фізіологія Плиска остання

X. СИСТЕМА ВИДІЛЕННЯ. МЕХАНІЗМИУТВОРЕННЯСЕЧІ

Системавиділеннявключаєнирки; легені; шкірузпотовими, сальними і молочними залозами; шлунково-кишковий тракт з великими ймалимисекреторнимизалозамитаапаратрегуляції. Всецеоб'єднуєтьсявєдинецілезметоюзабезпеченнягомеостазувнутрішньогосередовища організму шляхом виведення води, електролітів, метаболітів. Урезультатіцезабезпечуєпротоковістьсистемиорганізму.

Через нирки виводяться вода, електроліти, метаболіти; через легені — вода, СО2, пари алкоголю і летких речовин (ацетон у разі цукрівки, ефір принаркозі); через шкіру — вода, електроліти, метаболіти; через шлунково-кишковий тракт — солі важких металів, лікарські речовини (морфін, хінін, саліцилати), сторонні органічні сполуки, в тому числі їх надлишок (амінокислоти, глюкоза — екскреторна функція), вода, пігменти, неперетравлені рештки їжі. Центральниморганомцієїсистемиєнирки. Вониберутьучастьурегуляції ряду інших функцій: підтриманні осмотичного тиску і рН, регуляції процесів зсідання крові й еритропоезу, секреції ферментів та інших біологічно активних речовин (інкреторна функція), іонній регуляції, підтриманніоб'ємуциркулюючоїкровітаіншихрідинорганізму, регуляції артеріального тиску, метаболічній функції (участь в обміні білків, ліпідів і вуглеводів), виділенні кінцевих продуктів білкового обміну (сечовини, сечової кислоти, креатиніну) і запобіганнісамоотруєннюорганізму. Ниркививодятьпродуктиобмінугемоглобіну (білірубін), гормонів, синтезують глюкозу з амінокислот таіншихпопередників.

Нирки складаються з кіркової (зовнішній шар) і мозкової (внутрішнійшар) речовин. Внутрішнябудованагадуєпірамідизвершинами до середини. Між пірамідами розташовані ниркові стовпи. Загалом кіркова і мозкова речовини характеризуються упорядкованістю кровоносних судин і сечовивідних структур.

Головною структурно-функціональною одиницею нирок є нефрон. Нефрон має кілька основних частин. Це мальпігієве (ниркове) тільце, яке міститься в капсулі клубочка (капсула ШумлянськогоБоумена), де проходять процеси фільтрації з утворенням первинної, провізорної сечі (безбілкового ультрафільтрату плазми крові).

Далі розташований проксимально-звивистий канадець (звивистий

канадець першого порядку), покритий високим епітелієм з щетинистою облямівкою. У канальці секретуються лікарські речовини, парааміногіпурова кислота, іони К+, іони Н+, NH+4 та реабсорбуються

353

амінокислоти, жирні кислоти, глюкоза, електроліти, вода. Каналець переходить у петлю Генле — це низхідна, покрита сплющеним епітелієм з рідкими мікроворсинками (проходить реабсорбція води), і висхідна, покрита сплющеним епітелієм, який переходить у кубічний без облямівки (реабсорбція іони Na+, іони СІ"), частини. Дистально-звивистий каналець покритий кубічним епітелієм без облямівки, але з великою кількістю глибоких складок (реабсорбується вода, електроліти; секретуються іони Н+, іони К+, NH+4). Збиральні трубки покриті кубічним епітелієм (реабсорбуються вода, електроліти). Останні, не будучи структурною одиницею нефрону (інше ембріональне походження та в одну трубку впадає кілька канальців другого порядку), є невід'ємною його функціональною частиною. Виділяють суперфіціальні (поверхневі), інтракортикальні й юкстамедулярні нефрони. При однотипній схемі будови вони відрізняються величиною та глибиною залягання клубочків і проксимальних канальців, довжиною окремих частин нефрону. Особливості будови визначають і функцію нефронів.

