Больницы 

Реабсорбция натрия. Реабсорбция и секреция белка, натрия и хлора в почечных канальцах. Механизм реабсорбции глюкозы

Подробности

Реабсорбция – это транспорт веществ из просвета почечных канальцев в кровь , протекающую через околоканальцевые капилляры. Реабсорбируется 65% от объема первичной мочи (примерно 120 л/сутки. Было 170 л, выделилось 1.5): вода, минеральные соли, все необходимые органические компоненты, (глюкоза, аминокислоты). Транспорт пассивный (осмос, диффузия по электрохимическому градиенту) и активный (первично-активный и вторично-активный с участием белковых молекул-переносчиков). Транспортные системы такие же, как и в тонком кишечнике.

Пороговые вещества – обычно полностью реабсорбируются (глюкоза, аминокислоты) и выделяются с мочой только если их концентрация в плазме крови превышает пороговую величину (так называемый «порог выведения»). Для глюкозы порог выведения 10 ммоль/л (при нормальной концентрации глюкозы в крови 4.4-6.6 ммоль/л).

Беспороговые вещества – всегда выводятся независимо от их концентрации в плазме крови . Они не реабсорбируются или реабсорбируются частично, например, мочевина и др. метаболиты.

Механизм работы различных отделов почечного фильтра.

1. В проксимальном канальце берет свое начало процесс концентрирования клубочкового фильтрата, причем наиболее важным моментом здесь является активное поглощение солей. С помощью активного транспорта из данного участка канальца обратно всасывается около 67% Na+. Почти пропорциональное количество воды и некоторых других растворенных веществ, например ионов хлора, следует за ионами натрия пассивно. Таким образом, прежде чем фильтрат достигнет петли Генле, из него реабсорбирустся около 75% веществ. В результате канальцевая жидкость становится изоосмотической по отношению к плазме крови и тканевым жидкостям.

Проксимальный каналец идеально приспособлен для интенсивной реабсорбции соли и воды . Многочисленные микроворсинки эпителия образуют так называемую щеточную кайму, покрывающую внутреннюю поверхность просвета почечного канальца. При таком устройстве абсорбирующей поверхности чрезвычайно увеличивается площадь клеточной мембраны и в результате облегчается диффузия соли и воды из просвета канальца в эпителиальные клетки.

2. Нисходящее колено петли Генле и часть восходящего колена , расположенная во внутреннем слое мозгового вещества , состоят из очень тонких клеток, у которых нет щеточной каймы, а число митохондрий мало. Морфология тонких участков нефрона свидетельствует об отсутствии здесь активного переноса растворенных веществ через стенку канальца. На данном участке нефрона NaCl очень плохо проникает сквозь стенку канальца, мочевина - несколько лучше, а вода проходит без затруднений.

3. Стенка тонкого участка восходящего колена петли Генле также неактивна в отношении транспорта соли. Тем не менее она обладает высокой проницаемостью для Na+ и Сl-, но малопроницаема для мочевины и почти непроницаема для воды.

4. Толстый участок восходящего колена петли Генле , расположенный в мозговом веществе почки, отличается от остальных участков указанной петли. Он осуществляет активный перенос Na+ и Cl- из просвета петли в интерстициальное пространство. Этот участок нефрона вместе с остальной частью восходящего колена чрезвычайно мало проницаем для воды. Из-за реабсорбции NaCl жидкость поступает в дистальный каналец несколько гипоосмотичной по сравнению с тканевой жидкостью

5. Движение воды через стенку дистального канальца - процесс сложный. Дистальный каналец имеет особое значение для транспорта К+, Н+ и NH3 из тканевой жидкости в просвет нефрона и транспорта Na+, Cl- и Н2О из просвета нефрона в тканевую жидкость. Поскольку соли активно "выкачиваются" из просвета канальца, вода следует за ними пассивно.

6. Собирательный проток проницаем для воды, что позволяет ей переходить из разбавленной мочи в более концентрированную тканевую жидкость мозгового вещества почки. В этом заключается конечная стадия образования гиперосмотической мочи. В протоке происходит также реабсорбция NaCl, но за счет активного переноса Na+ через стенку. Для солей собирательный проток непроницаем, в отношении воды его проницаемость меняется. Важной особенностью дистального участка собирательного протока, расположенного во внутреннем мозговом слое почек, является его высокая проницаемость для мочевины.

Механизм реабсорбции глюкозы.

Проксимальная (1/3) реабсорбция глюкозы осуществляется с помощью специальных переносчиков щеточной каемки апикальной мембраны эпителиальных клеток . Эти переносчики транспортируют глюкозу, только если одновременно связывают и переносят натрий. Пассивное перемещение натрия по градиенту концентрации внутрь клеток ведет к транспорту через мембрану и переносчика с глюкозой.

Для реализации этого процесса необходима низкая концентрация натрия в эпителиальной клетке, создающая градиент концентрации между внешней и внутриклеточной средой, что обеспечивается энергозависимой работой натрий-калиевого насоса базальной мембраны .

