Функции почек

Функции почек

Функции почек многообразны, при этом часть из них связана с процессами выделения (Выделительная функция почек), в которых почки играют ведущую роль, другая же часть может быть названа Hевыделительными функциями почек.

Экскретируя из внутренней среды чужеродные и вредные веще­ства, почки выполняют защитную функцию.

Выде­ляют следующие Функции почек:

1. Экскреторную,

2. Гомеостатическую,

3. Метаболическую,

4. Инкреторную,

5. Защитную.

 

Почки участвуют в регуляции:

1) Водного баланса организма (табл. 12.1) и, соответственно, объ­емов вне- и внутриклеточных водных пространств, поскольку ме­няют количество  выводимой с  мочой воды;

2) Ионного баланса и состава жидкостей внутренней среды путем избирательного  изменения экскреции ионов с  мочой;

3) Постоянства   осмотического   давления   жидкостей   внутренней среды,  за счет изменения  количества  выводимых  осмотически  ак­тивных веществ  (солей,  мочевины,  глюкозы и др.);

4) Кислотно-основного баланса,  путем изменения экскреции во­ дородных ионов,  нелетучих кислот и  оснований  (глава 13).

5) Метаболизма белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и других  органических соединений,
во-первых,   за   счет   изменений экскреции продуктов метаболизма и избытка соединений, поступив­ших с пищей или образовавшихся в организме,
во-вторых,  благо­даря собственной метаболической функции (синтез аммиака и мо­чевины, новообразование глюкозы, гидролиз белков и липидов, син­тез  ферментов,  простаноидов  и т.п.);

6) Циркуляторного гомеостазиса, путем регуляции обмена электролитов, объема циркулирующей крови, внутренней секреции гормо­ нов, регулирующих функции сердечно-сосудистой системы ренина, кальцитриола и др. (глава 5), а также экскретируя другие гумораль­ ные  регуляторы  системы кровообращения;

7) Эритропоэза, за  счет  внутренней  секреции  эритропоэтина — гуморального регулятора эритрона  (глава 6);

8) Гемостаза, путем образования гуморальных регуляторов сверты­вания крови и фибринолиза  (урокиназы,  тромбопластина,  тромбоксана и простациклина) и участвуя в обмене физиологических анти­коагулянтов (гепарина).

Выделительная функция почек

Основной функцией по­чек, обеспечивающей ведущую роль в выделительной системе орга­низма,  является  образование и  выделение мочи.

Основная структурно-функци­ональная единица почек – Нефрон

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.

Нефрон состоит из нескольких последовательно соединенных от­делов (рис. 12.1), располагающихся в корковом и мозговом веществе почки.

1. Сосудистый клубочек или мальпигиевое тельце

Сосудистый клубочек или мальпигиевое тельце, находится в корковом веществе, имеет около 50 капиллярных петель, связанных друг с другом и подвешенных как на брыжейке с помощью мезангия, состоящего из волокнистых структур и мезангиальных клеток. Снаружи клубочки покрыты двухслойной капсулой Боумена- Шумлянского. Висцеральный листок капсулы покрывает капилляры клубочка и состоит из эпителиальных отростчатых клеток — подоцитов. Отростки подоцитов (большие и малые), называемые педикулами, покрывают всю поверхность капилляров, тесно переплетаясь друг с другом и оставляя межпедикулярные пространства не более 30 нм. Пространства заполнены фибриллярными структурами, образующими щелевую диафрагму, формирующую решетку или сито с диаметром пор около 10 нм. Наружный или париетальный листок капсулы состоит из базальной мембраны, покрытой кубическими эпителиаль­ными клетками, переходящими в эпителий канальцев. Между двумя листками капсулы, расположенными наподобие чаши, имеется щель или полость капсулы, переходящая в просвет главного или прокси­мального  отдела канальцев.

2. Главный или проксимальный  отдел  канальцев

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

Тонкий нисходящий отдел петли Генле, который покрыт плос­кими клетками со щелевидными пространствами в цитоплазме ши­риной  до   7   нм,   спускающийся   в   мозговое   вещество   почки,   где поворачивает на  180° и переходит в восходящую часть, являющуюся началом дистального отдела канальцев.

