реакций, связанных с перераспределением воды в организме. Первые из них связаны с использованием резервной воды из депо. Вода начинает переходить в кровь по осмотическому градиенту из межтканевой жидкости, а также в межтканевую из внутриклеточной. При снижении осмотического давления плазмы крови направленность процессов меняется на противоположную.
Помимо включения внутренних механизмов, происходит активация внешнего механизма саморегуляции путем формирования мотивации жажды. При увеличении осмотического давления крови активируются центральные осморецепторы супраоптического ядра гипоталамуса —- центра жажды. Сухость слизистой оболочки полости рта и глотки усиливает возбуждение, поступающее в кору головного мозга, формируя субъективное чувство жажды. Мотивация жажды активирует программы поведенческих реакций, направленных на поиск и прием воды, что приводит к быстрому возвращению константы осмотического давления к нормальному уровню.
Водное насыщение происходит в две фазы.
•Фаза сенсорного насыщения связана с выходом в кровь депонированной воды при раздражении принимаемой водой рецепторов слизистой оболочки полости рта и глотки.
•Фаза истинного, или метаболического, насыщения обусловлена всасыванием принятой воды в тонкой кишке и поступления ее в кровь.
Уровень секреции АДГ зависит не только от возбуждений, идущих от осмо- и натрийрецепторов, но и от волюмрецепторов, реагирующих на изменение объема внутрисосудистой и внеклеточной жидкости. Например, при увеличении кровенаполнения левого предсердия активируются низкопороговые волюмрецепторы. Импульсы возбуждения от них поступают в ЦНС по афферентным волокнам блуждающих нервов, что приводит к угнетению секреции АДГ, уменьшению реабсорбции воды и увеличению мочеотделения.
Помимо этого, растяжение стенки предсердий стимулирует образование и выделение предсердного натрийуретического пептида. Стимуляция его образования происходит также при:
•увеличении содержания в крови Na+ и АДГ;
•стойком увеличении давления крови в аорте;
•увеличении тонуса блуждающих нервов.
Влияния натрийуретического пептида на функции организма многообразны. Его эффекты в отношении мочеобразования связаны в основном с воздействием на клетки канальцевого эпителия и сосуды почки. Это проявляется в нескольких эффектах:
5 0 7
•увеличении в конечной моче содержания Na+ (увеличение натрийуреза), что связано с тормозящим действием пептида на секрецию альдостерона, от которого зависит реабсорбция натрия в дистальных канальцах;
•увеличении объема конечной мочи вследствие увеличения скорости фильтрации в клубочках из-за расширения приносящих артериол и снижения реабсорбции воды в канальцах, так как снижается осмотическое давление
интерстициальной жидкости в связи с уменьшением реабсорбции Na+;
•уменьшении секреции ренина клетками юкстагломерулярного комплекса (ЮГА) почек;
•увеличении выделения с мочой СГ, Mg2+ и Са2+.
Существенную роль в стабилизации осмотического давления плазмы крови играют антинатрийуретические механизмы. Их активация связана с увеличением секреции ренина клетками юкстагломерулярного аппарата почки. Ренин стимулирует секрецию альдостерона клетками, клубочковой зоны коры надпочечников, который активирует реабсорбцию Na+ в дистальных отделах нефрона и собирательных трубках путем увеличения синтеза молекул белков — натриевых каналов и встраивания их в апикальную мембрану эпителиальных клеток. Это предотвращает не только избыточное выведение Na+, но и воды, что обеспечивает восстановление и сохранение объема жидкости в организме. Альдостерон уменьшает реабсорбцию Са2+ и Mg2+ в проксимальных отделах канальцев. Увеличение секреции К связано с увеличением проницаемости мембран эпителиальных клеток для этих ионов.