Такой вид транспорта называют вторично активным, или симпортом , т. е. совместным пассивным транспортом одного вещества (глюкоза) из-за активного транспорта другого (натрия) с помощью одного переносчика. При избытке глюкозы в первичной моче может произойти полная загрузка всех молекул переносчиков и глюкоза уже не сможет всасываться в кровь.

Эта ситуация характеризуется понятием «максимальный канальцевый транспорт вещества » (Тм глюкозы), которое отражает максимальную загрузку канальцевых переносчиков при определенной концентрации вещества в первичной моче и, соответственно, в крови. Эта величина составляет от 303 мг/мин у женщин до 375 мг/мин у мужчин. Величине максимального канальцевого транспорта соответствует понятие «почечный порог выведения».

Почечным порогом выведения называют ту концентрацию вещества в крови и, соответственно, в первичной моче, при которой оно уже не может быть полностью реабсорбировано в канальцах и появляется в конечной моче. Такие вещества, для которых может быть найден порог выведения, т. е. реабсорбирующиеся при низких концентрациях в крови полностью, а при повышенных концентрациях - не полностью, носят название пороговых. Примером является глюкоза, которая полностью всасывается из первичной мочи при концентрациях в плазме крови ниже 10 ммоль/л, но появляется в конечной моче, т. е. полностью не реабсорбируется, при содержании ее в плазме крови выше 10 ммоль/л. Следовательно, для глюкозы порог выведения составляет 10 ммоль/л .

Механизмы секреции в почечном фильтре.

Секреция - это транспорт веществ из крови , протекающей через околоканальцевые капилляры, в просвет почечных канальцев. Транспорт пассивный и активный. Секретируются ионы Н+, К+, аммиак, органические кислоты и основания (например, чужеродные вещества, в частности, лекарственные препараты: пенициллин и др). Секреция органических кислот и оснований происходит с помощью вторично-активного натрий-зависимого механизма.

Секреция йонов калия.

Большая часть легко фильтрующихся в клубочках ионов калия обычно реабсорбируется из фильтрата в проксимальных канальцах и петлях Генлe . Скорость активной реабсорбции в канальце и петле не снижается даже в том случае, когда концентрация К+ в крови и фильтрате сильно возрастает в ответ на избыточное потребление организмом этого иона.

Однако дистальные канальцы и собирательные протоки способны не только реабсорбировать, но и секретировать ионы калия . Секретируя калий, данные структуры стремятся достичь ионного гомеостаза в случае поступления в организм необычайно большого количества этого металла. Транспорт К+, по-видимому, зависит от его постуления в клетки канальцев из тканевой жидкости, обусловленного активностью обычного Nar+ - Ka+-насоса, с утечкой К+ из цитоплазмы в канальцевую жидкость. Калий может просто диффундировать по электрохимическому градиенту из клеток почечных канальцев в просвет, потому что канальцевая жидкость электроотрицательна по отношению к цитоплазме. Секреция К+ с помощью данных механизмов стимулируется адренокортикальным гормоном-альдостероном, который высвобождается в ответ на повышение содержания К+ в плазме крови.

Вещество, подлежащее реабсорбции , должно (1) переместиться через эпителиальную выстилку канальца в межклеточную жидкость, а затем (2) через мембраны перитубулярных капилляров - обратно в кровь. Следовательно, реабсорбция воды и растворенных веществ - процесс многоэтапный. Перенос веществ через эпителий канальцев в межклеточную жидкость осуществляется с помощью механизмов активного и пассивного транспорта. Например, вода и растворенные в ней вещества способны проникать в клетки либо непосредственно через мембрану (трансцеллюлярно), либо используя промежутки между клетками (парацеллюлярно).

Затем после попадания в межклеточную жидкость оставшуюся часть пути растворы совершают путем ультрафильтрации (массового передвижения), опосредованной гидростатическими и коллоидно-осмотическими силами. Под действием результирующей силы, направленной на реабсорбцию воды и растворенных в ней веществ из межклеточной жидкости в кровь, перитубулярные капилляры выполняют функцию, сходную с венозными концами большинства капилляров.

Используя энергию , выработанную в процессе обмена, активный транспорт способен перемещать растворенные вещества против электрохимического градиента. Вид транспорта, который зависит от затрат энергии, полученной, например, при гидролизе аденозинтрифосфата, называют первично активным транспортом. В качестве примера такого транспорта приведем натрий-калиевую АТФ-азу, деятельность которой осуществляется во многих частях канальцевой системы.

Вид транспорта , который напрямую не зависит от источника энергии, например обусловленный градиентом концентрации, называют вторично активным транспортом. Примером этого вида транспорта является реабсорбция глюкозы в проксимальном канальце. Вода всегда реабсорбируется пассивно с помощью механизма, называемого осмосом. Под этим термином подразумевают диффузию воды из области с низкой концентрацией вещества (высокого содержания воды) в область с высокой концентрацией вещества (низким содержанием воды).
Растворенные вещества могут перемещаться через мембрану эпителиоцитов или через межклеточные промежутки.

