Материал: Ekzamen_po_fiziologii_2020

Проведите анализ процессов реабсорбции в нефроне: облигатной и факультативной реабсорбции в канальцах нефрона и собирательных трубках, поворотно-противоточного механизма петли нефрона

Канальцевая реабсорбция – обратное всасывание воды и других биологически активных веществ из ультрафильтрата (первичной мочи), происходящее в канальцах при образовании окончательной (пузырной) мочи почками.

Процесс фильтрации воды и низкомолекулярных компонентов плазмы через стенки капилляров клубочка происходит только в том случае, если давление крови в капиллярах (около 70 мм рт. ст.) превышает сумму онкотического давления белков плазмы (около 30 мм рт. ст.) и давления жидкости (около 20 мм рт. ст.) в капсуле клубочка. Таким образом, эффективное фильтрационное давление, определяющее скорость клубочковой фильтрации, составляет около 20 мм рт ст.

Начальный этап мочеобразования, приводящий к фильтрации всех низкомолекулярных компонентов плазмы крови, неизбежно должен сочетаться с существованием в почке систем, реабсорбирующих все ценные для организма вещества.

В обычных условиях в почке человека за сутки образуется до 180л. фильтрата, а выделяется 1,0—1,5л. мочи, остальная жидкость всасывается в канальцах. Роль клеток различных сегментов нефрона в реабсорбции неодинакова. В проксимальном сегменте нефрона практически полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество ионов Na+, СI-,НСОз. В последующих отделах нефрона всасываются преимущественно электролиты и вода.

Реабсорбция натрия и хлора представляет собой наиболее значительный по объему и энергетическим тратам процесс. В проксимальном канальце в результате реабсорбции большинства профильтровавшихся веществ и воды объем первичной мочи уменьшается, и в начальный отдел петли нефрона поступает около '/з профильтровавшейся в клубочках жидкости. Из всего количества натрия, поступившего в нефрон при фильтрации, в петле нефрона всасывается до 25 %, в дистальном извитом канальце — около 9 %, и менее 1% реабсорбируется в собирательных трубках или экскретируется с мочой.

Реабсорбция в дистальном сегменте характеризуется тем, что клетки переносят меньшее, чем в проксимальном канальце, количество ионов, но против большего градиента концентрации. Этот сегмент нефрона и собирательные трубки играют важнейшую роль в регуляции объема выделяемой мочи и концентрации в ней осмотически активных веществ. В конечной моче концентрация натрия может снижаться до 1 ммоль/л по сравнению со 140 ммоль/л в плазме крови. В дистальном канальце калий не только реабсорбируется, но и секретируется при его избытке в организме.

Обязательная или облигатная реабсорбция - транспорт веществ в проксимальном канальце из мочи в кровь. В проксимальном отделе нефрона реабсорбция натрия, калия, хлора и других веществ происходит через высокопроницаемую для воды мембрану стенки канальца. Напротив, в толстом восходящем отделе петли нефрона, дистальных извитых канальцах и собирательных трубках реабсорбция ионов и воды происходит через малопроницаемую для воды стенку канальца; проницаемость мембраны для воды в отдельных участках нефрона и собирательных трубках может регулироваться, а величина проницаемости изменяется в зависимости от функционального состояния организма (факультативная реабсорбция). Под влиянием импульсов, поступающих по эфферентным нервам, и при действии биологически активных веществ реабсорбция натрия и хлора регулируется в проксимальном отделе нефрона.Факультативная реабсорбция воды зависит от осмотической проницаемости канальцевой стенки, величины осмотического градиента и скорости движения жидкости по канальцу.

Механизмы канальцевой реабсорбции.

Обратное всасывание различных веществ в канальцах обеспечивается активным и пассивным транспортом. Если вещество реабсорбируется против электрохимического и концентрационного градиентов, процесс называется активным транспортом.

Различают два вида активного 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. Примером служит транспорт ионов Na+, который происходит при участии фермента Na+, К+-АТФазы, использующей энергию АТФ.

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 поступлению внутрь клетки.