13.5.2. Участие почек в регуляции кислотно-основного состояния
Поддержание и регуляция КОС осуществляются благодаря буферным системам и нормальной деятельности органов дыхания, регулирующих выделение С02 , а также почек, способных по мере необходимости выводить из организма кислоты и основания. Реакция мочи устанавливается в дистальном отделе нефрона. Реакция ультрафильтрата и мочи в проксимальных канальцах слабоосновная (рН 7,4), однако рН конечной мочи в зависимости от потребностей организма может колебаться в пределах 4,4—8,0. В процессе метаболизма клетки почечного эпителия в нормальных условиях выделяют много кислых продуктов, чем и объясняется тот факт, что конечная моча у человека имеет кислую реакцию. Важную роль в обеспечении КОС играют катионы металлов и, в частности,
508
Na+. Почки сберегают катионы, обменивая их на Н+, который выделяется эпителием дистального отдела нефрона.
Замещение Na+ ионами Н+ ведет к образованию свободных кислот, кислых солей, которые выделяются с мочой при
сдвиге КОС в кислую сторону. В дистальных отделах нефро-
на действует не только Na+—Н+, но и Na+—К+-обмен. Ионы К+ и Н+ конкурируют за обмен на Na+. Количество Н+ и К+,
секретируемых и экскретируемых в обмен на Na+, зависит от
соотношения между содержанием этих ионов в клетках. При ацидозе или недостаточности К+ секреция Н+ в дистальных отделах нефрона в ответ на реабсорбцию Na+ увеличивается, а К+ снижается. Кислотность мочи возрастает. При относительном преобладании К+ наблюдается обратная картина.
Вместе с тем скорость секреции как Н+, так и К+ изменяется пропорционально интенсивности реабсорбции Na+ в дистальных канальцах. При увеличении реабсорбции Na+ возрастает и секреция почками Н+ и К+. При уменьшении скорости реабсорбции Na+ уменьшается секреция К+ и Н+ и выделение их с мочой.
Н+-ионы могут выделяться с мочой и в соединении с
азотом в виде NH4+, который образуется во всех канальце-
вых клетках. Главным источником аммиака служит глута-
мин, являющийся продуктом белкового обмена. В водном
растворе аммиак находится в равновесии с ионами аммо-
ния: NH3 + Н+ = NH4+. Скорость выведения NH4+ возрас-
тает при сдвиге реакции мочи в кислую сторону. Посколь- |
||||
ку при экскреции |
каждого |
иона |
NH4+ |
удаляется Н+, их |
при определенном |
значении |
рН |
мочи |
тем больше, чем |
выше содержание в моче аммония. В состоянии хронического ацидоза скорость образования NH4+ и его экскреции могут увеличиваться в 10 раз, однако даже в условиях очень тяжелого хронического ацидоза рН мочи не может снижаться ниже 4,5.
13.5.3.Инкреторная функция почек
Почки рассматривают как важный инкреторный орган, так как в них вырабатывается ряд физиологически активных веществ, влияющих на другие органы и ткани, а также на функциональные структуры самих почек.
Инкреторная функция почек связана с функцией гранулярных клеток юкстагломерулярного аппарата (ЮГА), секретирующих ренин. Клетки ЮГА расположены у входа в клубочек между приносящей и выносящей артериолами и частью стенки дистального канальца. В него входят гранулярные клетки приносящей артериолы, клетки плотного пятна дистального канальца и специальные клетки, которые контак-
509
тируют с обеими группами клеток. Гранулярные клетки ЮГА секретируют ренин, который является протеолитическим ферментом.
•К увеличению секреции ренина приводят:
—уменьшение давления крови в приносящей артериоле клубочка и, следовательно, уменьшение степени растяжения ее стенки;
—увеличение концентрации Na+ в моче дистального канальца;
—увеличение симпатических влияний на гранулярные клетки ЮГА, в мембране которых имеются бета-адрено- рецепторы.
•К уменьшению секреции ренина приводят:
—выделение натрийуретического атриопептида;
—увеличение степени растяжения стенки приносящей артериолы клубочка.