Клетки почечных канальцев , как и другие эпителиоциты, удерживаются друг с другом с помощью плотных контактов. По бокам контактирующих между собой клеток позади этих соединений расположены межклеточные промежутки. Растворенные вещества могут реабсорбироваться через клетку, используя трансцеллюлярный путь, или же проникать через область плотного контакта и межклеточных промежутков по парацеллюлярному пути. Этот способ транспорта также используется в некоторых сегментах нефрона, особенно в проксимальных канальцах, где реабсорбируются вода и такие вещества, как ионы калия, магния, хлора.

Первично активный транспорт через мембрану связан с гидролизом АТФ. Особое значение первично активного транспорта в том, что с его помощью растворенные вещества могут перемещаться против электрохимического градиента. Энергию, необходимую для этого вида транспорта, предоставляет АТФ, гидролиз молекулы которой обеспечивается связанной с мембраной АТФ-азой. Фермент АТФ-аза является также составной частью транспортной системы, присоединяющей и перемещающей растворенные вещества через мембрану. Известные первично активные системы переноса веществ включают следующие АТФ-азы: натрий-калиевую, переносящую ионы водорода, водородно-калиевую и кальциевую.

Ярким примером работы системы первично активного транспорта является процесс реабсорбции натрия через мембрану проксимального извитого канальца. Она расположена на боковых поверхностях эпителиальных клеток ближе к базальной мембране и представляет собой мощный Nа+/К+-насос. Его АТФ-аза снабжает систему энергией, высвобождаемой с гидролизом АТФ и используемой для переноса ионов Na+ из клетки в межклеточное пространство. В это же время калий из межклеточной жидкости переносится в клетку. Деятельность этого ионного насоса направлена на поддержание в клетке высокой концентрации калия и низкой - натрия.

Кроме того, создается относительная разность потенциалов с зарядом внутри клетки около -70 мВ. Выведение натрия с помощью насоса, расположенного на мембране базолатеральной области клетки, способствует его диффузии обратно в клетку через область, обращенную в просвет канальца, по следующим причинам: (1) наличие градиента концентрации для натрия, направленного из просвета канальца в клетку, т.к. его концентрация в клетке низка (12 мэкв/л), в просвете - высока (140 мэкв/л); (2) отрицательный заряд внутри клетки (-70 мВ) притягивает положительно заряженные ионы Na .

Активная реабсорбция натрия с помощью натрий-калиевой АТФ-азы происходит во многих частях канальцевой системы нефрона. В определенных ее частях существуют дополнительные механизмы, обеспечивающие реабсорбцию большого количества натрия в клетку. В проксимальном канальце сторона клетки, обращенная в просвет канальца, представлена щеточной каемкой, увеличивающей площадь поверхности примерно в 20 раз. На этой мембране также расположены белки-переносчики, которые присоединяют и переносят натрий из просвета канальцев в клетку, обеспечивая им облегченную диффузию. Эти белки-переносчики также играют важную роль во вторично активном транспорте других веществ, таких как глюкоза и аминокислоты. Подробно данный процесс изложен далее.
Таким образом, процесс реабсорбции ионов Na+ из просвета канальцев обратно в кровь состоит минимум из трех этапов.

1. Диффузия ионов Na+ через мембрану клеток эпителия канальцев (называемую также апикальной мембраной) внутрь клеток по электрохимическому градиенту, поддерживаемому Nа+/К+-насосом, который расположен на базолатеральной стороне мембраны.

2. Перенос натрия через базолатеральную мембрану в межклеточную жидкость . Осуществляется против электрохимического градиента с помощью Nа+/К+-насоса, обладающего АТФ-азной активностью.

3. Реабсорбция натрия , воды и других веществ из межклеточной жидкости в перитубулярные капилляры путем ультрафильтрации - пассивного процесса, обеспечиваемого градиентами гидростатического и коллоидно-осмотического давления.

До 80% профильтровавшегося натрия реабсорбируется в проксимальных сегментах канальцев, тогда как в дистальных сегментах и собирательных трубках его всасывается около 8 — 10%.

В проксимальном сегменте натрий всасывается с эквивалентным количеством воды, поэтому содержимое канальца остается изоосмотичным. В проксимальных отделах высока проницаемость и для натрия, и для воды. Через апикальную мембрану натрий входит в цитоплазму пассивно по градиенту электрохимического потенциала. Далее натрий движется по цитоплазме к базальной части клетки, где находятся натриевые насосы (Na-K-АТФаза, зависимая от Mg).

Пассивная реабсорбция ионов хлора происходит в зонах клеточных контактов, которые проницаемы не только для хлора, но и для воды. Проницаемость межклеточных промежутков не является строго постоянной величиной, она может меняться при физиологических и патологических состояниях.

В нисходящей части петли Генле натрий и хлор практически не всасываются.

В восходящей части петли Генле функционирует иной механизм всасывания натрия и хлора. На апикальной поверхности расположена система переноса в клетку ионов натрия, калия и двух ионов хлора. На базальной поверхности также имеются Na-K-насосы.

В дистальном сегменте ведущим механизмом реабсорбции солей является Na-насос, который обеспечивает реабсорбцию натрия против высокого концентрационного градиента. Здесь всасывается около 10% натрия. Реабсорбция хлора происходит независимо от натрия и пассивно.

В собирательных трубках транспорт натрия регулируется альдостероном. Натрий входит по натриевому каналу, движется к базальной мембране и переносится во внеклеточную жидкость Na-K-АТФазой.

