противления почечных сосудов, например во время эмоционального стресса, при кровопотере, болевом синдроме;
•увеличивают фильтрацию атриопептиды, прогестерон, глюкокортикоиды, окситоцин, паратиреоидный гормон, гормоны щитовидной железы; уменьшают — вазопрессин, норадреналин, эндотенин, тромбоксан А2, ангиотензин II;
•количество функционирующих клубочков: из всех имеющихся в обычных условиях лишь 50—85 % находятся в активном состоянии; количество «активных» клубочков изменяется под влиянием процессов, связанных с нарушением водно-электролитного баланса, изменением рН, введением сосудоактивных веществ. Например, вдыха-
ние С02 , раздражение чревного нерва ведет к снижению числа «активных» клубочков до 5 %. Введение кофеина, напротив, заставляет функционировать все клубочки; количество функционирующих нефронов увеличивается при усилении почечного кровотока, например при физической нагрузке, стрессе;
•величина давления ультрафильтрата в капсуле клубочка: при затруднении оттока мочи вследствие образования мочевых камней или песчинок давление внутри почечных канальцев увеличивается. Когда сумма капсулярного и онкотического давления становится больше гидростатического, фильтрация полностью прекращается. Уменьшение канальцевого давления может быть связано с повышением реабсорбции, в результате чего фильтрация возрастает;
•проницаемость капилляров клубочка: при некоторых заболеваниях почек проницаемость капилляров настолько повышается, что через клубочковый фильтр проходят белки и форменные элементы крови.
•К внепочечным факторам относятся:
• величина кровяного давления в магистральных сосудах — аорте, почечной артерии. Фильтрация зависит не столько от величины системного АД, сколько от фильтрационного, т.е. от разности гидростатического, онкотического и капсулярного давления. Своеобразное строение системы кровообращения почки, особенно ее клубочков, позволяет при низких значениях систолического АД поддерживать высокий тонус приносящих сосудов, создавая тем самым необходимое гидростатическое давление и обеспечивая процесс фильтрации.
•Анурия, возникающая при низком АД, еще не указывает на прекращение фильтрации, так как процесс мочеобразования при этом может сохраняться. В таких случаях
497
наряду с фильтрацией в канальцевой системе наблюдается резко выраженная реабсорбция. Прекращение фильтрации происходит лишь в тех случаях, когда противодействующие силы в клубочках уравновешены;
•скорость почечного кровотока нередко может снижаться под влиянием нервных и гуморальных факторов, напри-
мер при физической нагрузке, под влиянием гормонов мозгового слоя надпочечников или ангиотензина;
• величина онкотического давления крови, которое зависит от количества и качества общего белка плазмы и соотношения белковых фракций;
•функциональное состояние других выделительных органов:
активность потовых желез, дыхания, ЖКТ;
•степень гидратации тканей (количество воды в тканях).
Состав фильтрата. Состав клубочкового фильтрата зависит прежде всего от проницаемости клубочковой мембраны. Он близок по составу к плазме с той лишь разницей, что в нем отсутствуют липиды, а белки находятся в очень незначительном количестве. Процесс фильтрации белков зависит от их мол. массы, размеров, структуры молекул, заряда и гидрофильности. В норме через клубочковую мембрану проходят соединения с мол. массой ниже 70 ООО. К этому значению близка мол. масса гемоглобина и альбуминов, поэтому, например, при гемолизе гемоглобин появляется в моче. В то же время глобулины, имеющие мол. массу 165 ООО и выше, не проникают через клубочковый фильтр. Все низкомолекулярные соединения — натрий, калий, хлориды, фосфаты, глюкоза, креатинин, мочевина, мочевая кислота и др. содержатся в первичной моче в тех же количествах, что и в плазме крови; рН, электропроводность провизорной мочи и плазмы одинаковы, однако часть положительных ионов удерживается от диффузии белками плазмы.
Канальцевая реабсорбция. Под реабсорбцией понимают обратное всасывание воды и других веществ, необходимых организму, из первичной мочи во внутреннюю среду организма — межтканевую жидкость, лимфу, кровь. Водовыделительная функция почки сводится не столько к выделению воды, сколько к ее сбережению в организме в необходимых для него количествах. Эта функция почки обеспечивает постоянство водного баланса организма, соотношение вне- и внутриклеточной жидкостей, стабильность их осмотического давления за счет регулирования объема выделяемой мочи и содержания растворенных в ней веществ. В процессе концентрации почка создает мочу с более высоким осмотическим давлением, чем осмотическое давление плазмы крови. Это связано с тем, что вода реабсорбируется в больших количествах, нежели осмотически активные вещества. Из 150—180 л
498
первичной мочи образуется и выделяется во внешнюю среду 1,0—1,5 л вторичной мочи. Остальная часть фильтрата реабсорбируется в канальцах и собирательных трубках. В процессе реабсорбции вода и вещества из просвета канальцев через люминальную (апикальную) мембрану, обращенную к просвету почечного канальца, поступают в цитоплазму клеток эпителия, затем через базолатеральную мембрану выносятся из клеток эпителия в интерстициальное пространство, после чего поступают в околоканальцевые капилляры.
