А. Вандер

ФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК

Перевод с английского

под редакцией академика Ю. В. Наточина

Санкт-Петербург

Москва • Харьков • Минск

2000

А. Вандер

ФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК

Перевод с английского

канд. мед, наук Г. А. Лаписа

под общей редакцией академика Ю. В. Наточит

Главный редактор, Заведующий редакцией Научный редактор Литературный редактор Художественный редактор Корректоры Дизайн и верстка

В. В. Усманов

П. В. Ааесов

Ю. В. Наточин

Т. П. Ульянова

В. Б. Шимкевич

А. К. Крытова, Н. В. Солнцева

М. И. Прохорцов

ББК 56.9 УДК 612.46 Вандер А.

В17 Физиология почек. — СПб: Издательство «Питер», 2000. — 256 с. 18ВН 5-314-00031-8

Перед вами пятое издание замечательного американского пособия по клинической физиологии почек. Книга содержит более 70 схем и рисунков, а также великолепную подборку тестов для само­подготовки.

Книга предназначена не только для студентов и аспирантов, но и специалистов-физиологов, а также клиницистов.

© 1995,1991,1985,1980,1975 Ьу МсОгаш-НШ, !пс..

© Перевод на русский язык, Г. А. Лапис, 2000

© Серия, оформление, Издательство «Питер», 2000

Права на издание получены по соглашению с МсОгаш-НШ, !пс.

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и

какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав.

13ВЫ 5-314-00031-8 IЗВN 0-07-067009-9 (англ.)

Издательство «Питер». 196105. С.-Петербург, ул. Благодатная, 67.

Лицензия ЛР М 066333 от 23.02.99. Подшкаво к печати 15.06.99. Формат 70x100 уц. Усл. п. л. 24. Тираж 5000. Заказ № 600.

Отпечатано с готовых диапозитивов в ордена Трудового Красного Знамени ГП «Техническая книга»

Министерства Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций

198005. Санкт-Петербург. Измайловский пр.. 29

Оглавление

Предисловие к русскому изданию 9

Предисловие....., 11

1 Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в почке....... 15

Цели …....... 15

Функции. 16

Анатомия почек и мочевыводящей системы 18

Нефрон …..... 21

Почечное (мальпигиево) тельце ….. ………... 21

Каналец ……........ 23

Кровоснабжение нефронов 26

Типы нефронов 28

Гетерогенность нефронов 28

Юкстагломерулярный аппарат 28

Иннервация почек ….. 29

Введение в основные процессы мочеобраэования ….. …. 29

Гломерулярная фильтрация 29

Канальцевая реабсорбция и канальцевая секреция 31

Обмен веществ в канальцах 35

Внутрипочечные химические мессенджеры. 35

Методы, применяемые в изучении физиологии почек 37

Примечания 37

2 Почечный кровоток и клубочковая фильтрация 39

Цели 39

Кровоток, сосудистое сопротивление и давление в почках 41

Гломерулярная фильтрация.. 42

Образование гломерулярного фильтрата 42

Факторы, определяющие скорость клубочковой фильтрации 43

К{ 46

рос...........46

рвс 49

Пес...... 49

Среднее артериальное давление и саморегуляция 50

Почечная симпатическая иннервация 55

Рефлексы с участием почечных симпатических нервов……... 56

Ангиотензин II. 58

Регуляция секреции ренина..... 58

Внутрипочечные барорецепторы 58

Масulа densа 59

Почечные симпатические нервы 60

Ангиотензин II …… 61

Приспособительное значение увеличенной продукции ренина 61

Простагландины....... 62

Другие факторы.. 63

Примечания.. 65

3 Почечный клиренс 69

Цели.. 69

Определение скорости клубочковой фильтрации 70

Определение клиренса :....... 72

Основная формула для определения клиренса 74

Количественное определение канальцевой реабсорбции и секреции

с использованием методики клиренса 76

Концентрация креатинина и мочевины в плазме как показатель динамики

скорости клубочковой фильтрации 77

Примечания 79

4 Основные механизмы канальцевой реабсорбции и секреции 81

Цели 81

Классификация механизмов транспорта 82

Диффузия 82

Облегченная диффузия 82

Первично активный транспорт 83

Вторично активный транспорт (контранспорт и антипорт) 83

Эндоцитоз.83

Перенос веществ вместе с растворителем 84

Механизмы транспорта, участвующие в реабсорбции. 84

Поступление жидкости в перитубулярные капилляры 89

Максимальный канальцевый транспорт 90

Механизмы транспорта, участвующие в канальцевой секреции 92

Двунаправленный транспорт... 93

Регуляция деятельности мембранных каналов и переносчиков 96

«Разделение труда» в канальцах 97

Примечания.... 98

5 Выделение почками органических веществ 99

Цели 99

Активная проксимальная реабсорбция органических питательных веществ:

глюкозы, аминокислоты и пр 100

Белки и пептиды '. 101

Мочевина 102

Активная проксимальная секреция органических анионов 103

Ураты 104

Активная проксимальная секреция органических катионов 105

Пассивная реабсорбция или секреция слабых органических кислот

и оснований 106

Примечания 109

6 Основные почечные процессы, касающиеся транспорта натрия, хлора и воды. 110

Цели........ 110

Общие положения 113

Реабсорбция натрия 113

Реабсорбция хлора 115

Реабсорбция воды 115

Отдельные канальцевые сегменты 119

Проксимальный каналец 119

Петля Генле …………………………………………………….123

Дистальный извитой каналец и система собирательной трубки........ 123

Концентрирование мочи: противоточно-множительная система мозгового

слоя..... 126

Роль мочевины интерстициальной жидкости в содержании мочевины

в собирательной трубке ….. 131

Противоточный обмен: vаsа rесtа. 133

Резюме..... 134

Примечания 136

7 Регуляция экскреций натрия и воды: поддержание постоянства объема

плазмы и ее осмолярности 138

Цели.................... 138

Регуляция скорости клубочковой фильтрации в результате изменений

содержания натрия в организме и объема внеклеточной жидкости........................................................................ 142

Регуляция канальцевой реабсорбции натрия..........................144

Клубочково-канальцевый баланс 145

Альдостеоон ….. 146

Регуляция секреции альдостерона 147

Действие факторов Старлинга в перитубулярных капиллярах и роль

почечного интерстициального гидростатического давления 148

Прямые канальцевые эффекты симпатических нервов почек 151

Прямые канальцевые эффекты ангиотензина II 152

Прессорный натрийурез 152

Предсердный натрийуретическйй фактор (ПНФ) …… 153

Антидиуретический гормон 153

Другие гормоны 154

Заключительные замечания о регуляции экскреции натрия................ 155

Патологическая задержка натрия....................... 155

Регуляция экскреции воды……..:.................. 158

Роль барорецепторов в регуляции секреции АДГ 158 '