Альдостерон действует на дистальные извитые канальцы и начальные отделы собирательных трубок.

Транспорт калия

В проксимальных сегментах всасывается 90-95% профильтровавшегося калия. Часть калия всасывается в петле Генле. Выделение калия с мочой зависит от его секреции клетками дистального канальца и собирательных трубок. При избыточном поступлении калия в организм его реабсорбция в проксимальных канальцах не снижается, но резко увеличивается секреция в дистальных канальцах.

При всех патологических процессах, сопровождающихся снижением фильтрационной функции, отмечается значительное увеличение секреции калия в канальцах почек.

В одной и той же клетке дистального канальца и собирательных трубок существуют системы реабсорбции и секреции калия. При дефиците калия они обеспечивают максимальное извлечение калия из мочи, а при избытке — его секрецию.

Секреция калия через клетки в просвет канальца является пассивным процессом, происходящим по концентрационному градиенту, а реабсорбция — активным. Усиление секреции калия под влиянием альдостерона связано не только с действием последнего на проницаемость калия, но и с увеличением поступления калия в клетку вследствие усиления работы Na-K-насоса.

Другим важным фактором регуляции транспорта калия в канальцах является инсулин, уменьшающий экскрецию калия. Большое влияние на уровень выделения калия оказывает состояние кислотно-щелочного равновесия. Алкалоз сопровождается увеличением выделения калия почкой, а ацидоз приводит к уменьшению калийуреза.

Транспорт кальция

Почки и кости играют главную роль в поддержании стабильного уровня кальция в крови. В сутки потребление кальция составляет около 1 г. Кишечником выделяется 0,8, почками — 0,1-0,3 г/сут. В клубочках фильтруется ионизированный кальций и находящийся в виде низкомолекулярных комплексов. В проксимальных канальцах реабсорбируется 50% профильтровавшегося кальция, в восходящем колене петли Генле — 20-25%, в дистальных канальцах — 5-10, в собирательных трубках — 0,5-1,0%.

Секреции кальция у человека не происходит.

В клетку кальций поступает по градиенту концентрации и сосредоточивается в эндоплазматическом ретикулуме и в митохондриях. Из клетки кальций выводится двумя путями: с помощью кальциевого насоса (Са-АТФаза) и Na/Ca обменника.

В клетке почечного канальца должна быть особенно эффективная система стабилизации уровня кальция, так как он непрерывно поступает через апикальную мембрану, а ослабление транспорта в кровь нарушило бы не только баланс кальция в организме, но и повлекло бы патологические изменения в самой клетке нефрона.

    Гормоны, регулирующие транспорт кальция в почке:

  • Паратгормон
  • Тирокальцитонин
  • Соматотропный гормон

Среди гормонов, регулирующих транспорт кальция в почке, наибольшее значение имеет паратгормон. Он уменьшает реабсорбцию кальция в проксимальном канальце, однако при этом снижается его экскреция почкой вследствие стимуляции всасывания кальция в дистальном сегменте нефрона и собирательных трубках.

В противоположность паратгормону тирокальцитонин вызывает увеличение экскреции кальция почкой. Активная форма витамина D3 увеличивает реабсорбцию кальция в проксимальном сегменте канальца. Соматотропный гормон способствует усилению кальцийуреза, именно поэтому у больных с акромегалией часто развивается мочекаменная болезнь.

Транспорт магния

Здоровый взрослый человек с мочой за сутки выделяет 60-120 мг магния. До 60% профильтровавшегося магния реабсорбируется в проксимальных канальцах. Большое количество магния реабсорбируется в восходящем колене петли Генле. Реабсорбция магния является активным процессом и ограничена величиной максимального канальцевого транспорта. Гипермагниемия приводит к усилению экскреции магния почкой и может сопровождаться преходящей гиперкальциурией.

При нормальном уровне клубочковой фильтрации почка быстро и эффективно справляется с повышением уровня магния в крови, предотвращая гипермагниемию, поэтому клиницисту чаще приходится встречаться с проявлениями гипомагниемии. Магний, как и кальций, не секретируется в канальцах почек.

Скорость экскреции магния возрастает при остром увеличении объема внеклеточной жидкости, при увеличении тирокальцитонина и АДГ. Паратгормон уменьшает выделение магния. Однако гиперпаратиреоидизм сопровождается гипомагниемией. Это, вероятно, связано с гиперкальциемией, которая увеличивает экскрецию не только кальция, но и магния в почках.

Транспорт фосфора

Почки играют ключевую роль в поддержании постоянства фосфатов в жидкостях внутренней среды. В плазме крови фосфаты представлены в виде свободных (около 80%) и связанных с белками ионов. За сутки через почки выделяется около 400-800 мг неорганического фосфора. 60-70% фильтруемых фосфатов всасывается в проксимальных канальцах, 5-10% — в петле Генле и 10-25% — в дистальных канальцах и собирательных трубках. Если резко снижена транспортная система проксимальных канальцев, то начинает использоваться большая мощность дистального сегмента нефрона, который может предотвратить фосфатурию.