У результаті всіх перелічених вище процесів утворюється дефінітивна (кінцева) сеча. За цими процесами теорію сечоутворення назвали фільтраційно-реабсорбційно-секреторною.

Кровопостачання нирок має такий ланцюг процесів: ниркова артерія -» міжчасточкові (термінальні) артерії -> дугові артерії -> міжчасточкові кіркової речовини -> приносні артеріоли -» чудеснасітка капілярівниркового тільця -» відвідні артеріоли (їх діаметр менший, ніж у приносних) -> вторинні капіляри, які оплітають звивисті канальці кіркової речовини або прямі судини юкстамедулярних нефронів —> венозні сплетіння зірчастих вен -> міжчасточкові венули -» дугові вени -> міжчасточкові вени -» ниркова вена. В юкстамедулярних нефронах термінальні артерії дають початок прямим судинам (повторюють хід петлі Генле), які надалі впадають у дугові вени без утворення вторинної капілярної сітки. Причому діаметр приносної і виносної артеріол однаковий, що зумовлює в них тиск у 40 мм рт. ст. проти70 мм рт. ст. вінших нефронах. У прямі артерії кровпотрапляє з дугових і міжчасточкових артерій та виносної артеріоли.

Кровопостачання нирок має ряд особливостей: а) дуже високий рівень кровопостачання від 20 % до 25 % хвилинного об'єму кровообігу; б) такий великий кровотік пов'язаний з процесами сечоутворення, а не з високим метаболізмом і тому не потребує великої артеріовенозної різниці за О2; в) артеріальний тиск у капілярах більший, ніж в інших органах, і становить 70 мм рт. ст., що пов'язано з процесами фільтрації; в капілярах, які обплітають канальці, артеріальний тиск дорівнює 14-18 мм рт. ст.; г) подвійна капілярна сітка: капіляри мальпігієвого клубочка і капіляри, які обплітають звивисті

354

канальці; д) довжина капілярів більша, ніж в інших органах, і досягає 40 мм проти 0,5 мм; є) нерівномірність кровопостачання різних шарів нирок (зменшення в напрямку від поверхневих шарів до мозкової речовини) пов'язана з великим питомим опором кровотоку тонкостінних судин і збільшенням в'язкості крові в гіперосмотичній речовині нирок; ж) мала залежність ниркового кровотоку від системного артеріального тиску в межах 90-180 мм рт. ст. внаслідок вираженої його міогенної саморегуляції; з) в юкстамедулярних нефронах еферентна артеріола не розпадається на навколоканальцеву капілярну сітку, а утворює прямі судини, які опускаються в мозкову речовину (оскільки венозні та артеріальні прямі судини розміщені бік у бік і тому контактують, то їх кровотік створює горизонтальний градієнт концентрації речовин, здатний до дифузії — судинна протиточна система); і)приносна і виносна артеріоли деяких кіркових нефронів контактують зі щільною плямою дистального канальця, утворюючи юкстагломерулярний апарат; к) діаметр приносної артеріоли більший від такого виносної; л) капіляри клубочків не анастомозують.

Грануляри — епітеліоїдні (біляклубочкові) клітини обох артеріол містять ренін. Активація його виділення спостерігається при зменшенні ниркового кровотоку внаслідок зменшення тиску в приносній артеріолі або зменшення ОЦК, активації СНС, зменшення концентрації іонів Na+ в плазмі. Щільна пляма чутлива до NaCl. Зменшення останнього через невідомий механізм зменшує опір аферентних артеріол та збільшує звільнення реніну з підвищенням опору еферентних артеріол. Це повертає гломерулярну фільтрацію до норми.

Сильне подразнення симпатичних ниркових нервів та високі концентрації катехоламінів зменшують кровотік цього органу і відповідно діурез внаслідок звуження приносної і виносної артеріол. Блокада а-АР запобігає цим явищам.