Роль осморецепторов в регуляции секреции АДГ. 160

Жажда и потребность в соли 162

Выводы о физиологических эффектах ангиотензина II.......... 164

Примечания 166

8 Участие почки в регуляции баланса калия 169

Цели 169

Регуляция распределения калия в организме 170

Основные почечные механизмы..... 171

Механизм секреции калия в корковой части собирательной трубки 174

Гомеостатическая регуляция секреции калия в корковой части

собирательной трубки 175

Зависимость между секрецией калия и поступлением жидкости

в корковую часть собирательной трубки 177

Влияние диуретиков. 179

АДГ и водный диурез................................. 181

Влияние изменений кислотно-основного равновесия на секрецию калия.... ……………………………………………………………...181

Примечания 183

9 Регуляция почкой баланса ионов водорода 185

Цели 185

Экскреция бикарбоната 190

Фильтрация и реабсорбция бикарбоната 190

Секреция бикарбоната 194

8

Поступление вновь образованных ионов бикарбоната в кровь (почечная

экскреция ионов водорода) 195

Секреция ионов водорода и их экскреция с буферами мочи 195

Фосфаты и органические кислоты в роли буферов 197

Качественное описание взаимодействия реабсорбции бикарбоната и экскреции ионов водорода с небикарбонатными буферами. ………………………..198

Катаболизм глютамина и экскреция иона NН4+. 199

Количественная оценка участия почки в компенсации

кислотно-основного состояния 201

Роль почки в компенсации нарушений кислотно-основного гомеостаза 202

Регуляция метаболизма глютамина в почке и экскреции NН4+ 202

Регуляция канальцевой секреции ионов водорода 203

Регуляция секреции бикарбоната 205

Специальные" формы расстройств кислотно-основного равновесия 205

Участие почки в компенсации дыхательного ацидоза и алкалоза... 205
Участие почки в компенсации метаболического ацидоза и

алкалоза 206

Факторы, стимулирующие почки вызывать или поддерживать

метаболический алкалоз... 207

Влияние уменьшения объема внеклеточной жидкости 208

Влияние дефицита хлора 208

Влияние избытка альдостерона и дефицита калия 209

Примечания.... 209

10 Регуляция обмена кальция и фосфора 214

Цели.... 214

Локализация эффекторов гомеостаза кальция 215

Желудочно-кишечный тракт 216

Почки... 216

Кость 218

Гормональная регуляция обмена кальция 218

Паратгормон 218

1,25-дигидроксивитамин D3 220

Кальцитонин 221

Другие гормоны 221

Общая характеристика судьбы фосфатов в почке 222

Примечания 223

Вопросы для изучения 225

Приложение А

Таблица 1. Общая характеристика реабсорбции и секреции веществ

в основных сегментах канальцев 241

Таблица 2. Основные функции различных типов клеток собирательной

трубки 242

Приложение Б

Группы диуретиков. …. …. 243

Список рекомендуемой литературы.. 244

Предисловие к русскому изданию

Одной из тенденций развития науки в XX в. стала ее дифференциация. Оче­видный и исключительный прогресс науки сопровождался углублением знаний об окружающем нас мире, появлением новых наук. Мы стали свидетелями не предсказанного даже авторами научно-фантастических романов проникновения в понимание природы живого и обусловленных этим успехов в различных областях физиологии и медицины, включая выяснение патогенеза многих заболеваний, их диагностики и лечения. Дифференциация науки сопровождалась появлением многих новых наук, а они оказали исключительное влияние на развитие физио­логии, в том числе и физиологии почки. Такой же процесс затронул и медицину. Так, из некогда единой клиники внутренних болезней выделились и обрели чер­ты самостоятельных наук кардиология, пульмонология, нефрология и многие другие. В каждой из новых наук появились специализированные журналы, моно­графии и руководства. Для тех, кто посвятил жизнь нефрологии, кто занимается проблемами общей физиологии, и особенно физиологии почки, несомненно, до­ставит радость знакомство с предлагаемой, переведенной на русский язык моно­графией по физиологии почки.

Книга А. Вандера открывает читателю панораму функций почки, молекуляр­ных и клеточных механизмов их реализации в организме человека. Она позволяет осознать многогранность нефрологии, понять, что современная физиология не­мыслима без одновременного понимания структурных основ функций, биофизи­ческих и биохимических механизмов их осуществления. В отдельных главах кни­ги дано современное представление о механизмах гломерулярной фильтрации, реабсорбции и секреции электролитов и неэлектролитов в каждом из отделов по­чечных канальцев, участии почки в осмотическом гомеостазе, поддержании ба­ланса ионов калия, натрия, кальция и фосфора, секреции ионов водорода и ста­билизации кислотно-основного равновесия. Клиницист повседневно обращается к этим фундаментальным знаниям, поскольку они позволяют найти подход к то­му, что происходит в почке при скупых проявлениях болезни. Знакомство с этой

10

Предисловие к русскому изданию

книгой представит интерес и для физиолога, и для патолога, и для клинициста-нефролога, потому что независимо от личности специалиста, его эрудиции, ин­туиции, чтение разных книг, даже посвященных одной проблеме, но написанных истинными специалистами, позволяет увидеть новые грани, новые, ранее не заме­ченные, но существенные черты изучаемого явления.

Предлагаемая читателю книга написана специалистом с высокой научной ре­путацией в международном научном сообществе. В этой монографии соразмерно представлены не только сведения по физиологии почки, но и данные, касающиеся ее морфологии, биохимии, биофизики. В монографии читатель найдет раздел, где даны вопросы для проверки знаний и ответы на них, имеется список рекомендуе­мой литературы, каждая глава снабжена примечаниями для более углубленного ознакомления с проблемой. Надеюсь, что эта книга займет достойное место на столе у специалиста-физиолога, студента, аспиранта, клинициста.

Академик Ю. В. Наточин

Предисловие

Эта книга является моей попыткой обобщить наиболее важную информацию по физиологии почки в объеме, необходимом студентам медицинских институтов и факультетов, и донести эти данные в такой форме, которая позволит им исполь­зовать эту книгу как исходный источник для обучения. Я был удовлетворен тем широким распространением, которое получили первые четыре издания этой кни­ги, и тем большим количеством писем, что получил от студентов (и клиницис­тов), которые обнаружили, что они действительно смогли овладеть материалом, изложенным в этой книге, при ее самостоятельном изучении.

Изменения внесённые в данное издание

Моя главная цель при подготовке пятого издания заключалась в полном пере­смотре материала, изложенного в книге, дополнении его современной информа­цией без снижения уровня охвата проблемы. При необходимости к тексту были добавлены новые темы или прежние были расширены, в то же время изложение других тем было полностью пересмотрено в связи с новыми данными. Далее сле­дует частичный перечень таких тем (сказанное касается только основного текста; как описано далее, другие новые материалы, в частности по молекулярным меха­низмам, были добавлены в виде примечаний в конце каждой главы).

Распределение и функции вставочных клеток А-типа и Б-типа.

Новая справочная таблица о внутрипочечных химических мессенджерах

(например, ИФР-1, эндотелии, окись азота).

Влияние нервов и ангиотензина II на гемодинамику в почках.

Новая справочная таблица о вазоактивных факторах, которые действуют на почки.

Перенос веществ вместе с растворителем.

Трансканальцевая разность потенциалов, ее распределение и роль в транс­порте ионов.

Модель активной секреции органических анионов (ПАГ).

Общие представления о регуляции деятельности мембранных каналов и переносчиков.