В регуляции канальцевого транспорта фосфатов основная роль принадлежит гормону паращитовидных желез, который угнетает реабсорбцию в проксимальных сегментах нефрона, витамину D3, соматотропному гормону, которые стимулируют реабсорбцию фосфатов.

Транспорт глюкозы

Глюкоза, прошедшая через клубочковый фильтр, практически полностью реабсорбируется в проксимальных сегментах канальцев. За сутки может выделяться до 150 мг глюкозы. Реабсорбция глюкозы осуществляется активно с участием ферментов, затратой энергии и потреблением кислорода. Глюкоза проходит через мембрану вместе с натрием против высокого концентрационного градиента.

В клетке происходят накопление глюкозы, фосфорилирование ее до глюкозо-6-фосфата и пассивный перенос в околоканальцевую жидкость.

Полная реабсорбция глюкозы происходит лишь в тех случаях, когда количество переносчиков и скорость их движения через клеточную мембрану обеспечивают перенос всех молекул глюкозы, поступивших в просвет проксимальных отделов канальцев из почечных телец. Максимальное количество глюкозы, которое в состоянии реабсорбироваться в канальцах при полной загрузке всех переносчиков, в норме у мужчин составляет 375 ± 80, у женщин — 303 ± 55 мг/мин.

Уровень глюкозы в крови, при котором она появляется в моче, равен 8-10 ммоль/л.

Транспорт белка

В норме профильтровавшийся в клубочках белок (до 17-20 г/сут) практически весь реабсорбируется в проксимальных сегментах канальцев и в суточной моче обнаруживается в незначительном количестве — от 10 до 100 мг. Канальцевый транспорт белка — процесс активный, в нем принимают участие протеолитические ферменты. Реабсорбция белка осуществляется путем пиноцитоза в проксимальных сегментах канальцев.

Под воздействием протеолитических ферментов, содержащихся в лизосомах, белок подвергается гидролизу с образованием аминокислот. Проникая через базальную мембрану, аминокислоты поступают в около- канальцевую внеклеточную жидкость.

Транспорт аминокислот

В клубочковом фильтрате концентрация аминокислот такая же, как и в плазме крови, — 2,5-3,5 ммоль/л. В норме обратному всасыванию подвергается около 99% аминокислот, причем этот процесс происходит в основном в начальных отделах прокси-мального извитого канальца. Механизм реабсорбции аминокислот подобен описанному выше для глюкозы. Имеется ограниченное количество переносчиков, и когда все они соединяются с соответствующими аминокислотами, избыток последних остается в канальцевой жидкости и выводится с мочой.

В норме моча содержит лишь следы аминокислот.

    Причинами аминоацидурии являются:

  • увеличение концентрации аминокислот в плазме при повышенном поступлении в организм и при нарушении их метаболизма, что приводит к перегрузке транспортной системы канальцев почек и аминоацидурии
  • дефект переносчика, обеспечивающего реабсорбцию аминокислоты
  • дефект апикальной мембраны клеток канальцев, что приводит к увеличению проницаемости щеточной каемки и зоны межклеточных контактов. В результате отмечается обратный ток аминокислот в каналец
  • нарушение метаболизма клеток проксимального канальца

Еще в 1842 г немецкий физиолог К. Людвиг предполагал, что мочеобразование состоит из 3-х процессов. В 20-х годах ХХ столетия американский физиолог А. Ричардс подтвердил это предположение.

Образование конечной мочи является результатом трех последовательных процессов:

I. В почечных клубочках происходит начальный этап мочеобразования - клубочковая, или гломерулярная ультрофильтрация безбелковой жидкости из плазмы крови в капсулу почечного клубочка, в результате чего образуется первичная моча.

II. Канальцевая реабсорбция - процесс обратного всасывания профильтровавшихся веществ и воды.

III. Секреция . Клетки некоторых отделов канальца переносят из внеклеточной жидкости в просвет нефрона (секретируют) ряд органических и неорганических веществ либо выделяют в просвет канальца молекулы, синтезированные в клетке канальца.

I .ГЛОМЕРУЛЯРНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

Образование мочи начинается с клубочковой фильтрации, т.е. переноса жидкости от гломерулярных капилляров в боуменову капсулу, при этом жидкость проходит через клубочковый фильтр.

Фильтрующая мембрана . Фильтрационный барьер в почечном тельце состоит из трех слоев: эндотелий гломерулярных капилляров, базальная мембрана и однорядный слой эпителиальных клеток, выстилающих капсулу Боумена. Первый слой, эндотелиальные клетки капилляров, перфорирован множеством отверствий ("окон" или "фенестров")(d пор 40 – 100 нм). Базальная мембрана это гелеподобное, бесклеточное ячеистое образование, состоящее из гликопротеинов и протеогликанов. Клетки эпителия капсулы, которые покоятся на базальной мембране, носят название подоцитов. У подоцитов необычное осьминогоподобное строение, в результате чего они имеют множество пальцевидных отростков, вдавленных в базальную мембрану. Щелевидные пространства между расположенными рядом пальцевидными отростками представляют собой проходы, по которым фильтрат, пройдя эндотелиальные клетки и базальную мембрану, проникает в боуменово пространство(d щелей между педикулами подоцитов 24-30 нм)

