Биохимия почек Кафедра биохимии и клинической лабораторной диагностики

Почка - парный орган Нефрон - структурно-функциональная единица почек

Функции почек Гомеостатическая Почками регулируются: а) водно-солевой баланс n б) кислотно-щелочное равновесие

n Экскреторная Почками выводятся из организма: а) конечные продукты катаболизма (мочевина, мочевая кислота, креатинин) б) избыток веществ, всосавшихся в кишечнике или образовавшихся в процессе катаболизма (вода, органические кислоты, витамины, гормоны и др. ) в) ксенобиотики - чужеродные вещества

n n Регуляторная Синтез в почках регуляторов метаболизма n Ренина (регуляция АД) n Активной формы витамина D 3 (фосфорнокальциевый обмен) n Эритропоэтина (созревание эритроцитов) n простагландинов n кининов

Образование мочи – результат функционирования почек Этапы мочеобразования: 1. Клубочковая фильтрация 2. Канальцевая реабсорбция 3. Канальцевая секреция

Клубочковая фильтрация n n - фильтрация плазмы крови через почечный фильтр Обусловлена давлением крови в капиллярах клубочков n Понижение артериального давления и/или увеличение гидростатического давления в полости капсулы может приводить к замедлению, а при значительных изменениях и к полному прекращению образования первичной мочи (анурия) Процесс пассивный, энергия АТФ в процессе ультрафильтрации не затрачивается. n Образуется первичная моча (~180 л/сутки)

ПОЧЕЧНЫЙ ФИЛЬТР: КРОВЬ ЭНДОТЕЛИЙ КАПИЛЛЯРОВ СОСУДИСТОГО КЛУБОЧКА БАЗАЛЬНАЯ МЕМБРАНА ЭПИТЕЛИОЦИТЫ ВНУТРЕННЕГО ЛИСТКА КАПСУЛЫ БОУМЕНА (ПОДОЦИТЫ) ПЕРВИЧНАЯ МОЧА

n. В n процессе ультрафильтрации происходит образование первичной мочи Кровь, двигаясь по сосудам, фильтруется в полости клубочка через поры соединительнотканной капсулы - особого фильтра, который состоит из 3 -х слоев: n 1 -й слой - эндотелий кровеносных капилляров, который имеет поры большого размера. Через эти крупные поры проходят все компоненты крови, кроме форменных элементов и высокомолекулярных белков

n 2 -й слой - базальная мембрана, которая построена из коллагеновых нитей (фибрилл), образующих молекулярное “сито” n Диаметр пор - 4 нм n Базальная мембрана не пропускает белки с молекулярной массой выше, чем 50 к. Да

n 3 -й слой - эпителиальные клетки капсулы, мембраны которых заряжены отрицательно, что не дает возможности отрицательно заряженным альбуминам плазмы крови проникать в первичную мочу

Таким образом, ультрафильтрат (первичная моча) в норме почти не содержит белков и пептидов (всего 3 -4 г/л) n Состав низкомолекулярных небелковых компонентов, содержание различных ионов в первичной моче такие же, как и в плазме крови n Поэтому первичную мочу иногда называют “безбелковым фильтратом плазмы крови” n

Факторы проницаемости почечного фильтра: n Размер пор базальной мембраны (65 к. Д) n Отрицательный заряд поверхности эндотелия, базальной мембраны, подоцитов NВ! Почечный фильтр не проницаем для белков плазмы и клеток крови!

Лабораторная диагностика ОЦЕНКА СКОРОСТИ КЛУБОЧКОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ (СКФ) n Клиренс креатинина – объем крови, очищенный почками от креатинина в единицу времени Креатинин – водорастворимый азотсодержащий конечный продукт распада креатина мышц, который в почках фильтруется, не реабсорбируется, не секретируется n

n n Концентрация креатинина в первичной моче равна концентрации креатинина в плазме крови Количество креатинина, профильтровавшегося в первичную мочу равно количеству креатинина, выводимому с конечной мочой [креатинин плазмы] СКФ, мл/мин = [креатинин мочи] диурез, мл/мин СКФ, л/мин = [креатинин плазмы]

НАРУШЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ Повреждение почечного фильтра (гломерулопатии) вследствие ишемии, n воспаления увеличение размера пор почечного фильтра n n Лабораторная диагностика: протеинурия, гематурия, лейкоцитурия, цилиндрурия

Уменьшение скорости клубочковой фильтрации вследствие снижения АД, уменьшения числа функционирующих нефронов уремия (задержка в организме конечных продуктов обмена) n n Лабораторная диагностика: n мочевины в крови n n Олигурия Снижение клиренса креатинина