Общие представления «о разделении труда между канальцами» (прокси­мальный каналец как переносчик основной массы веществ и пр.).

Сравнение моделей переноса натрия и хлора в главных сегментах каналь­цев.

Механизм активного транспорта хлора в проксимальном канальце.

Значение нерефлекторной регуляции реабсорбции натрия.

Роль паракринных факторов в регуляции реабсорбции натрия.

Роль и определяющее значение почечного интерстициального гидростати­ческого давления.

Прессорный натрийурез.

Предсердный натрийуретический фактор.

Влияние АДГ на реабсорбцию натрия в кортикальном участке собиратель­ной трубки.

Влияние АДГ на секрецию калия в кортикальном участке собирательной трубки.

Роль Н,К-АТФазы в процессе реабсорбции калия.

Идентификация и распределение трех типов переносчиков ионов водоро­да.

Системы транспорта бикарбоната.

Влияние ангиотензина II и иннервации почки на секрецию ионов водоро­да.

Истощение резервов калия и синтез аммония.

Молекулярные механизмы реабсорбции кальция.

Помимо сказанного выше некоторые главы книги были перепланированы. Вступительная глава, касающаяся основных процессов, протекающих в почках (фильтрация, реабсорбция и секреция), теперь вошла в состав главы 1. Материал по почечному кровотоку и гломерулярной фильтрации, ранее разделенный глава­ми 2 и 5, теперь весь представлен, в главе 2. Данные об основных механизмах ре­абсорбции и секреции, ранее помещенные в главе 2, теперь образуют отдельную главу (глава 4), которая играет роль введения к оставшейся части книги. Подго­товлена суммарная таблица, посвященная секреции и реабсорбции веществ, про­исходящих в каждом из основных сегментов канальца.

В итоге в большинстве случаев текст был переписан просто для достижения большей ясности, даже если никакого пересмотра текста не требовалось. Устра­нив сведения, которые перестали считаться существенными в данной ситуации, я сумел сохранить объем основного текста неизменным.

Увеличение объема книги на несколько страниц произошло в основном за счет примечаний в конце глав и в результате добавления обзорных и справочных таблиц, которые студенты посчитают очень полезными.

Иллюстративный материал также подвергнут существенной переделке. Было добавлено 15 новых рисунков, 12 новых таблиц, поскольку я обнаружил, что это

13

позволяет с легкостью получить справку по материалу, который не нужно запо­минать.

Как пользоваться этой книгой

Как и в предыдущих изданиях, мой выбор главного материала ясно отражен в соответствующем списке целей, которые программируют поведение студентов. Четко сказано, что, по моему мнению, они должны знать и уметь, завершив рабо­ту над книгой. Очевидно, что даже два преподавателя не придут к учащимся с со­вершенно аналогичным материалом, который дан в этой книге, но для преподава­телей не составит труда представить студентам дополнительный список целей, где, в сравнении с моим, часть будет убрана, а другая — добавлена. Гораздо боль­шее значение имеет тот факт, что цели, определяющие поведение учащихся, четко поставлены, вот почему вносить любые изменения не составит большого труда. Последнее делает книгу вполне применимой для студентов, изучающих другие области наук о здоровье человека и чьи потребности в основной информации по данной проблеме могут отличаться от тех, которые необходимы студентам меди­цинских вузов.

Помимо упомянутых выше целей я включил в книгу большое^количество во­просов с подробными ответами в виде примечаний. В отличие от списка целей во­просы для обучения не представляют собой систематического и исчерпывающего охвата проблемы. Более того, они касаются в основном тех разделов, которые я счел наиболее трудными для восприятия студентами!

Я предполагаю, что студентам необходимо сначала познакомиться с главой книги просто с целью понять то, что в ней написано, не стараясь ничего запом­нить из этого материала в данный момент. Затем прочитать главу еще раз, уже сопоставляя с целями, как ориентиром для овладения материалом. Здесь заклю­чается очень важный момент: используя цели, вы видите, что некоторая инфор­мация, в особенности касательно цифр и механизмов, приведена с целью заинте­ресовать обучающегося и, в конечном итоге, для облегчения восприятия основ­ных принципов, а также как справочный материал, но не для запоминания. Вам следует относиться к каждой поставленной цели как к вопросу по существу. За­тем вам следует ответить на вопросы к соответствующей главе (они приведены в конце книги). Цели и вопросы для обучения представляют собой инструмент для оценки, овладел ли изучающий книгу человек этим материалом, и для выявления таких мест в книге, которые требуют со стороны читателя большей работы. Дру­гим способом для быстрого ознакомления с главой книги является просмотр со­держащихся в главе рисунков (включая их описание) и таблиц, поскольку значи­тельная часть важного материала содержится именно в них. (Имейте в виду, что некоторые из рисунков и таблиц, как указано в тексте, включены в книгу только как справочный материал.)

Сложность проблемы и примечания в конце глав

Вопрос о том, как справиться с возрастающей сложностью проблем физиоло­гии почки в учебнике, представляющем собой введение в проблему, является не­простым. Во-первых, для многих специфических феноменов (например, реаб-

14

Предисловие

сорбция натрия даже в пределах одного сегмента канальца или регуляция секре­ции ренина) существует ряд процессов и вариантов регуляции; для этого я часто использовал определение «главный» или «наиболее важный» при описании этих процессов и их регуляции, которые я выбрал для включения в текст книги. Во-вторых, произошло неимоверное внедрение в наши знания молекулярных меха­низмов, которые лежат в основе физиологических процессов и регулирующих действий. В-третьих, многие положения физиологии почки тем не менее в дейст­вительности остаются не строго обоснованными и/или противоречивыми. В-чет­вертых, дополнительная информация (например, о механизмах, посредством ко­торых лекарства, по-видимому, могут действовать) окажется полезной в буду­щем, но не может быть непосредственно применима в клинической медицине сегодняшнего дня.

Как и в прежних изданиях, я продолжаю использовать «примечания», кото­рые в данном издании помещены в конце главы, для описания по крайней мере некоторых из тех материалов, что я отнес к упомянутым четырем категориям (так же как и дополнительную информацию, которая сейчас просто представляет для меня интерес). Часто решение поместить какие-то данные в примечания является просто произвольным. После длительных размышлений я решил увеличить раз­мер этих комментариев в основном для того, чтобы сделать книгу более полезной для заинтересованных студентов, а также для того, чтобы в книге была информа­ция (доступная для любого преподавателя), позволяющая почувствовать, что лю­бой конкретный факт органично входит в ткань концептуального материала.

Другой особенностью этой книги является то, что, как и в большинстве учеб­ников, излагающих вводный курс, здесь почти нет информации о фундаменталь­ных исследованиях, на которых покоятся основные положения, представленные в этой книге. Чтобы любой заинтересованный в чтении какого-то раздела студент мог получить доступ к этим фундаментальным данным, а также для придания не­которым вопросам необходимой глубины изложения, я в конце книги располо­жил обширный указатель рекомендуемой для чтения литератуты. Почти все пос­ледние обзорные статьи и соответствующая библиография к ним обеспечивают доступ к оригинальным источникам исследований.