В базальной мембране имеются поры(d пор 2,9 – 3,7 нм) , которые ограничивают прохождение форменных элементов крови, а также крупных молекул более 5-6 мм (молекул. вес больше 70000 Да: фильтруются молекулы, имеющие м.м. менее 70 000 Да: все минеральные вещества, органические соединения (за исключением крупномолекулярных белков, липоидов)

Поэтому крупные белки, такие как глобулины (мол.вес 160000) и казеины (мол. вес 100000) в фильтрат не поступают. Альбумины плазмы крови (мол.вес около 70000) проходят в фильтрат в ничтожном количестве. В просвет капсулы нефрона проникает инулин около 22% яичного альбумина, 3% гемоглобина и менее 0,01 % сывороточного альбумина (в случае гемолиза) таким образом, происходит фильтрация. Свободному прохождению белков через гломерулярный фильтр препятствует отрицательно заряженные молекулы в веществе базальной мембраны и выстилке, лежащей на поверхности подоцитов, поскольку подавляющее число белков плазмы несет почти только отрицательные электрические заряды. При определенной форме патологии почки, когда на мембранах исчезает отрицательный заряд, становятся "проницаемыми" по отношению к белкам.

Проницаемость гломерулярного фильтра определяется минимальным размером молекул, которые способны фильтроваться и зависит от:1) размера пор;2) заряда пор (базальная мембрана – анионит);3) гемодинамических условий; 4) работы педикул подоцитов(в них имеются актомиозиновые нити) и мезангиальных клеток.

По своему составу ультрафильтрат - первичная моча изотонична плазме крови. Неорганические соли и низкомолекулярные органические соединения (мочевина, мочевая кислота, глюкоза, аминокислоты, креатинин) - свободно проходят через клубочковый фильтр и поступают в полость капсулы Боумена. Основной силой, обеспечивающей возможность ультрафильтрации в почечных клубочках, является гидростатическое давление крови в сосудах. Его величина обусловлена тем, что приносящая артериола - больше по диаметру, чем выносящая, а также тем, что почечные артерии отходят от брюшного отдела аорты.

Площадь фильтрации в двух почках составляет 1,5 м 2 на 100 г ткани (т.е.почти равна поверхности тела.-S тела 1,73 м 2). Зависит от : 1) площади поверхности капилляров; 2) количества пор (больше, чем в любом другом органе; на их долю приходится до 30% поверхности эндотелиальных клеток);3) количества функционирующих нефронов.

Эффективное фильтрационное давление (ЭФД) , от которого зависит скорость клубочковой фильтрации, определяется разностью между ГДК (гидростатическое давление крови) в капиллярах клубочка (у человека от 60-90 мм.рт.ст.) и противодействующими ему факторами - онкотическим давлением белков плазмы крови (ОДК равно 30 мм.рт.ст.) и гидростатическим давлением жидкости (или ультрафильтрата) или в капсуле клубочка около 20 мм.рт.ст.

ЭФД= ГДК- (ОДК+ ГДУ)

ЭФД = 70 мм.рт.ст. - (30 мм.рт.ст.+ 20 мм.рт.ст.) = 20мм.рт.ст .

ЭФД может варьировать от 20 до 30 мм.рт.ст. Фильтрация происходит только в том случае, если давление крови в капиллярах клубочков превышает сумму онкотического давления белков в плазме и давления жидкости в капсуле клубочка. При повышении фильтрационного давления диурез увеличивается, при понижении - уменьшается. Давление крови в капиллярах клубочков и кровоток через них почти не изменяются, так как при повышении системного артериального давления тонус приносящей артериолы возрастает, а при понижении системного давления ее тонус уменьшается (эффект Остроумова - Бейлиса).

Факторы определяющие фильтрацию

Почечные факторы

К-во функционирующих клубочков

Диаметр приносящего и выносящего сосудов

Давление фильтрата в капсуле

Внепочечные факторы

Общее функциональное состояние системы кровообращения, к-во циркулирующей крови, величина АД и скорость кровотока

Степень гидратации организма. Осмотическое и онкотическое давление.

Функционирование других механизмов выведения мочи(потовые железы)

Количество первичной мочи - 150-180 л/сутки . Через почки в сутки протекает 1700 литров крови. Скорость клубочковой фильтрации 125 мл/мин у мужчин и 110мл/мин у женщин. Таким образом, около 180 литров в сутки. Средний общий объем плазмы в организме человека составляет примерно 3 л, 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.

II.КАНАЛЬЦЕВАЯ РЕАБСОРБЦИЯ

В почках человека за одни сутки образуется до 170 л фильтрата, а выделяется 1-1,5л конечной мочи, остальная жидкость всасывается в канальцах. Первичная моча изотонична плазме крови (т.е. это плазма крови без белков) Обратное всасывание веществ в канальцах состоит в том, чтобы вернуть все жизненно-важные вещества и в необходимых количествах из первичной мочи.

Объем реабсорбции = объем ультрафильтрата – объем конечной мочи.

Молекулярные механизмы, участвующие в осуществлении процессов реабсорбции те же, что и механизмы, действующие при переносе молекул через плазматические мембраны в других частях организма это диффузия, активный и пассивный транспорт, эндоцитоз и пр.