Канальцевая реабсорбция - обратное всасывание в кровь - Электролитов - - - Воды Важных для метаболизма органических веществ (глюкозы, аминокислот и др. ) В результате происходит концентрирование в малом объеме жидкости профильтровавшихся конечных продуктов метаболизма и чужеродных веществ

n n Наблюдается два механизма реабсорбции переноса веществ через апикальную мембрану эпителиоцитов канальцев нефронов : n простая диффузия (по градиенту концентрации) активный транспорт - происходит против градиента концентраций и требует затрат энергии (АТФ) n Образуется конечная моча (~1, 8 л/сутки)

Реабсорбция в проксимальных канальцах n Обязательная нерегулируемая реабсорбция 80% профильтровавшейся воды, электролитов и 100% важных для метаболизма соединений (глюкозы, аминокислот и др. )

1. Парацеллюлярно - пассивное движение воды через плотные контакты межклеточных соединений в кровь 2. Трансцеллюлярно - активное направленное движение Nа+ (первичный транспорт) и глюкозы, аминокислот (вторичный транспорт) благодаря белкам-переносчикам мембран эпителиоцитов канальцев нефрона

Почечный порог реабсорбции равен наименьшей концентрации реабсорбируемого вещества, при которой достигается транспортный максимум реабсорбции (ТМ) n ТМ характеризует состояние почечных канальцев n ТМ равен скорости транспорта вещества белком-переносчиком в условиях насыщения его переносимым веществом n

Для глюкозы, например, почечный порог реабсорбции (ППР) равен 10 -12 ммоль/л n При нормальной концентрации глюкозы в крови транспортные системы не полностью насыщаются глюкозой, поэтому глюкоза в моче не появляется, т. е. она полностью реабсорбируется n

Участие проксимальных канальцев в регуляции кислотно-щелочного равновесия n n Секреция протонов водорода (Na+, Н+ионообменник) Синтез бикарбоната (карбоангидраза)

Реабсорбция в проксимальных канальцах

Реабсорбция в дистальных канальцах n Регулируемая реабсорбция воды, электролитов 1) Альдостерон, адреналин 2) Натрийуретический пептид 3) Вазопрессин

Альдостерон: регуляция реабсорбции АД, ОЦК активация ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (см. регуляцию обмена в-в) синтез и секреция альдостерона корой надпочечников активация синтеза и транслокации Na+-каналов в апикальную и базальную мембраны эпителия (Na+, К+ -ионообменник, Na+, Н+ -ионообменник, Na+, К+ -АТФазы), открытие К+ каналов, активация Н+-АТФазы, карбоангидразы (см. рисунок)

активация реабсорбции Na+ и воды, активация секреции К+ и Н+ , продукции бикарбоната ОЦК, АД диуреза

Альдостерон: регуляция реабсорбции

Натрийуретический пептид: регуляция реабсорбции ОЦК, АД (раздражение волюморецепторов предсердия) синтез и секреция НУП предсердием ингибирование транслокации Na+-каналов апикальной и базальной мембран эпителия (см. рисунок)

ингибирование реабсорбции Na+ и воды ОЦК, АД диуреза

Натрийуретический пептид: регуляция реабсорбции

Антидиуретический гормон: регуляция реабсорбции АД, ОЦК активация ренин-ангиотензиновой системы синтез и секреция АДГ задней долей гипофиза активация синтеза и транслокации аквапоринов в апикальную мембрану эпителия собирательных трубочек нефронов (см. рисунок)

активация реабсорбции воды ОЦК, АД диуреза

Антидиуретический гормон: регуляция реабсорбции

НАРУШЕНИЯ РЕАБСОРБЦИИ n врожденный дефект специфических переносчиков в апикальной мембране проксимальных канальцев повреждение эпителия канальцев (тубулопатии) вследствие токсического действия секретируемых чужеродных веществ нарушение обязательной нерегулируемой реабсорбции n

n Лабораторная диагностика: n n n Аминоацидурия Микроальбуминурия n n Глюкозурия Цилиндрурия -N-ацетил-глюкозаминидаза в моче

Инфекционное повреждение собирательных трубочек (пиелонефропатия) n Лабораторная диагностика: n Лейкоцитурия n Полиурия n Гипоизостенурия n

Канальцевая секреция протекает в дистальной части канальца n Процесс секреции также, как и процесс реабсорбции, протекает с затратой АТФ (активный транспорт) n Часто реабсорбция и секреция протекают одновременно - например, секреция ионов K+ происходит под действием Na+/K+ -зависимой АТФазы, только K+ секретируется, а Na+ реабсорбируется n Также секретируются Н+, NH 4+ n