4. Дистальный отдел канальцев

Дистальный отдел канальцев, состоящий из восходящей части петли Генле или прямого отдела и извитой части. Восходящая часть покрыта клетками,  напоминающими клетки проксимального  отдела, но  лишенными   щеточной  каемки.   Извитая  часть  дистального  ка­нальца вновь располагается в коре почки,  подходит к клубочку и обязательно соприкасается   с   его   полюсом   между   приносящей   и выносящей артериолами.  Здесь эпителий канальца становится ци­линдрическим,  ядра клеток гиперхромными,  этот участок выглядит темным, плотным, что и дало ему название macula densa — плотное пятно. Поскольку непрерывная базальная мембрана здесь отсутствует и клетки эпителия канальца имеют тесный контакт с гранулирован­ ными миоэпителиоидными клетками артериолы клубочка, плотное пятно относят к юкстагломеруллярному аппарату почки. Дистальные извитые канальцы через короткий связующий отдел впадают в коре почек в следующий отдел нефрона  — собирательные  трубки.

5. Собирательные трубки

Собирательные трубки спускаются из коры почек вглубь моз­гового  вещества,   где  их  эпителий  из  кубического  становится  ци­линдрическим. Темные цилиндрические эпителиальные клетки дистальных отделов собирательных трубок богаты  карбангидразой и обеспечивают секрецию ионов водорода. В глубине мозгового веще­ства в области вершин пирамид собирательные трубки сливаются в выводные протоки,  открывающиеся в полость лоханки.

Типы нефронов

По особенностям локализации клубочков в коре почек, строения канальцев и особенностям кровоснабжения различают три типа нефронов: суперфициальные, интракортикальные и юкстамедуллярные (рис. 12.1).

Морфологические особенности интракортикальных (I) и юкстамедуллярных (II) нефронов.
Рис.12.1. Морфологические особенности интракортикальных (I) и юкстамедуллярных (II) нефронов.

1 — междолевая артерия,
2 — междолевая вена,
3 — дугообразная венула,
4— 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.

Суперфициальные нефроны имеют поверхностно расположенные в коре клубочки, наиболее короткую петлю Генле, их 20-30%.

Интра-кортикальные нефроны, клубочки которых расположены в средней части коры почки, наиболее многочисленны (60-70%) и выполняют основную роль в процессах ультрафильтрации мочи. Диаметр их приносящей артериолы больше, чем у выносящей, ветви последней дают густую сеть капилляров в корковом и мозговом веществе.

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.

Выно­сящие артериолы образуют прямые капиллярные нисходящие и вос­ходящие сосуды, идущие в глубину мозгового вещества параллельно петлям Генле. Юкстамедуллярные нефроны играют ведущую роль в процессах концентрирования  и разведения  мочи.

Механизм мочеобразования

Механизм мочеобразования складывается из трех основных про­цессов:

1) Клубочковой фильтрации (Клубочковой ультрафильтрации) из плазмы крови воды и низкомолекулярных компонентов с образованием первичной мочи; ( См. 12.3.1. Клубочковая фильтрация )

2) Канальцевой реабсорбции (обратного всасывания в кровь) воды и необходимых для организма веществ из первичной мочи;( См. 12.3.2. Канальцевая реабсорбция и ее регуляция )

3) Каналь­цевой секреции ионов, органических веществ эндогенной и экзо­генной природы. ( См. 12.3.3. Канальцевая секреция и ее регуляция )