Поступая в кровь, ренин превращает ангиотензиноген в малоактивный пептид — ангиотензин I. Ангиотензин I под влиянием ангиотензинпревращающего фермента кининазы-2 превращается в ангиотензин II. Ангиотензин II повышает тонус системных и почечных артериальных сосудов, стимулирует активность симпатической нервной системы, повышает сократимость миокарда, ослабляет клубочковую фильтрацию, способствует формированию мотивации жажды и снижению диуреза, стимулирует образование альдостерона и реабсорбцию натрия.
В эпителиальных клетках проксимальных канальцев почки образуется наиболее важный метаболит витамина D 1,25-ди- гидроксихолекалъциферол [l,25(OH)-2D3•]. Этот гормон стимулирует образование в эпителиальных клетках кишечника кальцийсвязывающих и кальцийтранспортных белков, необходимых для всасывания Са2+. Он увеличивает также реабсорбцию этих веществ и в почках. Витамин D3 стимулирует функцию остеобластов и, следовательно, рост и минерализацию костей. Кроме того, через активизацию транспорта Са2+ в клетках разных тканей, в том числе и зубов, он может влиять на их функции.
В перитубулярных клетках почек образуется гормон эритропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов путем ускорения деления клеток-предшественниц и синтеза гемоглобина. Кроме того, он увеличивает кровоток в эритропоэтической ткани костного мозга, что сопровождается увеличением выхода в кровь ретикулоцитов из его синусоидов.
Кроме основных биологически активных веществ ренина, кальцитриола, эритропоэтина, в почках образуются так называемые кинины, которые являются сильными вазодилататора-
510
ми, участвующими в регуляции почечного кровотока и выделения натрия.
В мозговом веществе почки синтезируются простагландины, в том числе простагландин Е2 (медуллин), под влиянием которого увеличивается почечный кровоток и выделение Na+ без изменения клубочковой фильтрации. Он также уменьшает чувствительность клеток канальцев к АДГ.
Почки играют определенную роль в процессах свертывания крови. В них синтезируются активатор плазминогена урокиназа и другие вещества, участвующие в этом процессе. Фибринолитическая активность крови, взятой в почечной вене, значительно выше, чем в почечной артерии.
13.5.4.Метаболическая функция почек
Прежде всего следует разграничить понятия «метаболизм почки» и «метаболическая функция почки». Метаболизм почки — это процессы обмена веществ в почке, которые обеспечивают выполнение ее функций. Метаболическая же функция почек связана с поддержанием в жидкостях внутренней среды постоянного уровня белков, углеводов и липидов.
Через мембрану клубочка не проходят альбумины и глобулины, мол. масса которых больше 60 кД, но свободно фильтруются низкомолекулярные белки, пептиды. Клетки проксимального канальца нефрона путем пиноцитоза захватывают и затем расщепляют их с помощью лизосомальных ферментов до аминокислот, которые через базальную плазматическую мембрану транспортируются во внеклеточную жидкость, а затем в кровь, что пополняет ее фонд аминокислот. Расщепляя низкомолекулярные и измененные белки, почки освобождают организм и от биологически активных веществ.
В почках имеется активная система образования глюкозы. При длительном голодании в почках синтезируется примерно половина общего количества глюкозы, поступающей в кровь. Для этого используются органические кислоты. Превращая их в глюкозу (химически нейтральное вещество), почки тем самым способствуют увеличению рН крови. При алкалозе синтез глюкозы из кислых субстратов снижается.
Участие почек в обмене липидов связано со способностью эпителия почек извлекать свободные жирные кислоты из межтканевой жидкости. Эти кислоты в плазме связаны с альбуминами и поэтому не фильтруются. Свободные жирные кислоты включаются в состав триацилглицеридов и фосфолипидов, которые играют важную роль в выполнении различных транспортных функций как в почках, так и в других органах.
511