Физиология выделительной системы
Lorenzo BELLINI (1639 -1704) 1662 - открыл протоки в почке – «Беллиниевы» протоки автор механической теории мочеобразования Marcello MALPIGHI (1628 -1694) “De viscerum structura exercitatio anatomica”, Bologna, 1666 – описал мальпигиевы тельца Александр Михайлович ШУМЛЯНСКИЙ (1748 -1795) «De structure renum: tractatus physiologico-anatomicus edente» , Wűrsburg, 1788 описал клубочки капилляров William BOWMAN (1816 -1892) "On the Structure and Use of the Malpighian Bodies of the Kidney“, 1842 – описал капсулу между клубочком капилляров и канальцевой частью нефронов Carl LUDWIG (1816 -1895) 1842 – в своей диссертации высказывает предположение, что клубочки нужны для того, чтобы фильтровать жидкость
Почка млекопитающих в отличие от почки низших позвоночных имеет 2 зоны: корковое вещество и мозговое вещество • кора и мозговое вещество • почечная лоханка • мочеточники и мочевой пузырь • почечная артерия • почечная вена • капсула почки
Схема строения нефрона (в почке 1 -2 млн) 1 – почечное тельце, включающее капсулу Боумена и клубочек (клубочек капилляров), 2 – проксимальный извитой каналец, 3 – проксимальный прямой каналец, 4 – нисходящее тонкое колено петли Генле, 5 – восходящее тонкое колено петли Генле, 6 – дистальный прямой каналец (толстое восходящее колено), 7 – плотное пятно (macula densa) - внутри конечной части толстого восходящего колена, 8 – дистальный извитой каналец, 9 – связующий каналец, 9 а – связующий каналец юкстамедуллярного нефрона, который образует аркаду, 10 – собирательная трубка коры почки, 11 – собирательная трубка наружного мозгового вещества, Нефрон с короткой петлей (справа) и с длинной петлей (слева). Внутри коры мозговой луч обозначен штриховой линией. 12 – собирательная трубка внутреннего мозгового вещества.
• клубочек и капсула Боумена • проксимальный извитой каналец • петля Генле • дистальный извитой каналец • собирательная трубочка Каждая почка содержит около 1 -2 млн. нефронов: 80% - поверхностные, 20% - юкстамедуллярные
ФУНКЦИИ ПОЧКИ ОСМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ ВОЛЮМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ ИОНОРЕГУЛИРУЮЩАЯ РЕГУЛЯЦИЯ р. Н КРОВИ ЭСКРЕТОРНАЯ ИНКРЕТОРНАЯ МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ
ПОЧКИ И ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА СИНТЕЗ И СЕКРЕЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ МЕТАБОЛИЗМ ГОРМОНОВ ВЛИЯНИЕ ГОРМОНОВ НА ПОЧКУ Юкстагломерулярный аппарат
ИНКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧКИ РЕНИН-АНГИОТЕНЗИНОВАЯ СИСТЕМА КАЛЛИКРЕИН-КИНИНОВАЯ СИСТЕМА ЭРИТРОПОЭТИН ЭНДОТЕЛИН УРОДИЛАТИН МЕДУЛЛИПИН (повышает почечный кровоток) АКТИВНЫЕ ФОРМЫ ВИТАМИНА D 3 ЭЙКОЗАНОИДЫ (простогландины, лейкотриены, тромбоксаны) ИНСУЛИНОПОДОБНЫЙ ФАКТОР РОСТА
ПОЧКИ И РЕГУЛЯЦИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ РЕНИН-АНГИОТЕНЗИНОВАЯ СИСТЕМА ПРОСТАГЛАНДИНЫ КИНИНЫ АДЕНОЗИН МЕТАБОЛИЗМ И ЭФФЕКТ ВАЗОПРЕССИНА НАТРИЙУРЕТИЧЕСКИЕ ГОРМОНЫ
РЕНИН-АНГИОТЕНЗИНОВАЯ СИСТЕМА АНГИОТЕНЗИНОГЕН (452 АМИНОКИСЛОТЫ) РЕНИН Asp+Arg+Val+Tyr+Ile+His+Pro+Phe+His+Leu 1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 АНГИОТЕНЗИН I АНГИОТЕНЗИН-ПРЕВРАЩАЮЩИЙ ФЕРМЕНТ 1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 АНГИОТЕНЗИН II (8) АМИНОПЕПТИДАЗА 2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 АНГИОТЕНЗИН III (7) ПРОЛИЛЭНДОПЕПТИДАЗА 1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 АНГИОТЕНЗИН [1 -7] (7) АМИНОПЕПТИДАЗА 2 -3 -4 -5 -6 -7 АНГИОТЕНЗИН IV (6)
Роль РААС в развитии артериальной гипертензии Ангиотензин II: 1. На рецепторы системных артериол, увеличивает периферическое сопротивление 2. На кору надпочечников - гиперальдостеронизм - задержка Na в организме и увеличение объема межклеточной жидкости 3. Атерогенное влияние - стимулирует миграцию нейтрофилов и макрофагов в сосудистую стенку, повышается окисление холестерина и ЛНП эндотелиальная дисфункция (нарушение синтеза NO, стимуляция синтеза эндотелина I). Стимулируется синтез факторов роста и провоспалительных цитокинов - тромбообразование. Физиологические антагонисты ангиотензинов: 1. Медуллипин - синтез - в мозговом веществе, в печени - медуллипин II повышает почечный кровоток. При нефросклерозе синтез снижается. 2. Простогландины А и Е. При снижении их синтеза увеличивается чувствительность тканей к ангиотензину II.