Приложения

Поскольку в последних пяти главах книги данные касаются отдельных ве­ществ (натрий, калий и пр.), а не отдельных сегментов канальцев, то информация о функции этих сегментов распределена по нескольким главам книги. Чтобы дать возможность студентам рассмотреть все эти данные в одном месте, в Приложе­нии А приведены две таблицы, суммирующие информацию о процессах, связан­ных с реабсорбцией и секрецией в канальцах. Тем самым предлагается весьма по­лезный обзор и/или справочная информация. В Приложении Б суммированы данные о механизмах, которые обусловливают эффект наиболее часто используе­мых диуретиков, и тем самым предлагается еще один обзор процессов транспорта.

Цели

Студент должен знать функции почек:

1. Может перечислить функции почки, включая три секретируе-
   мых ею гормона.
2. Может указать роль эритропоэтина и факторов — стимулято­
   ров его секреции.
3. Знает компоненты ренин-ангиотензиновой системы и их био­
   химическое взаимодействие.

Студент представляет наиболее важные и крупные анатомические образования и их функциональную взаимосвязь: почечная лоханка, чашечки, почечные пирамиды, мозговой слой почки, в том числе его «внутренняя и внешняя зоны», кор'а почки, сосочек.

Студент понимает взаимоотношения между отдельными компо­нентами нефрона:

1. Четко отличает нефрон, почечное (мальпигиево) тельце, клу­
   бочек (гломерул яр ные капилляры) и каналец.
2. Представляет взаимоотношения,между клубочком, капсулой
   Боумен^м проксимальным канальцем.
3. Различает три слоя, отделяющие просвед,гдрмерулярных ка­
   пилляров от Боуменова пространства; дифференцирует лодо-
   циты, отростки их ножек, щели и щелевые мембраны.
4. Различает гломерулярные мезангиальные клетки и указывает
   их функции.
5. Может перечислить по порядку каждый из сегментов каналь­
   цев; указывает части нефрона, которые образуют проксималь-

16

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в почке

ный каналец, петлю Генле и систему собирательных трубок; различает главные и вставочные клетки.

Студент может перечислить последовательность сосудов, по кото­рым кровь поступает из почечной артерии в почечную вену; пред­ставляет отличия кровоснабжения коркового и мозгового вещест­ва почки; различает уаза гес1а (прямые сосуды) и сосудистые спле­тения (клубочки).

Студент описывает в общей форме различия между 3 популяциями нефронов — поверхностными кортикальными, интракортикальны-ми и юкстамедуллярными.

Студент может описать юкстагломерулярный аппарат и составляю­щие его три типа клеток, понимает функцию гранулярных клеток.

Студент описывает иннервацию нефрона.

Студент различает основные процессы, протекающие в почках:

1. Дает определение гломерулярной фильтрации, канальцевой
   реабсорбции и канальцевой секреции.
2. Характеризует превращения, которые происходят с различ­
   ными веществами в почках.
3. Характеризует метаболизм веществ в почках и приводит при­
   меры.

Студент описывает, как ангиотензин II и эйкозаноиды образуются в тканях почки и могут действовать как внутрипочечные химические мессенджеры.

Функции

Почки извлекают ряд веществ из крови, а в немногих случаях добавляют не­которые вещества в ее состав. Благодаря этому они осуществляют разнообразные функции, которые суммированы в табл. 1-1.

Основная функция почки заключается в регуляции объема, осмолярности, минерального состава и кислотно-основного состояния организма посредством экскреции воды и неорганических электролитов в количествах, необходимых для поддержания их баланса в организме и нормальной концентрации этих веществ

17

во внеклеточной жидкости. К числу ионов, которые регулируются таким образом, относятся натрий, калий, хлор, кальций, магний, сульфат, фосфат и ион водоро­да !. Почки также участвуют в гомеостатическом регулировании некоторых орга­нических питательных веществ.

Второй функцией почки является экскреция конечных продуктов обмена, шлаков, которые так называются, поскольку не имеют функционального значе­ния. К этим веществам относится мочевина (она образуется из белка), мочевая кислота (из нуклеиновых кислот), креатинин (из креатина мышц), конечные про­дукты распада гемоглобина (благодаря которым моча имеет определенный цвет), метаболиты различных гормонов и многое другое.

Третья функция почки — экскреция с мочой многих чужеродных веществ -лекарств, пестицидов, пищевых добавок и пр.

Четвертая функция почки — глюконеогенез. Во время длительного голодания почки синтезируют глюкозу из аминокислот и других предшественников и она (глюкоза) поступает в кровь. В почках образуется примерно 20 % от того количе­ства глюкозы, которое синтезирует печень в этой ситуации.

Наконец, почки функционируют как эндокринные железы, секретируя по крайней мере три гормона; 1,25-дигидроксивитамин В3, эритропоэтин и ренин.

1,25-дигидроксивитамин ^3 является активной формой витамина Р; его син­тез почками и его роль в обмене кальция описаны в главе 10.

Эритропоэтин — это пептидный гормон, который участвует в регуляции про­дукции эритроцитов костным мозгом. Его главным источником являются почки, хотя печень тоже секретирует его в небольших количествах. Клетки почек, кото­рые секретируют эритропоэтин, представляют собой специальную группу клеток в интерстициальной ткани. Стимулом к его секреции является снижение нор­мального давления кислорода в почках, что происходит, например, при анемии, артериальной гипоксии или неадекватном почечном кровотоке2. Эритропоэтин стимулирует увеличение продукции эритроцитов костным мозгом. Почечная па­тология может привести к снижению секреции эритропозтина, и последующее снижение активности костного мозга является важным фактором возникновения анемии при хронической почечной патологии.

Ренин, компонент ренин-ангиотензиновой системы, представляет собой фер­мент4, секретируемый в почках гранулярными клетками юкстагломерулярного ап­парата (см. ниже). Находясь в кровотоке, ренин катализирует отщепление дека-пептида, ангиотензина I, образующегося из белка плазмы, известного под назва­нием ангиотензиноген, который синтезируется в основном в печени и всегда присутствует в плазме в высокой концентрации (рис. 1-1), Под влиянием друго­го ангиотензинпревращающего фермента, две терминально расположенные ами­нокислоты отщепляются от относительно неактивного ангиотензина I с освобож­дением в плазме высокоактивного октапептида ангиотензина П. Некоторое коли­чество ангиотензинпревращающего фермента присутствует в плазме, но основная его масса содержится в эндотелии кровеносных сосудов^во всем организме, вклю­чая почки. Капилляры легких особенно богаты данным ферментом, и поэтому значительная часть ангиотензина I плазмы превращается в ангиотензин II по ме­ре протекания^ крови через легкие. Какой фактор лимитирует скорость образова­ния веществ в ренин-ангиотензиновой системе? Поскольку ангиотензиноген и

Сноска с цифрой в конце предложения отсылает читателя к примечанию в конце главы.

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в почке

ангиотензинопревращающий фермент в норме присутствуют в высокой и относи­тельно постоянной концентрации в плазме, то главным фактором, определяющим скорость продукции ангиотензина II, является концентрация в плазме ренина. (Регуляция секреции ренина будет описана в главе 53.)

