Ультраструктуру и гистофизиологию всех отделов нефрона.

Итак, почечное тельце имеет диаметр около 200 мкм и представлено сосудистым клубочком и его капсулой. Клубочек состоит из 50 и более анастомозирующих капиллярных петель, расположенных между приносящей и выносящей клубочковыми артериолами («чудесная» сеть капилляров почки).

Эндотелий капилляров клубочка уплощен, органоиды в его цитоплазме развиты умеренно, имеется много пиноцитозных пузырьков. Клетки содержат большое количество фенестр и пор диаметром до 0,1 мкм; в области соединения клеток определяются щели. Эндотелиальные клетки располагаются на внутренней поверхности толстой трехслойной базальной мембраны. С наружной поверхности на ней лежат эпителиальные клетки внутреннего листка капсулы – подоциты. Наружный листок капсулы, ограничивающий ее щелевидную полость, представлен уплощенными клетками (нефротелий), переходящими в кубический эпителий проксимального отдела нефрона.

Базальная мембрана между эндотелием капилляров и подоцитами образуется в основном за счет синтетической деятельности подоцитов, имеет толщину до 300 нм. Средний слой мембраны более плотный, чем наружный и внутренний, являющиеся электронно-прозрачными. Средний электронно-плотный слой образован переплетением тонких филаментов (2–7 нм) в виде молекулярного сита. Филаменты (коллаген IV типа) погружены в гомогенный протеогликановый матрикс. Максимальный диаметр пор мембраны составляет 4–7 нм, что и является главным фактором, определяющим возможность прохождения веществ из крови в полость капсулы Шумлянского. В норме вещества с молекулярной массой до 10 килодальтон (кД) проходят через это сито свободно, а более 50 кД – лишь в ничтожных количествах. Кроме массы имеет значение заряд фильтрующихся веществ: положительно заряженные проходят более активно, чем отрицательно заряженные или нейтральные частицы.

Подоциты – клетки внутреннего листка капсулы, они охватывают капилляры почти со всех сторон. Подоциты прикрепляются к наружной поверхности капилляров и вместе с эндотелием и базальной мембраной (общей для капилляра и подоцитов) участвуют в процессе фильтрации. Это крупные (до 30 мкм) клетки неправильной формы, содержат ядро с глубокими инвагинациями и мелкозернистым хроматином, а также хорошо развитый комплекс Гольджи, короткие цистерны гранулярной эндоплазматической сети, лизосомы и митохондрии, микротрубочки и филаменты, которых особенно много в отростках клеток. От тел подоцитов отходят несколько больших широких отростков – цитотрабекул, которые разветвляются на многочисленные мелкие отростки – цитоподии, прикрепляющиеся к трехслойной базальной мембране. Между цитоподиями располагаются узкие щели (фильтрационные щели) шириной около 30–40 нм, затянутые диафрагмами – сетью, состоящей из волокнистых структур. Размер ячеек сети составляет около 10 нм. Ножки подоцитов в широких пределах изменяют свой диаметр, что сказывается на величине фильтрационных щелей, а при патологии они могут сливаться, что существенно сказывется на гистофизиологии фильтрационного барьера и затрудняет в некоторых случаях процесс фильтрации. В норме через фильтрационные щели могут проходить молекулы веществ с массой не более 58 кД. Плазмолемма отростков содержит гликокаликс с большим количеством остатков сиаловых кислот, определяющих отрицательный заряд фильтрационных щелей.

Итак, фильтрационным барьером почечного тельца называют весь комплекс перечисленных выше структур между полостью капилляра клубочка и полостью капсулы. Он включает в себя:

• эндотелий капилляров,

• трехслойную базальную мембрану (общую для эндотелия и подоцитов) и

• диафрагмы (сети волокнистых структур) в составе фильтрационных щелей между ножками подоцитов.

Перемещению фильтрата через барьер способствует гидростатическое давление крови в капиллярах. Активность процесса зависит от онкотического давления белков плазмы, величины просвета приносящей и выносящей артериол, а также от возможных изменений проницаемости мембран капилляров. Барьер задерживает форменные элементы, крупные белковые молекулы (глобулины, фибриноген и др.) и пропускает в полость капсулы из крови около 10% жидкости, в которой концентрация углеводов, солей, азотистых продуктов обмена близка к таковой в плазме крови.

Обычно за сутки у человека образуется 120–180 л ультрафильтрата (первичной мочи), из которого в почечных канальцах всасываются обратно в кровь (реабсорбируются) вода, глюкоза, аминокислоты, низкомолекулярные белки, соли и микроэлементы. В результате образуется 1,5–2,0 л окончательной мочи.