МЕТАБОЛИЗМ ПОЧКИ И МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧКИ: - ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ (в условиях голодания почка делает столько же глюкозы, сколько печень в основном за счет глутамина и метаболитов лактата, глицерина и фруктозы - нормализуется р. Н крови) - СИНТЕЗ БЕЛКОВ И ПЕПТИДОВ (абсорбция белков, в т. ч. измененных – гидролиз и всасывание в кровь а-т, важно в условиях голодания) - СИНТЕЗ ЛИПИДОВ МЕТАБОЛИЗМ ПОЧКИ: - АЭРОБНЫЙ (ЦИКЛ КРЕБСА) - АНАЭРОБНЫЙ (ГЛИКОЛИЗ)
МЕТАБОЛИЗМ ПОЧКИ (ОРГАННЫЙ КРОВОТОК И ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА (Cohen, Ramm, 1976) ОРГАН КРОВОТОК мл/100 г мин КРОВОТОК мл/мин QO 2 M/100 г мин ПОЧКА 420 1260 267 МОЗГ 54 750 147 КОЖА 13 460 15 СКЕЛ. МЫШЦА 27 840 72 СЕРДЦЕ 252 431 84
МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧКИ И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ ЗОНЫ ПОЧКИ И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ: КОРА МОЗГОВОЕ ВЕЩЕСТВО СТИМУЛЫ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА ГОЛОДАНИЕ ГИПОГЛИКЕМИЯ ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ ВАЗОПРЕССИН ПАРАТГОРМОН АЦИДОЗ
МЕТАБОЛИЗМ ГОРМОНОВ В ПОЧКЕ СТЕРОИДНЫЕ ГОРМОНЫ: ГЛЮКОКОРТИКОИДЫ АЛЬДОСТЕРОН ЭСТРОГЕНЫ ТЕСТОСТЕРОН КАТЕХОЛАМИНЫ ПЕПТИДНЫЕ ГОРМОНЫ ПАРАТГОРМОН ИНСУЛИН ГЛЮКАГОН ГОРМОН РОСТА ПРОЛАКТИН КАЛЬЦИТОНИН ВАЗОПРЕССИН АНГИОТЕНЗИН АТРИАЛЬНЫЙ НАТРИЙ УРЕТИЧЕСКИЙ ПЕПТИД ТИРОКСИН
ФУНКЦИИ И ДИСФУНКЦИИ ПОЧКИ ФУНКЦИИ ВОЛЮМОРЕГУЛЯЦИЯ ОСМОРЕГУЛЯЦИЯ ДИСФУНКЦИИ ОТЕКИ ГИПЕРОСМИЯ ГИПООСМИЯ РЕГУЛЯЦИЯ р. Н ИНКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ АЦИДОЗ, АЛКАЛОЗ ГИПЕРТЕНЗИЯ, АНЕМИЯ, НАРУШЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА Са ЭКСКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ИОННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ УРЕМИЯ ГИПО-ГИПЕРНАТРИЕМИЯ ГИПО-ГИПЕРКАЛЬЦИЕМИЯ
ПРОЦЕССЫ МОЧЕООБРАЗОВАНИЯ § КЛУБОЧКОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ § РЕАБСОРБЦИЯ § СЕКРЕЦИЯ § СИНТЕЗ Х А В С – – экскреция фильтрация реабсорбция секреция
ПРОЦЕССЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ФУНКЦИИ ПОЧКИ ГЛОМЕРУЛ. ФИЛЬТРАЦИЯ РЕАБСОРБЦИЯ СЕКРЕЦИЯ СИНТЕЗ И СЕКРЕЦИЯ ВОЛЮМОРЕГ. + + ОСМОРЕГУЛ. + + ИОНОРЕГУЛ. + + РЕГУЛЯЦИЯ р. Н + + МЕТАБОЛ. Ф-ЦИЯ + + + ИНКРЕТОР. Ф-ЦИЯ ЭКСКРЕТОР. Ф-ЦИЯ + + +
Carl Friedrich Wilhelm LUDWIG (1816 – 1895) первым предложил гипотезу клубочковой фильтрации (1842): в почках фильтруется ~70 л жидк. /сут. засчет физического процесса; то, что выделяется – результат соотношения фильтрация/реабсорбция
Rudolf Peter Heinrich HEIDENHAIN (1834 -1897) считал, что в основе мочеобразования лежит процесс секреции веществ в почечных канальцах (вводил краску в среду покруг почечных канальцев и обнаруживал ее в просвете канальца)
Иван Петрович ПАВЛОВ (1849 -1936) «К методу собирания мочи» Еженедел. клин. газета, 1883, № 30: 479 -480 Предложил экспериментальный метод выведения мочеточников и собирания мочи у интактного животного. Леон Абгарович ОРБЕЛИ (1882 -1958) Раздельное выведение натуральных отверстий мочеточников как метод для изучения функции почек. 1924. (одна почка контрольная, в другую, можно вводить вещества) «Физиология почек» . 1938.