Состав и свойства конечной мочи

В сутки у че­ловека образуется и выделяется от 0,7 до 2 л мочи. Эта величина носит название суточного диуреза и зависит от количества выпитой жидкости, т.к. здоровым человеком выделяется 65-80% ее объема с мочой. Основное количество мочи образуется днем, тогда как ночью оно составляет не более половины дневного объема. Удельный вес мочи колеблется в широком диапазоне — от 1005 до 1025, обратно пропорционально объему принятой жидкости и образовавшейся мочи. Реакция суточной мочи обычно слегка кислая, однако рН колеблется в зависимости от характера питания. При растительной пище моча приобретает щелочную реакцию, а при белковой — становится более кислой. Моча обычно прозрачна, но имеет небольшой осадок, полу­чаемый при центрифугировании и состоящий из малого количества эритроцитов, лейкоцитов и эпителиальных клеток. В осадке мочи, собранной за 12 ночных часов, содержится от 0 до 400 000 эритро­цитов, от 300 000 до 1,8 миллионов лейкоцитов. Здесь также могут присутствовать кристаллы мочевой кислоты, уратов и оксалата кальция (в кислой моче) или кристаллы мочекислого аммония, фосфорнокис­лого и углекислого кальция (в щелочной моче).  Белок и глюкоза в конечной моче практически отсутствуют, содержание аминокислот не превышает 0,5 г за сутки. Поскольку в канальцах нефрона происходит обратное всасывание основной части профильтровавшейся воды, солей и других веществ, то выделяется их с мочой от 45% (мочевина) до 0,04% (бикарбонат) от профильтровавшегося количества. Однако, за счет всасывания воды и процессов концентрирования мочи, а также секреции в канальцах, содержание в конечной моче ряда веществ превышает их концентрацию в плазме крови: мочевины в 67 раз, калия в 7, сульфатов в 90, фосфатов в 16 раз. В небольших коли­чествах в мочу поступают производные продуктов гниения белков в кишечнике — индола, скатола, фенола. В моче содержится широкий спектр органических кислот, небольшие концентрации витаминов (кро­ме жирорастворимых), биогенные амины и их метаболиты, стероидные гормоны и их метаболиты, ферменты и пигменты, определяющие цвет мочи. С мочой в разных концентрациях, зависящих от ее количества, выделяются практически все неорганические катионы и анионы, в том числе и широкий спектр  микроэлементов.

Механизмы выведения мочи и мочеиспускания

Образовавшаяся в структурах нефрона моча поступает в почечные лоханки. По мере их заполнения и растяжения достигается порог раздражения механорецепторов, приводящий к рефлекторному сокра­щению мускулатуры лоханки и раскрытию мочеточника. За счет пе­ристальтических сокращений их гладкой мускулатуры моча поступает в мочевой пузырь. Гладкие мышцы лоханки и мочеточников обладают значительной степенью автоматии, в связи с чем их перистальтика вызывается растяжением объемом поступающей мочи.

Заполняющая мочевой пузырь моча по мере накопления начинает растягивать его стенки, но при этом напряжение стенок пузыря не повышается до определенной величины растяжения, обычно соответ­ствующей объему мочи в пузыре около 400 мл. Появление напряже­ния стенки мочевого пузыря вызывает, позывы к мочеиспусканию, так как раздражение механорецепторов ведет к поступлению афферентной информации в крестцовые отделы спинного мозга и формированию сложного рефлекторного акта. В этом акте участвуют не только спинальные, но и расположенные в головном мозге центральные струк­туры, позволяющие осуществлять произвольную задержку мочеиспус­кания или его начало, а также обеспечивающие сенсорно-эмоци­ональную реакцию. Акт мочеиспускания реализуется благодаря тому, что эфферентные импульсы из спинального центра по парасимпати­ческим нервным волокнам достигают мочевого пузыря и мочеиспус­кательного канала, одновременно обеспечивая сокращение гладкой мышцы стенки мочевого пузыря и расслабление двух сфинктеров — шейки мочевого пузыря и мочеиспускательного канала.