Фільтрація. Здійснюється фільтрація в клубочках, які утворені при розгалуженні аферентної артеріоли. Важливе значення в процесах фільтрації має будова фільтраційної мембрани, що визначає речовини, здатні до фільтрації. Складається вона з трьох шарів: а) фенестрований ендотелій капілярів (має пори 0,1 мк); б) базальна мембрана, яка в свою чергу складається з трьох шарів (її пори дорівнюють 5-6 нм); в) подоцити — плоскі епітеліальні клітини, що утворюють внутрішній листок капсули й охоплюють капіляри. Ніжки, якими вони прикріпляються до базальної мембрани, утворюють пори діаметром 6,4 нм.

Базальна мембрана — це сітка колагенових та протеогліканових волокон. Втрата нею мембранного негативного заряду при певних захворюваннях веде до протеінурії низькомолекулярних білків.

355

Необхідно зазначити, що на розміри речовин, які фільтруються, впливає й їхня просторова конфігурація, а також наявність у порах базальної мембрани негативного заряду.

У результаті фільтрації утворюється практично безбілковий ультрафільтрат плазми крові: він містить тільки незначні кількості альбумінів і гемоглобіну. Площа фільтрації (капілярів клубочка) дорівнює .1,5 м2/100 г нирки.

Сам механізм гломерулярної фільтрації пасивний під впливом різниці прикладених сил — гідростатичного (Ргк) і онкотичного (Рок) тисків крові, гідростатичного (Ргпс) тиску первинної сечі. Фільтраційний тиск (Рф) у клубочках дорівнює:

РФ = Ргк. - Р0.к - Ргпс =70 - ЗО - 20 = 20 мм рт. ст.

На величину Рф впливає багато чинників. Так, підвищення системного артеріального тиску викликає збільшення Ргк, при гломерулонефритах внаслідок втрат білків зменшується Рок, сечокам'яна хвороба спричиняє закупорювання і порушення відтоку сечі з підвищенням Ргпс Безумовно, змінюється і швидкість клубочкової фільтрації (Fin). Регуляція Fin можлива завдяки зміні кількості крові, що припливає до нирок і відтікає від них, або зміни Ргк Останнє змінюється при значних відхиленнях артеріального тиску, що можливе під впливом активації СНС або КА. Однак знаючи, що ниркові судини мають виражені ауторегуляторні властивості, величина його при змінах системного артеріального тиску в межах 90-180 мм рт. ст. буде незначна. Тому Fin — величина постійна і змінюється рідко.

Гідростатичний тиск залежить від артеріального тиску, опору приносної та виносної артеріол. СНС та КА мало впливають на нирковий кровообіг, крім екстремальних випадків. Ангіотензин II переважно скорочує еферентну артеріолу й тому підвищує фільтрацію.

Fin визначають за коефіцієнтом очищення (за кліренсом) плазми крові від певної речовини. Кліренс речовини дорівнює об'єму плазми, яка повністю очищається від цієї речовини нирками за 1 хв. Дана речовина повинна бути нетоксичною, інертною відносно речовин плазми крові, не зв'язуватися з білками крові, добре розчинятись у воді й повністю фільтруватися при одноразовому проходженні через капіляри клубочків. Таким умовам відповідають інулін, манітол, креатииін. Частіше використовують інулін або природний компонент плазми — креатинін. Для розрахунків користуються рівнянням

FinхСіп.пл-Сіп.схD,

Де Сіппл — концентрація інуліну в плазмі; Сіпс — концентрація інуліну в дефінітивній сечі; D — добовий діурез.

356

Звідси:

xD

Величини Cinc, D і Сіппл можна визначити безпосередньо. При S,i«"li73 м2 клубочкова фільтрація становіть 125,0±25,0 мл/хв у чоловіків і 110,0±14,0 мл/хв— у жінок.

Fin залишається постійною при зміні арїеріального тиску у межах від90 до180 ммрт. ст., оскількикровотікЦаЛОзмінюєтьсяуприносних артеріолах і залишається незмінним у капілярах клубочків.