Сейчас следует отметить, что определенные ткани и органы, а не только почки (например, мозг, сердце, матка) также могут продуцировать ренин (или его изо-формы) и ангиотензиноген. Поскольку, как указывалось ранее, ангиотензинпрев-ращающий фермент широко представлен в эндотелии капилляров, то все компо­ненты, необходимые для образования ангиотензина II, содержатся локально в этих тканях и органах. Другими словами, существуют полностью изолированные, внепочечные ренин-ангиотензиновые системы; ангиотензин II, продуцируемый такими системами, действует локально, как паракринный фактор. Роль таких внепочечных систем является объектом многих исследований, но этот вопрос не будет обсуждаться в данной книге (см. статьи в списке литературы: Gаnоng; Ва-кеr с соавт.; Lindpaitner, Gаnten).

Многие функции ангиотензина II будут описаны в соответствующих главах и суммированы на рис. 7-10. Здесь же достаточно отметить, что общим результа­том действия ангиотензина II являются увеличение артериального давления кро­ви и задержка натрия в организме.

Анатомия почек и мочевыводящей системы

, Почки являются парными органами, расположенными вне брюшной полости, они прилежат к задней брюшной стенке, по одной с каждой стороны от позвоноч­ного столба. Медиальная граница почек имеет углубление (называемое воротами почки), через которое проходят сосуды почки и нервы и где располагается почечная лоханка, воронкообразное продолжение верхней части мочеточника (рис. 1-2).

Наружная, выпуклая сторона почечной лоханки разделейа на главные чашеч­ки, каждая из которых в свою очередь разделяется на несколько более малых ча­шечек. Каждая из последних покрывает верхушки ткани конусообразной формы, называемой почечной пирамидой.

Когда почка рассекается от вершины до основания, то можно увидеть, что она разделена на две большие зоны: внутреннюю, мозговое вещество почки, и на­ружную, корковое вещество почки. Мозговая зона состоит из множества почеч-

Анатомия почек « мочевьщщящей системы

19

20

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в

ных пирамид, верхушки которых, как указано в предыдущем параграфе, проника ют в малые чашечки. Верхушка этой части почки называется сосочком. Кажд пирамида мозговой зоны, вместе с участком корковой зоны почки, образует о, дольку.

При более внимательном рассмотрении могут быть отмечены дополнительны особенности: (1) корковая зона почки имеет ярко выраженный гранулярный в этого нет в мозговой зоне; и (2) каждая медуллярная пирамида зрительно разде­ляется на наружную зону (прилежащую к корцрвой части) и на внутреннюю зо­ну, включая сосочек. Все эти отличия отражают расположение различных компо­нентов микроскопических субъединиц почек, которые будут описаны ниже.

Анатомия почек и мочевыводящей системы

21

Нефрон

У человека каждая почка состоит примерно из одного миллиона структурных единиц, называемых нефронами. схема одного из которых представлена на рис. 1-3. Каждый нефрон состоит из аппарата для фильтрации, называемого по­чечным (мальпигиевым) тельцем, и выходящего из него канальца4. Давайте на­чнем описание с почечного тельца, которое ответственно за начальный этап обра­зования мочи, отделение безбелкового фильтрата от плазмы.

Почечное (мальпигиево) тельце. Почечное тельце состоит из компактно­го пучка переплетенных капиллярных петель, гломерулы или гломерулярных капилляров и баллонообразной полой капсулы, капсулы Боумена, в которую вдается гломерула (рис. 1-4). Один из способов зрительно представить взаимо­отношение между гломерулой и капсулой Боумена — это свободно сжатый кулак (гломерула) вдавлен в надутый (резиновый) воздушный шарик (капсула Боуме­на). Часть капсулы Ёоумена, контактирующая с гломерулой, оказывается вдав­ленной внутрь, но она не доходит до соприкосновения с задней частью капсулы; соответственно, пространство (мочевое пространство или боуменово простран­ство) находится внутри капсулы и в него как раз и фильтруется жидкость.

Фильтрационный барьер в почечном тельце состоит из трех слоев^ эндотелий гломерулярных капилляров, базальная мембрана и однорядный слой эпителиаль­ных клеток, выстилающих капсулу Боумена (рис. 1-4). Первый слой, эндотели-альные клетки капилляров, перфорирован множеством отверстий («окон»). Ба­зальная мембрана — это гелеподобное, бесклеточное ячеистое образование, состо­ящее из гликопротеинов и протеогликанов5. Клетки эпителия капсулы, которые покоятся на базальной мембране, носят название подоцитов. Они качественно от­личаются от сравнительно простых, плоских клеток, которые выстилают остав­шуюся часть капсулы Боумена (той части «воздушного шарика», которая не кон­тактирует с «кулаком»). У подоцитов необычное осьминогоподобное строение, в результате чего они имеют множество отростков, или пальцевидных отростков (ножек), вдавленных в базальную мембрану. Пальцевидные отростки смежных подоцитов весьма похожи на переплетенные пальцы. Щелевидные пространства между расположенными рядом пальцевидными отростками представляют собой проходы, по которым фильтрат, пройдя эндотелиальные клетки и базальную мем­брану, проникает в боуменово пространство. В то же время по двум причинам эти щелевидные пространства не представляют собой полностью открытый путь: (1) пальцевидные отростки покрыты толстым слоем внеклеточного материала (сиалогликопротеина), который часто закрывает просвет щелей; (2) чрезвычайно тонкие диафрагмы перекрывают щелевидные пространства в виде мостиков ба­зальной мембраны.

Функциональная значимость этого анатомического образования заключается в том, что кровь в гломеруле отделена от боуменова пространства только тонким рядом мембран, через которые осуществляется фильтрация жидкости из капил­ляров в боуменово пространство. Боуменова капсула соединена на стороне, про­тивоположной гломеруле, с начальным участком канальца, куда затем и поступа­ет профильтровавшаяся жидкость.

Наше обсуждение строения почечного тельца сфокусировано на двух типах клеток фильтрационного барьера — эндотелии капилляров и подоцитах — в

22

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в йс

(А) Анатомия гломерулы. (Б) Поперечный срез гломерулярных мембран. МП — «мочевое» (С меново) пространство; Э — пальцевидные отростки эпителия; ГБМ — гломерулярная базальнг мембрана; Энд — эндотелий капилляра; Кап — просвет капилляра. Обратите внимание на диг фрагмы щелевидных пространств, покрывающие базальную мембрану между пальцевиднь отростками. (С любезного разрешения Н. О. Делп/се; первоначально опубликовано в Fed!. 7977; 36:2079.) (В) Сканирующая электронная микрофотография подоцитов, покрывающих гг мерулярные капиллярные петли; вид изнутри боуменова пространства/Большая масса ткани тело клетки. Обратите внимание на переплетение отростков прилежащих к друг другу подоцитов и на щелевидные пространства между ними.

." ~~~ ' Рис1-4

Анатома почек и мочевьюодящей системы

23

фильтрационном барьере. Есть еще третий тип клеток — мезангиальные клеши, обнаруженные в центральной части гломерулы внутри капиллярных петель. Часть гломерулярных мезангиальных клеток функционируют как фагоциты, в то время как большинство содержат значительное количество миофибрилл и могут сокращаться в ответ на действие ряда стимулов. Роль сокращения этих образова­ний в изменении фильтрации в почечных тельцах будет обсуждена в главе 2.

