма с помощью процессов мочеобразования конечных и промежуточных продуктов обмена (метаболитов), экзогенных веществ, а также избытка воды, минеральных и органических веществ. Особое значение при этом имеет выделение продуктов азотистого обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.), протонов, индола, фенола, гуанидина, аминов, кетонов. Нарушение экскреторной функции почек ведет к накоплению этих веществ в крови и вызывает развитие токсического состояния, называемого уремией.