Помимо того, в сосудистых клубочках есть небольшие участки, где между капиллярами и подоцитами нет общей базальной мембраны, а располагается особый тип отростчатых клеток мезенхимного происхождения – мезангиальные клетки. Их цитоплазма содержит умеренно развитые органоиды, небольшое количество пиноцитозных пузырьков, ренинсодержащие гранулы и многочисленные микрофиламенты и актиномиозиновые структуры. Различают две популяции мезангиальных клеток: одна обладает фагоцитарной активностью, что делает ее похожей на макрофаги, другая – способна к сокращению особенно под действием вазоактивных веществ подобно гладкомышечным клеткам. Функции мезангиальных клеток разнообразны:

1. при действии на их рецепторный аппарат ангиотензина-2 или вазопрессина эти клетки способны менять свой объем, а следовательно, площадь и уровень фильтрации;

2. они могут фагоцитировать иммунные комплексы, остатки базальных мембран;

3. продуцируют макромолекулы межклеточного вещества (гликозаминогликаны, фибронектин и другие) в мезангий, расположенный между капиллярами;

4. синтезируют фактор активации тромбоцитов;

5. полагают, что при истощении юкстагломерулярных клеток в продукцию ренина включаются и клетки данного типа.

Почечное тельце каждого нефрона продолжается в проксимальный извитой каналец (см. выше строение нефрона). В срезе коркового вещества эти канальцы имеют диаметр 40–65 мкм и занимают максимальную площадь, располагаясь вокруг почечных телец. От других канальцев нефрона они отличаются большей яркостью окраски и узким просветом неправильной формы. Высокие эпителиальные клетки в их стенке (нефроциты) характеризуются мутной цитоплазмой с большим количеством разнообразных включений, нечеткостью межклеточных границ и наличием щеточной каемки на апикальной поверхности. В составе каемки содержатся многочисленные микроворсинки длиной 1,0–2,0 мкм, покрытые гликокаликсом с высокой активностью щелочной фосфатазы, Mg²⁺, К⁺–Nа⁺–АТФазы, аминопептидазы и других ферментов. В цитоплазме клеток выявляется много пиноцитозных пузырьков, лизосом, митохондрий; хорошо развиты также гранулярная и агранулярная ЭПС и комплекс Гольджи. В базальной части эпителиоцитов имеются глубокие складки цитолеммы и расположенные между ними крупные митохондрии, придающие клеткам «базальную исчерченность» (базальный лабиринт). В проксимальном канальце начинается вторая фаза мочеобразования – процесс реабсорбции воды и полезных организму веществ, поступающих из просвета канальцев обратно в кровь (в сосуды перитубулярной сети). При этом обратному всасыванию подвергается до 80–85% ионов натрия, калия и хлора, а также вода (выходит через водные каналы, образованными интегральными белками – аквапоринами 1), практически полностью глюкоза и весь отфильтрованный в почечных тельцах белок и аминокислоты. За исключением воды и некоторых ионов, которые всасываются и переносятся через эпителиальные клетки пассивно (по концентрационному или осмотическому градиенту), транспорт веществ идет активно. Это требует затрат энергии и участия специальных ферментных систем. Подобным образом реабсорбируются глюкоза, аминокислоты, фосфаты, соли натрия, некоторые витамины и микроэлементы. Мелкомолекулярные белки и полипептиды поглощаются из первичной мочи путем пиноцитоза, затем расщепляются лизосомальными ферментами до аминокислот, которые и транспортируются в кровь перитубулярных капилляров. Клетки проксимальных канальцев выполняют также экскреторные функции, выделяя в просвет канальца креатинин, некоторые антибиотики. В результате работы проксимальных отделов из первичной мочи в норме полностью исчезают углеводы и белки, уменьшается содержание электролитов и воды, увеличивается концентрация азотистых продуктов обмена.

Проксимальный извитой каналец переходит в проксимальный прямой, имеющий ту же структуру и функцию. Однако по мере приближения к следующему, тонкому канальцу (в нисходящей части петли Генле) клетки в этом отделе становятся ниже и количество микроворсинок на их поверхности уменьшается.

Тонкий каналец имеет диаметр 12–15 мкм. Стенка его образована плоскими эпителиальными клетками с короткими отростками, редкими микроворсинками и слабо развитыми органоидами. Это свидетельствует о пассивности протекающих здесь процессов (при значительном сужении просвета канальца в нем происходит пассивное всасывание жидкости через стенку канальца в кровь).

Толстый каналец, он же восходящий отдел петли Генле, или дистальный прямой каналец, имеет больший диаметр (около 30 мкм). Эпителий его – кубической или цилиндрической формы с более сложной внутриклеточной организацией. Клетки имеют умеренное количество лизосом, вакуолей и мультивезикулярных телец, малочисленные короткие микроворсинки. Базальная исчерченность здесь выражена даже более резко, чем в проксимальном отделе. Такие особенности строения обеспечивают мощный транспорт электролитов (ионов натрия и хлора) из просвета канальца в окружающую ткань. При этом стенка восходящего отдела непроницаема для воды. В итоге внутри канальца моча становится более гипотонической, а в межклеточной жидкости осмотическое давление повышается. Это способствует выходу воды из тонкого отдела петли.

