12.2.7. Гомеостатические функции почек

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 

Для поддержания почками постоянства объема и состава внут­ренней среды и прежде всего крови существуют специальные сис­темы рефлекторной регуляции, включающие специфические рецеп­торы, афферентные пути и нервные центры, где происходит пере­работка информации. Команды к почке поступают по эфферент­ным нервам или гуморальным путем.

В целом перестройка работы почки, ее приспособление к не­престанно изменяющимся условиям определяются преимуществен­но влиянием на гломерулярный и канальцевый аппарат аргинин-вазопрессина [антидиуретического гормона (АДГ) ], альдостерона, паратгормона и ряда других гормонов.

Роль почек в осмо- и волюморегуляции. Почки являются ос­новным органом осморегуляции. Они обеспечивают выделение из­бытка воды из организма в виде гипотонической мочи при увели­ченном содержании воды (гипергидратация) или экономят воду и экскретируют мочу, гипертоническую по отношению к крови, при обезвоживании организма (дегидратация).

После питья воды или при ее избытке в организме снижается концентрация растворенных осмотически активных веществ в кро­ви и падает ее осмоляльность. Это уменьшает активность цент­ральных осморецепторов, расположенных в области супраоптичес-кого ядра гипоталамуса, а также периферических осморецепторов, имеющихся в печени, почке и других органах, что приводит к сни­жению секреции АДГ нейрогипофизом и увеличению выделения воды почкой. Центральные осморецепторы открыл английский физиолог Верней (1947), а представление об осморегулирующем рефлексе и периферических осморецепторах разработал А. Г. Ги-нецинский.

При обезвоживании организма или введении в сосудистое рус­ло гипертонического раствора NaCl увеличивается концентрация осмотически активных веществ в плазме крови, возбуждаются осморецепторы, усиливается секреция АДГ, возрастает всасыва­ние воды в канальцах, уменьшается мочеотделение и выделяется осмотически концентрированная моча (схема 12.1). В экспери­менте было показано, что, помимо осморецепторов, секрецию АДГ стимулируют натриорецепторы. При введении в область III желу­дочка мозга гипертонического раствора NaCl наблюдался антидиу-рез, если же вводить в то же место гипертонический раствор са­харозы, то мочеотделение не уменьшается.

Осморецепторы высокочувствительны к сдвигам концентрации осмотически активных веществ в плазме крови. При увеличении концентрации в плазме осмотически активных веществ на 1 % (около 3 мосмоль/кг Н20) концентрация аргинин-вазопрессина в плазме крови у человека возрастает на 1 пг/мл'. Повышение кон­центрации осмотически активных веществ в плазме на 1 мосмоль/кг Н2О вызывает благодаря выделению АДГ увеличение осмоти­ческой концентрации мочи почти на 100 мосмоль/кг Н2О, а пере­ход от состояния водного диуреза до максимального осмотическо­го концентрирования мочи требует 10-кратного возрастания актив­ности АДГ в крови — с 0,5 до 5 пг/мл.

Помимо осмо- и натриорецепторов, уровень секреции АДГ оп­ределяет активность волюморецепторов, воспринимающих измене­ние объема внутрисосудистой и внеклеточной жидкости. Ведущее значение в регуляции секреции АДГ имеют рецепторы, которые реагируют на изменение напряжения сосудистой стенки в области низкого давления. Прежде всего это рецепторы левого предсер­дия, импульсы от которых передаются в ЦНС по афферентным волокнам блуждающего нерва. При увеличении кровенаполнения левого предсердия активируются волюморецепторы и угнетается секреция АДГ, что вызывает усиление мочеотделения. Поскольку активация волюморецепторов в отличие от осморецепторов обус­ловлена увеличением объема жидкости, т. е. возросшим содержа­нием в организме воды и солей натрия, возбуждение волюморецеп­торов приводит к увеличению экскреции почкой не только воды, но и натрия. Эти процессы связаны с секрецией натрийуретическо-го гормона, уменьшением секреции ренина, ангиотензина, альдо-стерона, при этом снижается тонус симпатической нервной систе­мы, в результате уменьшается реабсорбция натрия и возрастают натрийурез и мочеотделение. В конечном счете восстанавливается объем крови и внеклеточной жидкости.

Роль почек в регуляции ионного состава крови. Почки явля­ются эффекторным органом системы ионного гомеостаза. В орга­низме существуют системы регуляции баланса каждого из ионов. Для некоторых ионов уже описаны специфические рецепторы, например натриорецепторы. Рефлекторная регуляция транспорта ионов в почечных канальцах осуществляется как периферически­ми, так и центральными нервными механизмами.

Регуляция реабсорбции и секреции ионов в почечных каналь­цах осуществляется несколькими гормонами. Реабсорбция нат­рия возрастает в конечных частях дистального сегмента нефрона и собирательных трубочках под влиянием гормона коркового ве­щества надпочечника альдостерона. Этот гормон выделяется в кровь при уменьшении концентрации натрия в плазме крови и уменьшении объема циркулирующей крови. В усилении выделения натрия почкой участвует натрийуретический гормон, одним из мест образования которого является предсердие. При увеличении объема циркулирующей крови, повышении объема внеклеточной жидкости в организме усиливается секреция в кровь этого пептид­ного гормона.