Реабсорбция воды, хлора и некоторых других ионов, мочевины осуществляется с помощью пассивного транспорта — по электрохимическому, концентрационному или осмотическому градиенту. Примером пассивного транспорта является реабсорбция в дистальном извитом канальце хлора по электрохимическому градиенту, создаваемому активным транспортом натрия. По осмотическому градиенту транспортируется вода, причем скорость ее всасывания зависит от осмотической проницаемости стенки канальца и разности концентрации осмотически активных веществ по обеим сторонам его стенки. В содержимом проксимального канальца вследствие всасывания воды и растворенных в ней веществ растет концентрация мочевины, небольшое количество которой по концентрационному градиенту реабсорбируется в кровь.

Для характеристики всасывания различных веществ в почечных канальцах существенное значение имеет представление о пороге выведения.

Все вещества, содержащиеся в плазме крови, можно разделить на пороговые и непороговые. К пороговым веществам относятся такие, которые выделяются в составе конечной мочи только при достижении определенной концентрации их в крови; например, глюкоза поступает в конечную мочу только в том случае, если ее содержание в крови превышает 6,9 ммоль/л. Выведение пороговых веществ из организма связано с тем, что при повышении определенной концентрации в плазме крови не происходит их полной реабсорбции из первичной мочи, так как транспортные системы почки ограничены.

Непороговые вещества в отличие от пороговых выводятся с мочой из организма при любой, даже самой низкой, концентрации их в плазме крови. Примером такого вещества является мочевина, инулин, маннитол.

Уметь оценивать деятельность почек по результатам определения величины фильтрации, почечного клиренса веществ, концентрационной способности почек

Почечный клиренс (почечное очищение). Это наиболее используемый показатель, по которому определяют скорость почечной экскреции отдельных веществ из крови. Он определяется как объем плазмы крови, который в единицу времени может быть очищен от конкретного вещества. Клиренс инулина, полифруктазана с Μ ≈ 6 кДа, который хорошо отфильтровывается, но не подвергается активной реабсорбции и секреции, служит показателем скорости клубочковой фильтрации. Нормальное значение скорости клубочковой фильтрации, определенное по инулину, составляет 120 мл/мин* *Почечный клиренс достигает максимальных значений (450-600 мл/мин) у веществ, удаляемых секрецией в канальцах; клиренс минимален у веществ, хорошо фильтрующихся, но интенсивно реабсорбируемых канальцами.

Коэффициент очищения показывает, какой объём плазмы полностью очищается от данного вещества в 1 мин. Скорость экскреции разных веществ существенно различается. Эти различия обусловлены тем, что экскреция разных веществ осуществляется почками разными способами.

Инулин – это вещество, которое попадает в мочу только путём фильтрации, т.е. оно не реабсорбируется и не секретируется, поэтому коэффициент очищения для инулина равен величине клубочковой фильтрации (F).

Следовательно, по коэффициенту очищения инулина можно определить фильтрацию всех веществ. Коэффициент очищения рассчитывается по формуле:

C=O×U/P, где

С - коэффициент очищения,

О – диурез (мл/мин),

U– концентрация вещества в моче,

Р – концентрация вещества в плазме.

Величина реабсорбции (R) равна:

R=F×P-O×U

Величина канальцевой секреции (S) равна:

S=O×U-F×Р

Определение скорости клубочковой фильтрации (СКФ) Для измерения СКФ может быть использовано физиологически инертное вещество, которое свободно проходит через гломерулярную мембрану и не подвергается ни реабсорбции, ни секреции в почечных канальцах.. Его концентрация в ультрафильтрате будет та же, что и в плазме крови. Поскольку это вещество не реабсорбируется и не секретируется почечными канальцами, оно будет выделяться с мочой в том же количестве, в каком прошло через почечный фильтр. В качестве такого вещества используется инулин. Инулин является чужеродным веществом, и для создания постоянной концентрации в плазме его надо вводить внутривенно. Поэтому для измерения СКФ широкое применение получило использование определения коэффициента очищения креатинина – эндогенного продукта азотистого обмена. Он также полностью фильтруется в клубочках и не подвергается ни реабсорбции, ни секреции. Его концентрация в плазме крови остается постоянной практически в течение всего времени исследования и поэтому достаточно однократного взятия крови для ее определения. Нормальная величина клубочковой фильтрации составляет примерно 125мл/мин у мужчин и 110мл/мин у женщин.