Канальцева реабсорбція. За механізмами канальцева реабсорбція поділяється на пасивну (фільтрація, дифузія, осмос і полегшена дифузія) йактивну (первинно-активнийі ьторинно-активнийтранс- порт). За допомогою першого переносяться вода і електроліти, другого — електроліти, амінокислоти, вуглеводи. Механізми активного і пасивного транспорту ідентичні таким у системі травлення. Рані-, ше вважали, що в проксимальних кана^ьдях спостерігається облігатна (постійна), а у дистальних — факультативна (залежить від функціонального стану організму) реабсорбція. Тепер вважають, що вона облігатна в канальцях першого порядку лише тому, що тут завжди ізоосмія. Тобто вода рухається за іонами в пропорційному відношенні. У кінцевих частинах нефрощ вона залежить від альдостерону й антидіуретичного гормону та іц^идкості руху рідини по канальцях. Крім того, в процесах реабсорбції важливе те, що апікальна (люмінальна), базальна і латеральна мембрани мають різні характеристики і властивості. Внаслідок цього вони по-різному беруть участь у транспорті речовин. Для гл*окози мембрани селективні й пропускають її тільки в одному напрямку. Реабсорбція іонів Na+ в проксимальному кінці канальців створює різницю потенціалів між просвітом канальців (внутрішня сторона заряджається негативно) і навколоканальцевою рідиною, у проксимальній частині вона дорівнює 1,3 мВ, у дистальній — 60м;В. Існують транспортні білки для кислих, основних, гідрофільним і гідрофобних амінокислот. Уміжклітинну рідину (інадалі вкро&) черезбазальну мембрану вони переносяться пасивно. Напрямок активного транспорту завжди спрямований в один бік.

Реабсорбція різних речовин в одному й тому самому відділі канальця неоднакова. У проксимальному каі*альці інтенсивність реабсорбції іонів Na+ і глюкози поступово зменшується, секреція парааміногіпурової кислоти (ПАГ) зростає. Одні й ті самі речовини мають різний напрямок у різних відділах цефрона. Так, спочатку сечовина фільтрується, надалі внаслідок реабсорбції води її концентрація зростає, і створюється градієнт, за яклм вона частково знову

357

де S — площа поверхні тіла обстежуваного, ШПпаг — величина ниркового плазмотоку, співвіднесена з поверхнею тіла обстежуваного (стандартизація даного показника).

Знаючи величину гематокриту, можна розрахувати нирковий кровотік. Припустимо, знайдена величина ниркового плазмотоку 500 мл/хв, гематокрит 50 %. Звідси:

500 мл50%

х-100%

Кровотік - 500 х 100 : 50 = 1000 мл/хв Таким чином, кінцева сеча утворюється в результаті процесів

фільтрації, реабсорбції та секреції. їхні механізми розглянуті вище. Що ж до регуляції, то клубочкова фільтрація величина постійна

імало регулюється. Регуляція канальцевої реабсорбції в первиннозвивистих (проксимальних) канальцях практично відсутня. У вто- ринно-звивистих (дистальних) канальцях Ас збільшує реабсорбцію Na+. Паралельно збільшується і реабсорбція води, яка здійснюється слідом за змінами Р^. Збільшення розтягання передсердь спричиняє секрецію ними атріонатрійуретичного фактора. Останній зменшує реабсорбцію іонів Na+ у канальцях з паралельним зменшенням

іреабсорбції води. У збиральних трубках на проникність їхніх стінок для води впливає АДГ. Його присутність підвищує проникність стінок збиральних трубок для води й остання більшою мірою реаб-

сорбується. Механізм дії АДГ (через взаємодію з У2-рецепторами) пов'язаний з активацією мембранного ферменту Ац, який у свою чергу стимулює утворення цАМФ з АТФ. У своючергу цАМФ активує протеїнкіназу А з вбудовуванням водних каналів (аквапоринів) в апікальну мембрану. Активується також гіалуронідаза, яка гідролізує (деполімеризує) гіалуронову кислоту стінок збиральних трубок. Тому їхня стінка стаєбільшпроникноюдляводи.