Есть два пути для движения реабсорбируемого вещества из просвета в интерстициальное пространство.

Первый - движение между клетками, т.е. через плотное соединение двух соседних клеток - это парацеллюлярный путь . Парацеллюлярная реабсорбция может осуществляться посредством диффузии или за счет переноса вещества вместе с растворителем. Второй путь реабсорбции - транцеллюлярный ("через" клетку). В этом случае реабсорбируемое вещество должно преодолеть две плазматические мембраны на своем пути из просвета канальца к интерстициальной жидкости - люминальную (или апекальную) мембрану, отделяющую жидкость в просвете канальца от цитоплазмы клеток, и базолатеральную (или контрлюминальную) мембрану, отделяющую цитоплазму от интерстициальной жидкости. Трансцеллюлярный транспорт определяется термином активный , для краткости, хотя пересечение, по меньшей мере, одной из двух мембран осуществляется посредством первично или вторично активного процесса. Если вещество реабсорбируется против электрохимического и концентрационного градиентов, процесс называется активным транспортом. Различают два вида транспорта - первично-активный и вторично-активный . Первично-активным транспорт называется в том случае, когда происходит перенос вещества против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Этот транспорт обеспечивается энергией получаемой непосредственно при расщеплении молекул АТФ. Примером служит транспорт ионов Na, который происходит при участии Na + ,К + АТФазы, использующей энергию АТФ. В настоящее время известны следующие системы первично активного транспорта: Na + , K + - АТФаза; Н + -АТФаза; Н + ,К + -АТФаза и Са + АТФаза.

Вторично-активным называется перенос вещества против концентрационного градиента, но без затраты энергии клетки непосредственно на этот процесс, так реабсорбируются глюкоза, аминокислоты. Из просвета канальца эти органические вещества поступают в клетки проксимального канальца с помощью специального переносчика, который обязательно должен присоединить ион Na + . Этот комплекс (переносчик + органическое вещество + Na +) способствует перемещению вещества через мембрану щеточной каемки и его поступление внутрь клетки. Движущей силой переноса этих веществ через апикальную плазматическую мембрану служит меньшая по сравнению с просветом канальца концентрация натрия в цитоплазме клетки. Градиент концентрации натрия обусловлен непосредственным активным выведением натрия из клетки во внеклеточную жидкость с помощью Na + , К + -АТФазы, локализованной в латеральных и базальных мембранах клетки. Реабсорбция Nа + Cl - представляет наиболее значительный по объему и энергетическим затратам процесс.

Различные отделы почечных канальцев отличаются по способности всасывать вещества. С помощью анализа жидкостей из различных частей нефрона были установлены состав жидкости и особенности работы всех отделов нефрона.

Проксимальный каналец. Реабсорбция в проксимальном сегменте – облигатная (обязательная).В проксимальных извитых канальцах - реабсорбируется большая часть компонентов первичной мочи с эквивалентным количеством воды (объем первичной мочи уменьшается примерно на 2/3). В проксимальном отделе нефрона полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, необходимое количество белка, микроэлементы, значительное количество Na + , K + , Ca + , Mg + , Cl _ , HCO 2 . Проксимальный каналец играет главную роль в возвращении всех этих профильтровавшихся веществ в кровь с помощью эффективной реабсорбции. Фильтруемая глюкоза практически полностью реабсорбируется клетками проксимального канальца, и в норме за сутки с мочой может выделяться незначительное ее количество (не более 130 мг). Глюкоза движется против градиента из просвета канальца через люминальную мембрану в цитоплазму посредством системы котранспорта с натрием. Это движение глюкозы опосредовано участием переносчика и является вторично активным транспортом, поскольку энергия, необходимая для осуществления движения глюкозы через люминальную мембрану, вырабатывается за счет движения натрия по его электрохимическому градиенту, т.е. посредством котранспорта. Данный механизм котранспорта столь мощный, что позволяет полностью всасывать всю глюкозу из просвета канальца. После проникновения в клетку глюкоза должна преодолеть базолатеральную мембрану, что происходит посредством независимой от участия натрия облегченной диффузии, это движение по градиенту поддерживается за счет высокой концентрации глюкозы, накапливающейся в клетке, вследствие активности люминального процесса котранспорта. Чтобы обеспечить активную трансцеллюлярную реабсорбцию, функционирует система: с наличием 2 мембран, которые асиметричны по отношению к присутствию переносчиков глюкозы; энергия выделяется только при преодолении одной мембраны, в данном случае люминальной. Решающий фактор, состоит в том, что весь процесс реабсорбции глюкозы зависит в конечном счете от первично активного транспорта натрия. Вторично активной реабсорбции при котранспорте с натрием через люминальную мембрану, тем же способом что и глюкоза реабсорбируются аминокислоты , неорганический фосфат, сульфат и некоторые органические питательные вещества. Низкомолекулярные белки реабсорбируются путем пиноцитоза в проксимальном сегменте. Реабсорбция белка начинается с эндоцитоза (пиноцитоза) на люминальной мембране. Этот энергозависимый процесс инициируется связыванием молекул профильтровавшегося белка со специфическими рецепторами на люминальной мембране. Обособленные внутриклеточные пузырьки, появившиеся в ходе эндоцитоза, сливаются внутри клетки с лизосомами, чьи ферменты расщепляют белки до низкомолекулярных фрагментов - дипептидов и аминокислот, которые удаляются в кровь через базолатеральную мембрану. Выделение белков с мочой в норме составляет не более 20 - 75 мг в сутки, а при заболевании почек оно может возрастать до 50 г в сутки (протеинурия).