Дистальный извитой каналец имеет диаметр 20–50 мкм. В сравнении с проксимальным извитым, он более короткий, поэтому на срезах почки встречается значительно реже. Нефроциты канальца кубической формы со светлой, менее ацидофильной, цитоплазмой, с четким ровным краем внутреннего просвета, лишенным всасывающей каемки. Просвет этих канальцев обычно шире, чем у проксимальных, а крупные округлые ядра клеток в их стенке располагаются чаще, поскольку они принадлежат клеткам меньших размеров. Базальная исчерченность у них выражена хорошо, в апикальной части цитоплазмы содержится комплекс Гольджи, многочисленные окаймленные пузырьки, короткие микроворсинки. В дистальном канальце встречаются нефроциты, имеющие одну мерцательную ресничку (клетки Фейла).

Этот каналец возвращается к тому же почечному тельцу, от которого и начинался данный нефрон. В области контакта с основанием сосудистого клубочка, а именно в пространстве между приносящей и выносящей артериолами, дистальный каналец образует перегиб. Группа эпителиальных клеток его стенки в данной зоне образует так называемое плотное пятно. Эта зона имеет форму эллипсоидного диска, содержит от 15 до 40 высоких узких клеток, ядра которых смещены к их основанию. Базальная мембрана здесь отсутствует, а комплекс Гольджи ориентирован не к полости канальца (как в других участках), а к месту контакта с юкстагломерулярными клетками, лежащими в стенке артериол. Полагают, что это область является зоной хеморецепции, регистрирующей содержание ионов натрия в просвете дистального канальца (то есть контролирующей состав образующейся в данном нефроне вторичной мочи).

В дистальных извитых канальцах осуществляется избирательная реабсорбция ионов натрия, хлора и других электролитов, а также воды. Однако если в проксимальных извитых канальцах и в петле Генле реабсорбция ионов натрия и калия не зависит от их концентрации в крови (обязательная, или облиганая реабсорбция), то в дистальных канальцах реабсобция веществ зависит от их содержания в плазме крови и контролируется гормонами

(факультативная реабсорбция). В частности, альдостерон, рецепторы к которому встроены в цитолемму клеток, стимулирует реабсорбцию натрия, вызывая его задержку в организме, и усиливает выведение калия с мочой. Дистальный извитой каналец переходит в собирательую трубку.

Собирательные трубочки и протоки в корковом веществе почки встречаются в составе мозговых лучей и составляют основную часть мозгового вещества. Их выстилает низкий столбчатый эпителий, в котором различают светлые и темные клетки. У вершины пирамид собирательные протоки переходят в сосочковые протоки (сосочковые канальцы), через отверстия которых содержимое изливается в почечные чашечки. Светлые клетки более многочисленны. Они бедны органоидами, на апикальной поверхности имеют гладкую поверхность, одну или две реснички. Темные клетки встречаются реже. Они богаче органоидами, содержат митохондрии и специфические гранулы, придающие им темную окраску, имеют внутриклеточные канальцы, чем напоминают по ультраструктуре париетальные клетки желез желудка. Эти клетки секретируют хлориды и подкисляют мочу, выделяя в просвет канальца ионы водорода. По мере увеличения диаметра трубочек количество темных клеток уменьшается и они полностью исчезают, а высота эпителия возрастает.

С помощью светлых клеток осуществляется пассивная реабсорбция воды, причем этот процесс зависит от концентрации в крови антидиуретического гормона (вазопрессина). Мишенью действия АДГ являются водные каналы (аквапорины 2), локализованные в апикальной части светлых клеток. В отсутствие гормона стенка трубочек для воды непроницаема.

В присутствии гормона вода пассивно выходит из собирательных трубочек через аквапорины в гипертоническую среду интерстиция мозгового вещества, а затем в прямые сосуды. Роль этих сосудов очень важна и состоит в поддержании градиента концентрации между содержимым трубочек и гипертонической средой интерстиция. В свою очередь, интерстициальные клетки тесно связаны со стенками сосудов и канальцев своими отростками и, вероятно, участвуют в регуляции кровотока в мозговом веществе, синтезируя простагландины.

Итак, в результате активной деятельности всех канальцев нефрона первичная моча превращается в окончательную, при этом ее количество уменьшается до 1,5–2,0 литров. Из нее полностью исчезают сахар и белок, а концентрация выделяемых шлаков резко возрастает (креатиновых тел – в 75 раз, аммиака – в 40 раз и т. д.).