Определение реабсорбционной способности почек Реабсорбционную способность почек исследуют по глюкозе. Известно, что глюкоза в норме полностью реабсорбируется клетками проксимальных канальцев и в окончательной моче отсутствует. Если же ее концентрация в плазме крови возрастает столь значительно, что количество профильтровавшейся глюкозы превышает реабсорбционную способность канальцев, то она появляется в окончательной моче.

Определение секреторной способности почек Секреторная способность почечных канальцев оценивается по органическим чужеродным веществам, таким как краситель фенол-рот, диодраст, парааминогиппуровая кислота, пенициллин, холин и другие. Эти вещества фильтруются в почечных канальцах, попадая в первичную мочу, а затем еще и фильтруются клетками почечных канальцев. Следовательно, в окончательной моче их должно быть больше, чем в фильтрате. Поэтому, сравнив содержание фенол-рота в моче и в фильтрате, можно по разности этих произведений определить количество профильтровавшегося фенол-рота (S).

Уметь оценивать результаты общего анализа мочи и физиологически обосновывать возможные причины отклонения от нормы таких параметров как плотность мочи, содержание глюкозы и белков, форменных элементов крови

О бщий анализ мочи применяют в диагностике урологических и системных заболеваний. Он включает оценку ее цвета, запаха, прозрачности, определение относительной плотности, рН, содержания белка, концентрации глюкозы и кетоновых тел, а также исследование мочевого осадка (подсчитывают число лейкоцитов, эритроцитов, цилиндров и кристаллов солей). В лабораторных условиях мочу оценивают визуально, проводят скрининговые исследования с помощью специальных тест-полосок, рефрактометрию для определения относительной плотности и микроскопию мочевого осадка (после центрифугирования пробы

мочи). Цель

• Выявить пациентов с заболеваниями почек и мочевых путей.

• Выявить метаболические расстройства или системные заболевания, не связанные с поражением почек.

• Подтвердить наличие в моче некоторых веществ, например наркотических средств.

Референтные значения. См. Нормальные результаты общего анализа мочи.

Отклонение от нормы. В норме показатели общего анализа мочи подвержены изменениям, что обусловлено условиями питания пациента, его физиологическими особенностями, временем сбора мочи и другими факторами.

• Относительная плотность. Низкая относительная плотность мочи (<1,005) - характерный признак центрального или нефрогенного несахарного диабета, острого канальцевого некроза и пиелонефрита. Отсутствие колебаний удельного веса в зависимости от объема потребляемой жидкости (например, отклонений от значения 1010) наблюдается при хроническом гломерулонефрите с тяжелым поражением почек.

Причиной повышения относительной плотности мочи (>1035) могут стать нефротический синдром, дегидратация, острый гломерулонефрит, сердечная недостаточность, печеночная недостаточность и шок.

• Белок. Протеинурия может быть обусловлена почечной недостаточностью, гломерулосклерозом, гломерулонефритом (в том числе с нефротическим синдромом), нефролитиазом, поликистозом почек и миеломной болезнью.

• Сахар. Глюкозурия обычно указывает на сахарный диабет, однако встречается также при феохромоцитоме, синдроме Кушинга, нарушении канальцевой реабсорбции, выраженном поражении почек и повышении внутричерепного давления. При внутривенном введении растворов глюкозы (обычно 10-50%), включая те случаи, когда больной находится на полном парентеральном питании, ее концентрация в крови может превышать почечный порог реабсорбции. Это приводит к развитию глюкозурии. Фруктозурия, галактозурия и пентозурия обычно встречаются при редких врожденных метаболических нарушениях (за исключением лактозурии, наблюдаемой во время беременности и грудного вскармливания). Однако пентозурия и фруктозурия могут быть также следствием избыточного потребления этих сахаров с пищей. Если в печени они метаболизируются не полностью, то проникают в мочу, так как в почечных канальцах не реабсорбируются.

Факторы, влияющие на результат анализа

• Тяжелая физическая нагрузка незадолго до сбора мочи (может стать причиной преходящей миоглобинурии).

• Недостаточный объем мочи (менее 2 мл).

• Невозможность доставить пробу мочи в лабораторию немедленно после ее получения (возможно ложное снижение концентрации уробилиногена).