Ас підвищує реабсорбцію іонів Na+ і секрецію іонів К+. З позаклітинної рідини через базальну мембрану він проникає в цитоплазму, де з'єднується з рецептором. Утворений комплекс проникає в ядро з утворенням нового комплексу із стереоспецифічним для Ас хроматином. Стимулюється транскрипція ІРНК з переходом її у цитоплазму й активацією синтезу білків (в тому числі Иа+-К+-АТФ-ази)

та ферментів, які цей процес енергетично забезпечують. Паралельно

підвищується проникність апікальної мембрани для іонів К+. Аг II також прямо стимулює реабсорбцію іонів Na+, особливо в проксимальних канальцях.

У нирках синтезуються і виділяються з сечею гіпурова кислота, аміак; усмоктуютьсяу кровренін, простагландини. Гіпурова кислота синтезується з бензойної кислоти й глікоколу.

360

При підвищеному вмісті води (гіпергідратації організму) нирки збільшують виведення гіпотонічної відносно плазми сечі (водний діурез). У разі зневоднення (дегідратації) вони зменшують виведення води й виводять гіпертонічну сечу. Придіурезі(у присутності АДГ) менше1 мл/хвйогоназивають антидіурезом. У разі поганої реабсорбції речовин (наприклад манітол) навітьпривисокій концентраціївплазміАДГспостерігаєтьсязначне виділення води за даною речовиною (осмотичний діурез). Сеча при цьому близька до ізотонічної.

Участь нирок у підтриманні гомеостазу

Загальновідомо, що організм більш як наполовину складається з води. Тому надзвичайно важливе значення має підтримання водного балансу організму (табл. 6).

Підтримання балансу води досягається завдяки концентруваннютарозведенню, сечі— врезультатіпроцесівфільтрації, реабсорбції та секреції в нирках і роботи поворотно-протиточно-множиль- ногомеханізму.

Поворотно (судинний )-протиточно-множильний механізм нирок. Якщо взяти дві посудинизнапівпроникною дляводимембраною, що їх розділяє, і заповнити сольовими розчинами однакової концентрації, то ніяких змін не відбудеться (рис. 89, а). При збільшеннівпершійпосудинігідростатичноготиску рідина почнепереходити з першої посудини в другу і тим більше, чим ближче до її дна. Це пояснюється тим, що до прикладеного тиску додається величина гідростатичного стовпа рідини в посудині. Наслідком буде збільшення Р^ в першій посудині у напрямку до її дна; у другій — навпаки, буде розведення. Якщо обидві посудини з'єднати внизу трубкою, то вода йтиме у двох напрямках: через цю трубку й через напівпроникну мембрану В цьому випадку буде спостерігатися концентрування розчинів у напрямку до дна обох посудин. Але на виході другої посудини буде гіпотонічний розчин (рис. 89, б). Цей механізм створює у нирках градієнт Р^ від кіркової до мозкової речовини. Для отримання на виході гіпертонічного розчину необхідно до другої посудини приєднати третю посудину таким чином, щоб їх також розділяла напівпроникна для води мембрана. При цьому кількість рідини, яка проходить через другу трубку, переважає таку, що проходить через третю. В результаті між другою і третьою посудинами проходимуть ті самі процеси, що й між першою і другою, але в зворотному напрямку (рис. 89, в). Причина — гіперосмолярністьудругійпосудині. Тобтоміждругоюітретьоюпосудинами виникає градієнт Р^ (градієнт Р^ наростає у нирках від кірковоїречовинидомозкової). Зацимградієнтомводапереходитиме з третьої вдругу посудину. Результатом буде гіпертонічний розчин на виході системи. У нирках роль першої посудини відіграє низхідна частина петлі Генле; роль другої — інтерстиціальний простір і прямі судини, які повторюють хід петлі Генле і в які відтікає рідина (вена й артерія тісно прилягають і таким чином у них

І

у

Рис. 89. Поворотно-протиточно-множильниймеханізмнирок

362