Экскреторная функция почек

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 и физиологически ценных минеральных и органических соединений. Особое значение имеет при этом выделение продуктов азотистого метаболизма (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.), Н-ионов, индолов, фенолов, гуанидинов, аминов и ацетоновых тел.. Это важно не только потому, что их экскреция осуществляется пре­имущественно почками, но и ввиду того, что накопление этих ве­ществ в крови при нарушении экскреторной функции почек ведет к развитию токсического состояния, называемого уремией. Уремия (мочекровие) — патологическое состояние, обусловленное задержкой в крови продуктов азотистого обмена, ацидозом, нарушениями вод­но-электролитного и осмотического гомеостазиса из-за недостаточ­ности почечных функций. Уремия проявляется снижением возбуди­мости нервной системы вплоть до потери сознания (кома), рас­стройствами внешнего и тканевого дыхания, кровообращения, сни­жением температуры тела; может вести к летальному исходу. Мно­гие проявления уремии можно получить в эксперименте, удалив у животных обе почки. Компенсаторное усиление функции других органов выделения не в состоянии при этом предотвратить развитие уремии. При удалении же одной почки, уремическое состояние не формируется, т.к. нефроны оставшейся почки не только усиливают свою функцию, но начинает увеличиваться масса и число функци­онирующих нефронов. Это ведет к значительному повышению клубочковой фильтрации, активации канальцевой реабсорбции и секре­ции,  компенсирующих функции отсутствующей почки.

Принципы искусственного внепочечного очищения крови

При почечной недостаточности и формировании состояния уремии возникает необходимость искусственного дополнительного внепочечного очищения крови от накапливающихся в крови метаболитов. По аналогии с происходящим в клубочках переносе веществ через полу­непроницаемую мембрану (диализ) методы искусственного очищения получили название внепочечного гемодиализа. Существует два методи­ческих подхода для гемодиализа: экстракорпоральный («искусственная почка») и интракорпоральный или перитонеальный гемодиализ.

Все многочисленные варианты аппарата «искусственная почка» со­стоят из полунепроницаемой мембраны (обычно гидратцеллюлозной), с одной стороны которой течет кровь, а с другой стороны — диали-зирующий (солевой) раствор, обычно содержащий меньшие, чем в крови концентрации натрия. В зависимости от содержания в крови ионов Са, Mg, К и кислотно-щелочного состояния в диализирующий раствор вводят больше или меньше солей этих ионов, а также бикар­бонат для коррекции ацидоза. Повышая давление крови над мембра­ной или объемную скорость кровотока, либо снижая давление диализирующей жидкости под мембраной, увеличивают скорость ультра­фильтрации через мембрану, т.е. скорость искусственного гемодиализа.

Перитонеальный гемодиализ основан на том, что брюшина явля­ется естественной полунепроницаемой мембраной и при промыва­нии брюшинной полости солевыми растворами происходит процесс диализа. Перенос веществ через брюшину происходит медленнее, чем при экстракорпоральном гемодиализе, но спектр удаляемых из внутренней среды  метаболитов шире.

При резких нарушениях функций обеих или единственной почки искусственный гемодиализ является лишь этапом подготовки к транс­плантации почки. Пересаженная почка, при отсутствии явлений им­мунологической несовместимости и отторжения, эффективно функци­онирует многие годы. Способность пересаженной почки концентриро­вать и разводить мочу, менять экскрецию ионов в зависимости от состояния водно-солевого баланса в организме, свидетельствует о ведущей роли гуморальных механизмов в регуляции функций почек.

II. Невыделительная функция почек

Метаболическая функция почек

Метаболическая функция почек состоит в обеспечении гомеостазиса обменных процессов в организ­ме, поддержании во внутренней среде определенного уровня и со­става компонентов метаболизма. При этом участие почки в процес­сах обмена веществ в организме обеспечивается не только экскре­цией субстратов и метаболитов, но и протекающими в ней биохи­мическими процессами. Почка метаболизирует фильтрующиеся с мочой пептиды малой молекулярной массы и денатурированные белки, возвращая в кровь аминокислоты и поддерживая в крови уровень этих пептидов, в том числе и гормонов. Ткань почки об­ладает способностью к новообразованию глюкозы — глюконеогенезу, причем в расчете на единицу массы органа эта способность у почки выше, чем в печени. При длительном голодании примерно по­ловина поступающей в кровь глюкозы образуется почками. Почка является основным органом окислительного катаболизма инозитола, здесь синтезируются важный компонент клеточных мембран фосфатидилинозитол, глюкуроновая кислота, триацил-глицерины и фосфолипиды, поступающие в кровоток, а также простагландины  и  кинины.