Macula densa – плотное пятно рост концентрации Na. Cl в жидкости, протекающей через дистальный каналец, вызывает сжатие приносящих артериол (баланс NO и эндотелина); на этой же схеме – юкстагломерулярные клетки, выделяющие ренин Мезангиальные клетки обладают способностью к сокращению и фагоцитозу. Регулируют кровоток в капиллярах клубочков.
Клубочковая фильтрация – начальный процесс мочеобразования Фильтрационное давление = давление в капиллярах (падение с 48 до 46 мм рт. ст. ) минус давление в капсуле (около 12 мм рт. ст. ) минус онкотическое давление плазмы (рост с 25 до 34 мм рт. ст. за счет потери 20 % воды) Используется не вся длина капилляра, но сдвиг точки равновесия вправо возможен, например, при усилении почечного кровотока
Гломерулярный фильтр Фильтрация идет через 3 слоя: эндотелий капилляров: - не пропускает форменных элементов и макромолекул - при нормальной скорости кровотока фенестры (50 -100 нм) прикрыты комплексом глобулярных белков • базальную мембрану (3 слоя, 250 -400 нм, общая для эндотелия и подоцита) - задерживает белки>35000 Да (альбумины, глобулины) (>6 нм) 80 -100 нм - поры имеют отрицательный заряд - проникают измененные альбумины и белки с положительным зарядом сохраняется норм. белковый состав плазмы подоциты (эпителий висцерального листка капсулы Боумена) - поры в щелевых мембранах (10 нм) между ножками подоцитов пропускают очень мало белков, далее захватываются клетками проксимального канальца и гидролизуются В норме с мочой выделяется <100 г белка/сутки
Е - эритроцит
Glomerular filtration slit in EM and electron tomography. Resin sections after standard embedding (A–G) and high-pressure freezing–freezesubstitution embedding (H). Wire-frame (E) and surface (F–H) rendering. Scale bars: 200 nm (A), 40 nm (B), 20 nm (C), 10 nm (D–H). (A) Human glomerular capillary wall; 2. 5% glutaraldehyde and osmium fixation. Arrowheads indicate the level of slit diaphragm in the crosssection. S, filtration slit; FP, foot process; E, capillary endothelium. (B) Mouse filtration slit; tannic acid–glutaraldehyde and osmium fixation. The arrows indicate the so-called central dot in the nearly cross-cut slit diaphragm above the GBM. (C) Front view of human slit diaphragm; tannic acid–glutaraldehyde and osmium fixation. SD, slit diaphragm. (D) Higher magnification of box in C. Lateral pores (P) are indicated. Black arrows, central filament; white arrows, staggered slit diaphragm cross strands from wall. (E) Human slit, electron tomography front-view; glutaraldehyde fixation. Arrowheads indicate intracellular strands from undulating cell membrane (M) opposite slit diaphragm cross strands (short arrows). CD, central density. Sigma level: 1. 0. (F) Rat slit, slanted front view; tannic acid–glutaraldehyde perfusion; thick digital section. The image reveals a double ladder–type slit-diaphragm structure with merged cross strands (arrows) bordering lateral pores. Arrowheads, pore with multiple slit diaphragm layers. Sigma level: 0. 5. (G) Mouse slit, front-view; glutaraldehyde and osmium fixation. Zipperlike slit diaphragm. Staggered cross strands (arrows) border large lateral and small central pores. Sigma level: 1. 0. (H) Mouse slit; glutaraldehyde fixation. The image was tilted 30° around the y axis to demonstrate the path of the pores (arrows). Sigma level: 0. 1. For comparison with pore size, a space-filled model of the crystal structure of albumin molecule (Alb) is superimposed.