Скорость секреции можно определить по выделению из организма с мочой различных красителей, которые выводятся почками только путем секреции. Для этого красители должны быть предварительно введены в кровь n В процессе выполнения почками экскреторной функции обеспечивается их участие в поддержании водно-солевого баланса организма и кислотно-щелочного равновесия n

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ПОЧЕЧНОЙ ТКАНИ 1. Большие затраты АТФ n Основной расход АТФ связан с процессами активного транспорта при реабсорбции, секреции, а также с биосинтезом белков n Основной путь получения АТФ - это окислительное фосфорилирование n Поэтому ткань почки нуждается в значительных количествах кислорода n Масса почек составляет всего 0, 5% от общей массы тела, а потребление кислорода почками составляет 10% от всего поступившего кислорода n

Субстратами для реакций биоокисления в почечных клетках являются: n жирные кислоты n кетоновые тела n глюкоза и др. n 2. Высокая скорость биосинтеза белков 3. Высокая активность протеолитических ферментов n 4. Способность к аммониогенезу и глюконеогенезу n n

ИССЛЕДОВАНИЕ МОЧИ

Моча – конечный продукт деятельности почек Общий клинический анализ мочи позволяет: - обнаружить заболевания мочевой системы на ранних доклинических стадиях, - дать врачу информацию о локализации, виде и стадии патологического процесса, - поставить окончательный диагноз

Общие свойства мочи: - физические - химические - микроскопическое исследование

Физические свойства мочи 1. Количество мочи - зависит от возраста Дети = 600+100(Х-1), мл, где Х – возраст в годах Взрослые: мужчины – 1000 -2000 мл, женщины – 1000 -1600 мл

Изменения (физиологические, патологические): - Полиурия: - физиологическая: - прием большого количества жидкости, - употребление «мочегонных» продуктов (арбуз, дыня и др. ) - патологическая: - рассасывание отеков, экссудатов, транссудатов - нарушение секреции АДГ (несахарный диабет) - сахарный диабет - хроническая почечная недостаточность

- Олигурия: - физиологическая: - ограничение приема жидкости, - усиление потоотделения - диспепсия (рвота, понос) - патологическая: - лихорадочные состояния - сердечная недостаточность - острая почечная недостаточность

- Анурия: - тяжелые нефриты - менингиты (рефлекторная) - острая почечная недостаточность - закупорка мочевыводящих путей опухолью или камнем

2. Цвет мочи - зависит от концентрации, наличия пигментов (урохромов, стеркобилина) - янтарно- или соломенно- желтая -

Изменения (физиологические, патологические): - Гиперхромурия: - физиологическая: - концентрированная моча, - кислая моча патологическая: - диспепсия (понос, рвота) - лихорадочные состояния

Гипохромурия: - физиологическая: - моча с низким удельным весом - нейтральная или щелочная моча - патологическая: - сахарный и несахарный диабет - нефросклероз

- Красный цвет: - гематурия - гемоглобинурия - миоглобинурия - порфиринурия - прием амидопирина, сульфазола - Зеленый цвет: - прием метиленовой сини - билирубинурия (паренхиматозная, обтурационная желтуха)

Желто-коричневый или коричневый цвет: - гемоглобинурия - порфиринурия - билирубинурия (паренхиматозная, обтурационная желтуха) - Молочно-белый цвет: - пиурия (цистит, абсцесс почки, пиелонефрит) - липурия (липоидный нефроз) - хилурия (дефект лимфатических сосудов почки) - Черно-бурый цвет: - алкаптонурия - меланинурия

3. Прозрачность мочи - Нормальная моча – прозрачна! - зависит от патологических примесей

Изменения - Мутность обусловлена: - кристаллами - клеточными элементами (гематурия, лейкоцитурия) - бактериями (бактериурия) - слизью - жирами (липурия, хилурия)

4. Запах мочи - Свежевыпущенная моча запаха практически не имеет

Изменения - Аммиачный запах: - при стоянии нормальной мочи - при цистите, пиелонефрите - «Яблочный» (плодовый, фруктовый) запах: - кетонурия (сахарный диабет) - Резкий запах: - употребление чеснока, хрена

5. Удельный вес мочи - зависит от концентрации растворенных в моче веществ (натрия, мочевины, глюкозы, белка, лекарственных веществ) - 1, 002 - 1, 030

6. Реакция мочи - зависит от пищи (белки – кислая, углеводы – щелочная) - При смешанной пище – кислая или нейтральная Изменения – диагностического значения не имеют