Каналец. На всем протяжении каналец образован слоем клеток однорядного эпителия, покоящихся на базальной мембране. Структурная и иммуноцитохими-ческая характеристика данных эпителиальных клеток варьирует от сегмента к сегменту канальца, но одной общей чертой является наличие зоны плотного со­единения между смежными клетками.

В левой части табл. 1-2 даны название и последовательность различных сег­ментов канальца, как они представлены на рис. 1-3 и 1-5. Физиологи и анатомы традиционно группировали две или более расположенные рядом части в различ­ные по назначению сегменты канальцев. Поэтому имеется много вариантов тер­минов. В правой части табл. 1-2 даны термины, которые используются в данной книге6.

Проксимальный каналец, в который поступает жидкость из капсулы Боумена, состоит из извитого сегмента — проксимальный извитой каналец, вслед за кото­рым следует прямой сегмент — проксимальный прямой каналец, который опус­кается вниз по направлению к мозговой зоне.

Следующий за проксимальным прямым канальцем сегмент — это нисходя­щая тонкая часть петли Генле (или нисходящая тонкая часть). Она заканчивает­ся шпилькообразным коленом петли, и каналец дальше поднимается параллельно нисходящей части. В длинных петлях (см. ниже) эпителий первой части этого

24

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в поч»

восходящего участка остается тонким, хотя его строение несколько отличается клеток нисходящей части петли — этот сегмент называется восходящая то часть петли Генле (или просто восходящая тонкая часть) (рис. 1-5). За этим сег­ментом в длинных петлях следуют клетки эпителия, которые становятся толще, и этот следующий сегмент называется толстая восходящая часть петли Генле (или просто толстая восходящая часть). В коротких петлях (см. ниже) нет восхо­дящей тонкой части и толстая восходящая часть начинается сразу у места сгиба за коленом петли (рис. 1-5).

Конечная часть каждого толстого восходящего участка петли располагается между афферентной и эфферентной артериолами, которые снабжают кровью по­чечное тельце того же самого нефрона, к которому относится данная петля Генле (см. рис 1-3). Это очень короткий сегмент, он выглядит, как пятно на стенке тол­стой восходящей части, и получил название mасиlа dеnsа (плотное пятно). За щаси!а (1епза толстая восходящая часть заканчивается и начинается дистальный извитой каналец. За ним следует связующий каналец, который соединяется с собирательной трубкой коры почки, первая ее часть называется начальным от­делом собирательной трубки.

В подавляющем большинстве случаев на всем протяжении каждый из мил­лиона нефронов от капсулы Боумена до начального отдела собирательной трубки в каждой почке абсолютно независим от других нефронов. Затем несколько на­чальных отделов собирательных трубок соединяются конец в конец или бок в бок и образуют крупную собирательную трубку коры. Все собирательные трубки переходят затем в зону мозгового вещества и становятся собирательной трубкой наружного мозгового вещества, а затем собирательной трубкой внутреннего мозгового вещества. Последние сливаются и образуют несколько сотен больших протоков, которые называются собирательными трубками сосочка, каждая из ко­торых опорожняется в чашечку почечной лоханки.

Каждая почечная лоханка соединяется с полостью мочеточника, который опо­рожняется в мочевой пузырь, где моча временно находится и периодически из него удаляется. После поступления в чашечку состав мочи уже больше не изме­няется. С этого участка остальная часть мочевыводящей системы служит прост для выведения жидкости.

Как отмечалось ранее, канальцевый эпителий на всем протяжении является однослойным. На участке до дистального извитого канальца клетки в любом сегменте гомогенны и отличаются в разных сегментах. Таким образом, наприме толстая восходящая часть содержит только клетки толстой восходящей части. В то же время, начиная со второй половины дистального извитого канальца, наруживаются две разновидности клеток в большинстве оставшихся сегментов. Один тип представлен наиболее часто встречающейся разновидностью клеток определенном сегменте, он считается специфичным для данного сегмента и носит соответствующее название — клетки дистального извитого канальца, клетки связующего канальца, клетки собирательной трубки, последние чаще выступают под, названием главные клетки. Кроме главных клеток в каждом из перечисленных сегментов выявляются клетки второго типа, которые называются вставочными клетками. Чтобы описать реальную ситуацию, отметим, что в действительно существует два типа вставочных клеток: тип А и тип Б7. (В последнем участке собирательной трубки мозгового вещества нет ни главных, ни вставочных клеток,

Анатомия почек и мочевыэодящей системы

Стандартная номенклатура структуры почки (1988, Комиссия Международного Союза Физиоло­гических Наук). Представлен нефрон с короткой и длинной петлей (юкстамедуллярный), вместе с собирательной системой (изображено не в масштабе). Граница между корковым и мозговым веществом — часть коркового вещества, содержащая прямые проксимальные канальцы, корко­вые толстые восходящие части и корковые собирательные трубки — отделена прерывистой ли­нией. 1 — почечное тельце (капсула Боумена и гломерула); 2 — проксимальный извитой кана­лец; 3 — проксимальный прямой каналец; 4 — тонкая нисходящая часть; 5 — тонкая восходящая часть; 6 — толстая восходящая часть; 7 — тасЫайепза (расположёна в пределах конца толстой восходящей части); 8 — дистальный извитой каналец; 9 — связующий каналец; 9* — связующий каналец юкстамедуллярного нефрона, который поднимается вверх с образованием так назы­ваемой аркады (у человека в почках такой тип встречается очень редко); 10 — корковая соби­рательная трубка; 11 — собирательная трубка наружного мозгового вещества; 12 — собиратель­ная трубка внутреннего мозгового вещества. См. табл. 1-2 для дополнительных терминов, ис­пользуемых в тексте с целью обозначения комбинации смежных сегментов. (ИэЩКпги 1~ ВапМг, Ат. ^. Рп1з1о1. 7988; 254: Р1—Р8; с разрешения.)

Рис.

26

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в почке]

там находятся только клетки определенного типа — клетки собирательной труб­ки внутреннего мозгового вещества.)

В этой книге будет использовано несколько упрощений: (1) я обычно не де­лаю различий между извитым и прямым участками проксимального канальца; (2) функционирование связующего канальца в целом сходно с соответствующей деятельностью собирательной трубки коры почки, и я всегда молчаливо подразу­меваю первый из упомянутых сегментов, когда я описываю последний; и (3) ни корковая собирательная трубка, ни собирательная трубка мозгового вещества не представляют собой гомогенного образования в структурном или функциональ­ном отношении (иными словами, обратите внимание на последнее предложени в предыдущем параграфе), но за исключением некоторых случаев, когда это суще- ственно, я буду трактовать их как гомогенные структуры.

Кровоснабжение нефронов

В предыдущей части, посвященной почечному тельцу, я описывал гломерулу, но не упоминал о происхождении ее капилляров. Кровь попадает в каждую почку через почечную артерию, которая затем разделяется на все более мелкие ветви -междольковая, дуговая и, наконец, радиальные артерии коркового вещества (ра­нее называвшиеся междольковые артерии). Каждая из радиальных артерий кор- кового вещества изменяет свое направление под прямым углом, по мере ее дви- жения к наружной поверхности почки, в виде группы идущих параллельно афферентных (приносящих) артериол (рис. 1-3 и 1-6), каждая из которых подходит, к гломеруле. (Таким образом, афферентная артериола — это «рука», к которой прикреплен «кулак».)