Human, rat, and mouse slit diaphragm with double layers. Scale bars: 50 nm (A), 20 nm (B–D). (A) Filtration slit in EM cross section between foot processes of human podocytes (P 1, P 2) showing doublelayered slit diaphragm (arrowheads). Tannic acid–glutaraldehyde and osmium fixation; resin section. (B) Tomogram of same slit as in A. Strands seem to connect the two slit diaphragm layers (arrow). (C) Same rat filtration slit as in Figure 1 F, tilted 90° around the x axis; showing 2 layers in slit diaphragm. (D) Two layers in crosscut mouse slit diaphragm with connecting strands (arrow); glutaraldehyde and osmium fixation.
A – Почечное тельце B – Проксимальный каналец C – Дистальный извитой каналец D – Юкстагломерулярный аппарат 1. Базальная мембрана 2. Капсула Боумена - париетальный слой 3. Капсула Боумена – висцеральный слой 3 a. Ножки подоцитов 3 b. Подоцит 4. Пространство капсулы Боумена 5 a. Мезангиум – Интрогломерулярные клетки 5 b. Мезангиум – Экстрагломерулярные клетки 6. Юкстагломерулярные клетки 7. Macula densa 8. Миоциты гладкой мускулатуры 9. Афферентная артериола 10. Клубочковые капилляры 11. Эфферентная артериола
1. 8 нм 4. 4 нм протеинурия
Измерение скорости клубочковой фильтрации Клиренс вещества: смысл – очищение крови от этого вещества в единицу времени Свойства веществ, используемых для расчет скорости фильтрации: полностью фильтруется в той же конц. , в какой оно было в плазме крови не токсично не должно метаболизироваться в организме, почке не должно всасываться или секретироваться в почечном канальце Клиренс - скорость клубочковой фильтрации количество выделившегося с мочой вещества CIn = (UIn V) / PIn V – диурез/мин UIn – концентрация в моче PIn - концентрация в плазме крови Г. Смит предложил использовать инулин в клинике используют креатинин или цистатин С
Расчет скорости клубочковой фильтрации по D. W. Cockroft и M. N. Gault (Brenner, 2004) Необходимо знать только концентрацию креатинина в крови Мужчины [(140 - возраст) Х масса тела (кг)] / (72 Х PCr) Женщины – коэф. 0, 85 [(140 - возраст) Х масса тела (кг)] Х 0, 85 / (72 Х PCr) Величина клубочковой фильтрации при массе тела 70 кг и площадью поверхности тела 1, 73 м 2 у мужчин – 120 -125 мл/мин у женщин – 110 мл/мин
Канальцевая реабсорбция Асимметричная клетка в нефроне Апикальная мембрана: Ионные каналы Котранспортеры Водные каналы (аквапорины) Базальная мембрана: Ионные насосы слева - схема нефрона: 1 – клубочковая фильтрация, 2 – канальцевая реабсорбция, 3 – синтез и секреция, 4 – секреция веществ из крови в просвет канальца; справа – полярные клетки эпителия канальца: 5 – натриевый канал (амилорид-чувствительные), 6 – натриевый насос, 7 - зона клеточных контактов.
Клетки разных отделов нефрона отличаются по ультраструктуре Проксимальный каналец микроворсинки апикальной мембраны складчатость базальной мембраны (базальный лабиринт) прилежащие к базальным складкам митохондрии обеспечивают активность Na+/K+ АТФ-азы
Реабсорбция белка 99% в S 1 фрагменте проксимального канальца В мембране существуют системы транспорта для разных белков (альбумина, миоглобин и др. ) Реабсорбция идет путем пиноцитоза – белок эндосома соединение с лизосомами расщепление транспорт аминокислот, ди- и трипептидов через базальную мембрану В клубочках могут фильтроваться измененные эндогенные белки и чужеродные белки Реабсорбция и расщепление экзогенных белков (в т. ч. пептидных гормонов) важно для нормализации белкового «зеркала» крови и предотвращения аллергических реакций Если концентрация белка в крови превышает возможности транспортных систем - он появляется в моче
Реабсорбция альбумина
Скачать презентацию Физиология выделительной системы Lorenzo BELLINI 1639 -1704
Лекция 5. Выделение. Часть 1.ppt