Увеличение выделения белков мочой (протеинурия) может быть обусловлено нарушением их реабсорбции либо фильтрации.

Неионная диффузия - слабые органические кислоты и основания плохо диссоциируют. Растворяются в липидном матриксе мембран и реабсорбируются по концентрационному градиенту. Степень их диссоциации зависит от рН в канальцах: при его снижении диссоциация кислотуменьшается , оснований повышается . Реабсорбция кислот увеличивается , оснований – уменьшается . При возрастании рН – наоборот. Это используют в клинике для ускорения выведения ядовитых веществ – при отравлении барбитуратами защелачивают кровь. Это увеличивает их содержание в моче.

Петля Генле . В петле Генле в целом всегда реабсорбируется больше натрия и хлора (около 25% фильтруемого количества), чем воды (10% объема профильтровавшейся воды). Это является важным отличием петли Генле от проксимального канальца, где вода и натрий реабсорбируются практически в равных пропорциях. Нисходящая часть петли не реабсорбирует натрий или хлор, но она обладает весьма высокой проницаемостью для воды и реабсорбирует ее. Восходящая же часть(как тонкий, так и толстый ее участок) реабсорбирует натрий и хлор и практически не реабсорбирует воду, поскольку она совершенно не проницаема для нее. Реабсорбция хлорида натрия восходящей частью петли отвечает за реабсорбцию воды в нисходящей ее части, т.е. переход хлорида натрия из восходящей части петли в интерстициальную жидкость увеличивает осмолярность этой жидкости, а это влечет за собой большую реабсорбцию воды посредством диффузии из водопроницаемой нисходящей части петли. Поэтому этот участок канальца получил название разводящий сегмент. В результате жидкость будучи уже гипоосмотичной в восходящей толстой части петли Генле(вследствие выхода натрия), поступает в дистальный извитой каналец, где продолжается процесс разведения и она становится еще более гипоосмотичной, так как в последующих отделах нефрона органические вещества не всасываются в них реабсорбируются только ионы и Н 2 О. Таким образом, можно утверждать, что дистальный извитой каналец и восходящая часть петли Генле функционируют как сегменты, где происходит разведение мочи. По мере продвижения по собирательной трубке мозгового вещества канальцевая жидкость становится все более и более гиперосмотичной, т.к. реабсорбция натрия и воды продолжается и в собирательных трубках, в них происходит формирование конечной мочи (концентрированной, за счет регулируемой реабсорбции воды и мочевины. Н 2 О переходит в интерстициальное вещество согласно законам осмоса, т.к. там более высокая концентрация веществ. Процент реабсорбции воды может широко варьировать в зависимости от водного баланса данного организма.

Дистальная реабсорбция. Факультативная, регулируемая.

Особенности :

1. Стенки дистального сегмента плохо проницаемы для воды.

2. Здесь активно реабсорбируется натрий.

3. Проницаемость стенок регулируется : для воды - антидиуретическим гормоном, для натрия - альдостероном.

4.Происходит процесс секреции неорганических веществ.

Роль почек в человеческом организме неоценима. Эти жизненно важные органы выполняют множество функций, они регулируют объём крови, устраняют продукты распада из тела, нормализуют кислотно-щелочное и водно-солевое равновесие и т. д. Эти процессы осуществляются благодаря тому, что в организме происходит мочеобразование. Канальцевая реабсорбция относится к одной из стадий этого важного процесса, оказывающего влияние на деятельность всего организма в целом.

Важность выделительной системы организма

Выведение из организма конечных продуктов метаболизма тканей – это очень важный процесс, поскольку эти продукты ужа неспособны принести пользу, но могут оказать токсическое воздействие на человека.

К выделительным органам относится:

  • кожа;
  • кишечник;
  • почки;
  • лёгкие.

Образование предсердного натрийуретического гормона осуществляется в предсердиях при их растяжении, вызванном избытком крови. Это гормональное вещество, наоборот, уменьшает всасывание воды в дистальных канальцах, усиливая процесс мочеобразования и способствуя выводу из организма избыточного содержания жидкости.

Какие могут быть нарушения?

Заболевания почек могут быть вызваны различными причинами, среди которых патологические изменения реабсорбции занимают не последнее место. При нарушениях всасывания воды может развиться полиурия , или патологическое увеличение мочеобразования , а также олигурия , при которой суточное содержание мочи составляет менее одного литра.

Нарушения усваивания глюкозы приводят к глюкозурии , при которой это вещество не реабсорбируется совсем, и в полном объёме выводится из организма вместе с мочой.

Очень опасно состояние острой почечной недостаточности, когда функции почек нарушаются, и органы прекращают нормально функционировать.