В норме только 20 % плазмы (но не эритроциты), достигающей клубочка фильтруется в нем в боуменову капсулу. Куда оставшаяся кровь идет в дальней­шем? Почти во всех органах капилляры заново сливаются, давая образование нозной системе, но гломерульные капилляры вместо этого сливаются и образ; другую систему артериол, получившую название эфферентные (выносящие) териолы. Таким образом, кровь покидает каждую гломерулу через единственную эфферентную артериолу (рис. 1-4), которая вскоре разделяется на вторую систему капилляров (рис. 1-6). Это перитубулярные капилляры, которые в виде разветвленной сети распределяются вокруг канальца. Перитубулярные капилляры потом объединяются с образованием вены, по которой кровь в конечном итоге покидает почку.

Сосудистые структуры, снабжающие кровью мозговое вещество, также отли-чаются от соответствующей системы в коре (рис. 1-6). Из многих юкстамедул-лярных клубочков длинные эфферентные артериолы направляются в наружную часть мозгового вещества, где они многократно делятся с образованием сосудистых пучков. От границы этих пучков берет начало капиллярная сеть, которая окружает петли Генле и собирательные трубки в наружной части мозгового вещества. Из центральной части пучков нисходящие прямые сосуды (vаsа rесtа) правляются к внутренней части мозгового вещества, где они также образуют пиллярные сплетения. Эти капилляры внутреннего мозгового вещества дают чало венам (восходящие прямые сосуды,. vаsа гесtа), которые располагаются тесном взаимодействии с нисходящими vаsа гесtа в пределах сосудистых пучков

27

Диаграмма сосудистой и канальцевой структур почки. Слева показаны три нефрона (по одному от каждой основной популяции); их сосудистые устройства весьма упрощены и вертикальный размер уменьшен. Те же самые нефроны в естественном виде изображены справа. Основные зоны — это корковое вещество (КВ), наружное мозговое вещество (НМВ) и внутреннее мозговое вещество (ВМВ). Афферентные артериолы (АА), гломерулы (Г) и выносящие сосуды (ЭС) пока­заны вместе с частью перитубулярной капиллярной сети. Проксимальные извитые канальцы (ПИК) и дистальные извитые канальцы (темная штриховка) в целом отделены от выносящей со­судистой сети, берущей начало от их исходной гломерулы. Некоторые эфферентные сосуды, располагающиеся в средних отделах коры, напрямую перфузируют петли (енле и собиратель­ные трубки в мозговых лучах коры. В наружной части мозгового вещества нисходящие тонкие части коротких петель расположены вблизи сосудистых пучков (СП), а тонкие колена длинных петель обнаружены рядом с толстыми.восходящими коленами и собирательными трубками (СТ) в межпучковой зоне. (С любезного согласия Яе/лег веешу/ю III; адаптировано из Ат. и. Рпу«ю1. 7975/229:695:)

Рис.1-6

28

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в лочк

Эти взаимоотношения, как мы увидим, имеют значение для образования кон­центрированной мочи.

Типы нефронов

В различных сегментах канальцев нефрона имеются существенные отличия в зависимости от их локализации в той или иной зоне почки. В корковом веществе содержатся все почечные тельца (этим обусловлен его гранулярный внешний вид), извитые части проксимальных канальцев, кортикальные части петель Генле дистальные извитые канальцы, связующие канальцы и корковые отделы собира- тельных трубок. Мозговое вещество содержит медуллярные участки петель Генле и собирательные трубки.

Нефроны классифицируются в соответствии с расположением их почечных телец в коре (рис. 1-5): (1) в поверхностных корковых нефронах почечные тельца расположены в пределах 1 мм от капсулы почки; (2) в интракортикаль ных нефронах почечные тельца расположены, соответственно названию, в сред них отделах коры почки, глубже, чем поверхностные корковые нефроны, но выше нефронов следующего типа; (3) почечные тельца юкстамедуллярных нефронов расположены как раз над границей между корковым и мозговым веществом. Од ним важным отличием перечисленных трех типов нефронов является длина петли Генле. Все поверхностные корковые нефроны обладают короткой петлей, в результате чего колено петли располагается выше границы между наружной внутренней частями мозгового вещества. У всех юкстамедуллярных нефрон длинные петли проникают во внутренний отдел мозгового вещества, часто д гая верхушки сосочка. Интракортикальные нефроны могут иметь и короткую, длинную петлю. Дополнительное увеличение длины петли Генле у длиннопетл вых нефронов возникает за счет увеличения размера нисходящей тонкой части за счет наличия восходящей тонкой части. В итоге начало толстого восходящей колена в самых длинных петлях располагается выше границы между наружным 1 внутренним слоями мозгового вещества; другими словами, толстые восходящи) части петель Генле обнаруживаются только в корковой зоне и наружном мозговом слое.

Гетерогенность нефронов

Как отмечалось ранее, в двух почках у человека расположено более двух миллионов нефронов. У этих нефронов отмечаются и иные существенные анатомические, биохимические и функциональные отличия помимо тех, что описаны предыдущем разделе. Для простоты изложения, тем не менее, я буду игнорировать эти сложности, многие из которых в настоящее время еще не поняты до конца8.

Юкстагломерулярный аппарат

Ранее уже сообщалось о таком образовании, как mасиlа dеnsа, конечном участке восходящей толстой части петли, которая во всех нефронах располагается между афферентной и эфферентной артериолами в воротах почечного тельца соотвенного нефрона. В целом эта зона известна как Юкстагломерулярный аппарат (ЮГА) (рис. 1-7). (Не путайте термины Юкстагломерулярный аппарат и

29

медуллярный нефрон.) Каждый юкстагломерулярный аппарат состоит из трех ти­пов клеток: (1) гранулярные клетки, которые представляют собой дифференци­рованные гладкомышечные клетки в стенках артериол, особенно афферентных артериол; (2) экстрагломерулярные мезангиальные клетки; и (3) клетки mасиlа dеnsа..

Гранулярные клетки (они так названы, потому что содержат секреторные пузырьки) — это клетки, которые секретируют гормон ренин. (Примечание ре­дактора: автор называет ренин гормоном, хотя в действительности это фермент, участвующий в образовании ангиотензина I из ангиотензиногена, уже упоминав­шегося ранее в данной главе.) Экстрагломерулярные мезангиальные клетки мор­фологически сходны с гломерулярными мезангиальными клетками и составляют с ними единое целое. Маси1а с1епза участвует в регуляции скорости гломеруляр-ной фильтрации и в регуляции секреции ренина (глава 2).

Иннервация почек

К почкам подходит большое количество симпатических норадренергических нервов. Последние находятся в стенках афферентных и эфферентных артериол, юкстагломерулярном аппарате и на многих участках канальца. Не выявлено сколько-нибудь значительной парасимпатической иннервации. Имеются также допамин-содержащие нервы, функциональная значимость которых остается неяс­ной.