• Потребление некоторых продуктов, таких, как свекла, ягоды и ревень (возможно изменение цвета мочи).

• Применение некоторых препаратов.

• Выраженное разведение (низкая относительная плотность) мочи (например, при несахарном диабете).

Проанализируйте механизмы регуляции процессов мочеобразования

Согласно современным представлениям, образование конечной мочи является результатом трех процессов: фильтрации, реабсорбции и секреции.

Процесс фильтрации воды и низкомолекулярных компонентов плазмы через стенки капилляров клубочка происходит только в том случае, если давление крови в капиллярах (около 70 мм рт. ст.) превышает сумму онкотического давления белков плазмы (около 30 мм рт. ст.) и давления жидкости (около 20 мм рт. ст.) в капсуле клубочка. Таким образом, эффективное фильтрационное давление, определяющее скорость клубочковой фильтрации, составляет около 20 мм рт ст.

Фильтрат, поступивший в капсулу Шумлянского-Боумена, составляет первичную мочу, которая по своему содержанию отличается от состава плазмы крови только отсутствием белков. В сутки через почки человека протекает 1500-1800 л крови, и из каждых 10 л крови, проходящей через капилляры клубочков, образуется около 1 л фильтрата, что составляет в течение суток 150-180 л первичной мочи. Такая интенсивная фильтрация возможна только в условиях обильного кровоснабжения почек и при особом строении фильтрационной поверхности капилляров клубочка, в которых поддерживается высокое давление крови.

Канальцевая реабсорбция или обратное всасывание происходит в извитых канальцах и петле Генле, куда поступает образовавшаяся первичная моча. Из 150-180 л первичной мочи реабсорбируется около 148-178 л воды. В почечных канальцах остается небольшое количество жидкости— вторичная (конечная) моча, суточный объем которой равен около 1.5 л. Через собирательные трубки, почечные лоханки и мочеточники она поступает в мочевой пузырь. Такое значительное обратное всасывание объясняется тем, что общая суммарная площадь канальцев почек человека составляет 40-50 м , а длина всех извитых канальцев достигает 80-100 км. Длина канальцев одного нефрона не превышает 40-50 мм. Реабсорбции подвергаются кроме воды многие необходимые для организма органические (глюкоза, аминокислоты, витамины) и неорганические (ионы К ,Na ,Ca , фосфаты) вещества.

Канальцевая секреция осуществляется клетками канальцев, которые также способны выводить из организма некоторые вещества. Такие вещества слабо фильтруются или совсем не проходят из плазмы крови в первичную мочу (некоторые коллоиды, органические кислоты). Механизм канальцевой секреции состоит в том, что клетки эпителия нефрона захватывают названные вещества из крови и межклеточной жидкости и переносят их в просвет канальца. Другой вариант канальцевой секреции заключается в выделении в просвет канальцев новых органических веществ, синтезированных в клетках нефрона (мочевина, мочевая кислота, уробилин и др.). Скорость каждого из этих процессов регулируется в зависимости от состояния организма и характера воздействия на него.

Регуляция мочеобразования осуществляется нейрогуморальным путем. Высшим подкорковым центром регуляции мочеобразования является гипоталамус. Импульсы от рецепторов почек по симпатическим нервам поступают в гипоталамус, где вырабатывается антидиуретический гормон (АДГ) или вазопрессин, усиливающий реабсорбцию воды из первичной мочи и являющийся основным компонентом гуморальной регуляции. Этот гормон поступает в гипофиз, там накапливается и затем выделяется в кровь. Повышение секреции АД Г сопровождается увеличением проницаемости извитых канальцев и собирательных трубок для воды. Усиленная реабсорбция воды при недостаточном ее поступлении в организм приводит к снижению диуреза; моча при этом характеризуется высокой концентрацией находящихся в ней веществ. При избытке воды в организме осмотическое давление плазмы падает. Через осмо- и ионорецепторы гипоталамуса и почек происходит рефлекторное снижение продукции АДГ и его поступления в кровь. В этом случае организм избавляется от избытка воды путем выделения большого количества мочи низкой концентрации. Существенное значение в гуморальной регуляции мочеобразования принадлежит гормону коры надпочечников альдостерону (из группы минералокортикоидов), который увеличивает реабсорбцию ионов