Для характеристики реабсорбции различных веществ в почечных канальцах имеет значение представление о пороге выведения, т.е. той концентрации вещества в крови, при которой оно не может быть полностью реабсорбировано и появляется в конечной моче. Практически все вещества, имеющие важное значение для организма, имеют порог выведения; их называют пороговыми. Примером порогового вещества является глюкоза: она полностью реабсорбируется, если ее
концентрация в плазме крови меньше или равна 10 ммоль/л. При увеличении концентрации глюкозы в крови сверх указанной величины определенная ее часть выделяется с мочой (глюкозурия).
Наличие порога реабсорбции определяется количеством переносчиков для данного вещества в мембране клеток. Неполная реабсорбция и выведение какого-либо вещества с мочой происходит при связывании всех молекул переносчика (насыщении) переносимым субстратом.
Непороговые вещества полностью выделяются с мочой при любой их концентрации в крови. Примером таких веществ является полисахарид инулин.
Обратное всасывание различных веществ осуществляется за счет активного и пассивного транспорта. Активно осуществляется перенос ионов Na+ и К+. Вторичноактивным транспортом реабсорбируются глюкоза и аминокислоты.
За счет пассивного транспорта реабсорбируются вода, С02 , мочевина, хлориды.
Реабсорбция веществ в различных отделах нефрона неодинакова. В проксимальном сегменте нефрона из ультрафильтрата в обычных условиях полностью реабсорбируются глюкоза, аминокислоты, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество Na+ и СГ и многие другие вещества. В последующих отделах нефрона реабсорбируются в основном Na+, СГ и вода (рис. 13.3).
Большое значение в реабсорбции Na+ и воды, а также в
концентрировании мочи имеет работа поворотно-противоточ- ной системы, главным функциональным элементом которой является петля нефрона. Эпителий восходящего колена петли Генле почти непроницаем для воды; эпителий нисходящего колена пропускает воду.
499
Ввосходящем отделе петли Генле осуществляется активная реабсорбция Na+ и СГ, что повышает осмотическое давление межклеточной жидкости. Концентрационный градиент между жидкостью нисходящего отдела и межклеточной жидкостью, окружающей этот отдел нефрона, увеличивается, что вызывает переход воды из фильтрата нисходящего отдела петли Генле
вмежклеточную жидкость и далее — в кровь. В петле нефрона реабсорбируются большое количество воды, Na+ и СГ. Таким образом, в проксимальном отделе канальцевого аппарата большая часть воды ультрафильтрата всасывается обратно в кровь. Этот процесс называют проксимальной (обязательной)
реабсорбцией, так как вода обязательно следует за активно реабсорбируемыми веществами: натрием, глюкозой, фосфатами, хлоридами, бикарбонатами и пр.
Вдистальных отделах канальцев и собирательных трубках осуществляется дальнейшая реабсорбция воды, Na+, К+ и других веществ.
Реабсорбция воды в дистальных отделах нефрона происходит отдельно от натрия и называется факультативной. Переход воды в этих участках нефрона происходит через специальные водные каналы (водные поры) и регулируется эндокринной и нервной системами. Водный канал представлен транспортными белками — аквапоринами (AQP). У человека и других млекопитающих обнаружены 11 видов AQP. Они избирательно транспортируют воду через биологические мембраны из крови во внутреннюю среду органов. Некоторые аквапорины могут проводить воду в обратном направлении. В структуре нефрона описано 4 типа аквапоринов (рис. 13.4). Первый из них (AQP1) имеется в мембране проксимального канальца. Работа AQP2 полностью зависит от действия антидиуретического гормона (АДГ), а аквапорины 3-го и 4-го типов являются АДГ-независимыми. AQP3 и AQP4 располагаются на базолатеральных мембранах и свободно пропускают воду в интерстициальное пространство. АДГ взаимодействует с V2-рецепторами базальной цитоплазматической мембраны клеток почечного эпителия преимущественно в дистальных канальцах и собирательных трубках. При участии G-белков происходит активация фермента аденилатциклазы, и из АТФ образуется циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), который стимулирует протеинкиназу А и встраивание водных каналов в апикальную мембрану (рис. 13.5).
Протеинкиназа А является также регулятором синтеза белка AQP2 в ядре клеток эпителия. В отсутствие АДГ AQP2 подвергаются интернализации — поглощению внутрь клеток водного канала путем эндоцитоза. В клетке они доступны новому циклу активации, транспорта и встраивания в мембрану или подвергаются разрушению. Дефекты аквапоринов приводят к патологии многих органов, в том числе и почек.
5 0 1