Введение в основные процессы мочеобразования

К трем основным процессам в почке относится гломерулярная (клубочковая) фильтрация, канальцевая реабсорбция и канальцевая секреция. В данном разделе будет представлено введение в эти процессы, а в деталях они будут обсуждены в главах 2 и 4. Имейте в виду в ходе работы над данной главой, что для мочеобра­зования в почке имеет значение только плазма крови; эритроциты осуществляют доставку кислорода к почкам, но не играют функциональной роли при образова­нии мочи.

Гломерулярная фильтрация

Образование мочи начинается с клубочковой фильтрации, т. е. переноса жид­кости от гломерулярных капилляров в боуменову капсулу. Клубочковый фильт­рат, т. е. жидкость в боуменовой капсуле, в норме не содержит клеток, почти ли­шен белка, и в нем содержится большое количество неорганических ионов и низ­комолекулярных органических веществ (например, глюкоза и аминокислоты) практически в той же концентрации, что и в плазме.

Объем фильтрата, образующегося в единицу времени, обозначают как ско­рость клубочковой фильтрации, СКФ. У здорового молддбго мужчины скорость клубочковой фильтрации составляет невероятную величину — 180 л/сут (125 мл/мин)!й (Эта величина не сопоставима с фильтрацией жидкости через стенки всех капилляров в организме — примерно 4 л/сут.) Значение этой огром­ной скорости клубочковой фильтрации весьма важно. Когда мы указываем, что средний общий объем плазмы в организме человека составляет примерно 3 л, то

30

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в

Диаграмма продольного разреза через гломерулу и ее юкстагломерулйрный аппарат, мерулярный аппарат Состоит из гранулярных клеток (ГК), которые секретируют ренин, тас с!епза (МО), и экстрагломерулярных мезангиальных клеток (ЭГМ). Э -т- эндотелий капиллг ЭА — эфферентная артериола; АА — афферентная артериола; ПЭ — париетальный (к листок) эпителий капсулы Боумена; П — клетки проксимального канальца; МП — мочевое (С меново) пространство; ПО — подоциты боуменовой капсулы; ГБМ — гломерулярная базаль мембрана. (Из \М Кпг и соавт, в Оау/с/зо/?, А М., ео* Ргосеейпдз о? (Не 1Шп 1п1ета1!опа1 Сопдгезз ( МерИгЫоду. Уо1.1;1.опс1оп: ВаШею 7/лс/а//; 1987; 3-23.)

Введение в основные проц^ессы мочеобразования.

31

это означает, что вся плазма фильтруется в почках около 60 раз в сутки. Способность почек фильтровать такой огромный объем плазмы дает возможность им экскретировать значительное количество конечных продуктов обмена веществ и очень точно регулировать элементный состав жидкостей внутренней среды орга­низма.

Факторы, которые определяют СКФ, и их физиологическая регуляция будут описаны в главах 2 и 7.

Канальцевая реабсорбция и канальцевая секреция

Объем мочи и содержание растворенных веществ в окончательной моче, кото-рая попадает в почечную лоханку, кореннымобразом отличается от состава гло-мерулярного фильтрата. Происходит это, поскольку по мере движения фильтрата из боуменовой капсул^ через многочисленные сегменты канальца состав жидко­сти изменяется под влиянием двух основных процессов — канальцевой реабсорб-ции и канальцевой секреции. Все отделы канальца тесно связаны с перитубуляр-ными капиллярами, эта взаимосвязь способствует переносу веществ между плаз­мой перитубулярных капилляров и просветом канальца. Когда перенос вещества направлен из просвета канальца в плазму перитубулярных капилляров, этот про­цесс называется канальцевой реабсорбцией (также обозначаемый как абсорб­ция 10). Движение в противоположном направлении, т. е. из плазмы перитубуляр­ных капилляров в просвет канальца, называется канальцевой секрецией. Послед­ний термин не следует путать с экскрецией. Говорят что такое-то вещество было экскретировано, мы подразумеваем/что оно появляется в окончательной моче. Эти взаимоотношения показаны на рис. 1-8.

Типичные взаимоотношения между этими основными почечными процесса­ми — гломерулярной фильтрацией, канальцевой реабсорбцией и канальцевой секрецией, представлены схематически на рис. 1-9. Плазма, содержащая три низ­комолекулярных вещества X, У и Z, поступает в гломерулярные капилляры, и примерно 20 % от объема плазмы фильтруется в капсулу Боумена. Фильтрат, содержащий X, У и Z в той же концетрации, что и плазма, поступает в прокси­мальный извитой каналец и начинает свое движение по нему. Одновременно ос­тавшиеся 80 % плазмы с X, Y и Z покидают гломерулярные капилляры по эффе­рентным артериолам и поступают в перитубулярные капилляры. Клетки каналь-цевого эпителия могут секретировать все количество вещества X, содержащееся в перитубулярных капиллярах, в просвет канальца, но не могут реабсорбировать вещество X. Таким образом, путем комбинации фильтрации и канальцевой сек­реции вся плазма, которая первоначально поступила в почечную артерию, очища­ется от вещества X, покидающего организм с мочой. Каналец может реабсорбиро­вать вещество У и Z. Степень реабсорбции вещества У невелика, поэтому боль­шая часть профильтровавшегося У не реабсорбируется и выводится из организма с мочой. Но для вещества Z механизм реабсорбции настолько активен, что прак­тически все количество профильтрбвавшегося Z реабсорбируется. Отсюда про­цессы фильтрации и реабсорбции взаимно компенсируют Друг друга и чистый ре­зультат таков, как будто вещество Z вовсе не поступало в почку.

Как мы увидим, гораздо большее количество веществ подвергается канальце­вой реабсорбции, чем канальцевой секреции. Представление о масштабах и значе­нии канальцевой реабсорбции может быть получено из данных табл. 1-3, в кото-

32

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в

рой суммированы результаты анализа небольшого количества компонентов плазмы, подвергающихся реабсорбции. Величины в табл. 1-3 типичны для организма здорового человека, который находится на усредненной диете. По крайней мере три важных вывода могут быть сделаны по материалам данной таблицы:

1. Из-за огромной скорости клубочковой фильтрации фильтруемые количе
   ва веществ весьма велики, в целом они превышают массу этих веществ в
   ганизме. Например, организм содержит около,40 л воды, но объем
   треруемой в течение каждых суток воды составляет 180 л. Если реабсорбция воды прекратится, но фильтрация воды сохранится, то вся вода, содержащаяся в плазме, будет выведена с мочой в течение 30 мин.
2. Реабсорбция веществ, конечных продуктов обмена, таких как мочевина,
   ществляется относительно не полностью, таким образом, значителы
   фракции фильтруемых веществ экскретируются с мочой, как вещество
   нашем гипотетическом примере.

34

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в поч

1-3

Средние величины транспорта некоторых веществ, подвергающихся фильтрации и реабсорбции в почке

Вещество	Профильтровавщееся количество за сутки	Эксцитируемое количество	% реабсорбции
Вода, л	180	1,8	99,0
Натрий, г	630	3,2	99,5
Глюкоза, г	180	0	100
Мочевина, г	56	28	50
ТаблДЕ