Роль почек в регуляции артериального давления

Почки уча­ствуют в регуляции артериального давления благодаря нескольким механизмам.

1. В почках образуется ренин, являющийся (глава 5) частью ре­нин-ангиотензин-альдостероновой  системы  (РААС),  которая  обеспечивает регуляцию тонуса кровеносных сосудов, поддержание ба­ланса натрия в организме и объема циркулирующей крови, актива­цию адренергических механизмов регуляции насосной функции серд­ца  и  сосудистого  тонуса.   Уменьшение  уровня  давления  крови  в приносящей артериоле клубочка, повышение симпатического тонуса и  концентрации  натрия  в   моче  дистального  канальца  активирует секрецию ренина,  что с помощью ангиотензина-II и альдостерона способствует нормализации сниженной величины артериального дав­ ления. Неадекватно избыточная секреция ренина и активация РААС может быть причиной повышенного артериального давления.

2. Почка экскретирует большинство гормональных и физиологически активных веществ, обладающих выраженными сердечно-сосу­дистыми эффектами. За счет изменений экскреции поддерживается оптимальный уровень в крови гуморальных регуляторов артериаль­ного давления.

3. В почке образуются вещества депрессорного действия, т.е. снижающие   тонус   сосудов  и  артериальное  давление   —   нейтральный депрессорный липид мозгового вещества, простагландины, кинины и др. Их образование получило название » антигипертензивной» функции почек, поскольку ее нарушение может приводить к артериаль­ ной гипертензии.

4. Почка экскретирует воду и электролиты,  а их содержание  в крови, вне- и внутриклеточной среде является важным для поддер­жания уровня артериального давления.  Степень задержки натрия и воды   во  внутренней  среде   меняет  объем  циркулирующей  крови. Однако, большую роль играет содержание натрия, калия и кальцияво вне- и внутриклеточной среде, поскольку оно определяет сокра­тимость миокарда и сосудистый тонус, а также реактивность сердца и сосудов к регуляторным нейро-гуморальным влияниям.

5. Одним из  факторов  участия  почек  в  регуляции  артериального давления является механизм «давление-диурез». Повышение артериального давления  ведет к  увеличению диуреза,   за счет потери  кровью большого объема жидкости уменьшается объем циркулирующей крови и нормализуется артериальное давление. Напротив, падение давления крови вызывает снижение мочеобразования, задержку воды, повыше­ние объема крови и восстановление уровня давления. Сдвиги фильтрационного давления и СКФ при этом не играют значимой роли из-за   мощной  ауторегуляции  клубочкового  кровотока,  поддерживающей его неизменным при широком диапазоне колебаний уровня артери­ального давления.  Однако, при повышенном артериальном давлении ускоряется кровоток по прямым сосудам мозгового вещества почки и происходит «вымывание» осмотического градиента натрия и мочевины, что снижает реабсорбцию воды и приводит к ослаблению способности почки  концентрировать  мочу.   Ее  выделяется  значительно  больше и объем циркулирующей крови уменьшается. При снижении артериаль­ного давления кровоток в мозговом веществе замедляется, осмотичес­кий градиент  интерстиция растет,  повышается  обратное  всасывание воды и пополнение    объема циркулирующей крови, в результате чего восстанавливается  и артериальное  давление.   Еще  большее  значение имеет повышение  реабсорбции натрия при снижении артериального давления или натриурез при повышенном давлении крови, что задер­живает или выводит натрий из внеклеточной и внутриклеточной среды и тем самым меняет возбудимость и сократимость миокарда, сосудис­тый тонус, адренореактивность сердца и сосудов.

Иисус Христос объявил: Я есмь Путь, и Истина, и Жизнь. Кто же Он на самом деле ?

Жив ли Христос? Воскрес ли Христос из мертвых? Исследователи изучают факты

РЕКЛАМА