Секрецию калия в дистальном сегменте и собирательных трубочках усиливает альдостерон. Инсулин уменьшает выделение калия. Алкалоз сопровождается усилением выделения калия, а при ацидозе калийурез уменьшается.

При уменьшении концентрации   кальция  в крови паращитовидные железы выделяют паратгормон, который способствует нормализации уровня кальция в крови, в частности благодаря уве­личению его реабсорбции в почечных канальцах и высвобождению из кости. При гиперкальциемии, а также под влиянием гастрина (или подобного ему вещества), вырабатываемого в пищеваритель­ном тракте в процессе всасывания кальция, стимулируется выде­ление в кровь парафолликулярными клетками щитовидной железы кальцитонина, который способствует уменьшению концентрации Са2+ в плазме крови благодаря увеличению экскреции почкой и переходу Са2+ в кость. В регуляции обмена Са2+ участвуют образую­щиеся в почке активные формы витамина D3, в частности 1,25-

(ОН)2-холекальциферол. В почечных канальцах регулируется уро­вень  реабсорбции   Mg2"1",   Cl~,   SO42-,   а   также   микроэлементов.

Роль почек в регуляции кислотно-основного состояния. Почки участвуют в поддержании постоянства концентрации Н+ в крови, экскретируя кислые продукты обмена. Активная реакция мочи у человека и животных может очень резко меняться в зависимости от состояния кислотно-основного состояния организма. Концент­рация Н+ при ацидозе и алкалозе различается почти в 1000 раз, при ацидозе рН может снижаться до 4,5, при алкалозе — дости­гать 8,0. Это способствует участию почек в стабилизации рН плаз­мы крови на уровне 7,36. Механизм подкисления мочи основан на секреции клетками канальцев Н+ (рис. 12.10). В апикальной плазматической мембране и цитоплазме клеток различных отделов нефрона находится фермент карбоангидраза (КА), катализирую­щий реакцию гидратации С02: С02 + Н20 >< H2C03 >< H+ + НСО3~.

Секреция Н+ создает условия для реабсорбции вместе с гидро­карбонатом равного количества Naf. Наряду с натрий-калиевым насосом и электрогенным натриевым насосом, обусловливающим пе­ренос Na+ с С1~, реабсорбция Na+ с гидрокарбонатом играет важ­ную роль в поддержании натриевого баланса. Фильтрующийся из плазмы крови гидрокарбонат соединяется с секретированным клет­кой Н+ и в просвете канальца превращается в С02. Образование Н+ происходит следующим образом. Внутри клетки вследствие гидрата­ции С02 образуется Н2СОз и диссоциирует на Н+ и HCO3~. В просве­те канальца Н+ связываются не только с HCOf, но и с такими соеди­нениями, как двузамещенный фосфат (Na2HP04), и некоторыми другими, в результате чего увеличивается экскреция титруемых кислот (ТА-) с мочой. Это способствует выделению кислот и вос­становлению резерва оснований в плазме крови. Наконец, секрети-руемый Н+ может связываться в просвете канальца с NH3, образую­щимся в клетке при дезаминировании глутамина и ряда амино­кислот и диффундирующим через мембрану в просвет канальца, в котором образуется ион аммония: NH3 + Н+ -> NH4+. Этот про­цесс способствует сбережению в организме Na+ и К+, которые реабсорбируются в канальцах. Таким образом, общая экскреция кислот почкой (UH+ *V) складывается из трех компонентов — тит­руемых  кислот   (UTA*V),  аммония   (UNH4*V)   и  гидрокарбоната:

При питании мясом образуется большее количество кислот и моча становится кислой, а при потреблении растительной пищи рН сдвигается в щелочную сторону. При интенсивной физической работе из мышц в кровь поступает значительное количество мо­лочной и фосфорной кислот и почки увеличивают выделение «кис­лых» продуктов с мочой.

Кислотовыделительная функция почек во многом зависит от кислотно-основного состояния организма. Так, при гиповентиля-ции легких происходит задержка СО2 и снижается рН крови — развивается дыхательный ацидоз, при гипервентиляции уменьша­ется напряжение СОГ в крови, растет рН крови — возникает со­стояние дыхательного алкалоза. Содержание ацетоуксусной и (i-оксимасляной кислот может нарастать при нелеченом сахарном диабете. В этом случае резко снижается концентрация гидрокарбо­ната в крови, развивается состояние метаболического ацидоза. Рвота, сопровождающаяся потерей соляной кислоты, приводит к увеличению в крови концентрации гидрокарбоната и метаболичес-

кому алкалозу. При нарушении баланса Н+ вследствие первичных изменений напряжения С02 развивается дыхательный алкалоз или ацидоз, при изменении концентрации НСОу наступает метаболи­ческий алкалоз или ацидоз. Наряду с почками в нормализации кислотно-основного состояния участвуют и легкие. При дыхатель­ном ацидозе увеличиваются экскреция Н+ и реабсорбция HCO3, при дыхательном алкалозе уменьшаются выделение Н+ и реаб­сорбция HCO3~

Метаболический ацидоз компенсируется гипервентиляцией лег­ких. В конечном счете почки стабилизируют концентрацию гидро­карбоната в плазме крови на уровне 26—28 ммоль/л, а рН — на уровне 7,36.