ГОУ ВПО УГМА Минздравсоцразвития России кафедра биохимии Биохимия

ГОУ ВПО УГМА Минздравсоцразвития России кафедра биохимии Биохимия почек и мочи Лекция № 22 Екатеринбург 2011 г.

План: 1. Строение почки 2. Функции почек 3. Мочеобразование • Клубочковая фильтрация • Канальциевая реабсорбция • Канальциевая секреция • Механизм противоточного обмена 4. Регуляция мочеобразования 5. Общие свойства и состав мочи в норме и при патологии 6. Мочекаменная болезнь 7. Диуретики 2

Почка: • Корковое вещество • Мозговое вещество • m=300 г • 2 -2, 6 млн. нефронов 3

Нефрон: 1. Клубочек (Мальпигиево тельце) a. Гломерулярные капилляры b. Боуменова капсула 2. Каналец c. Проксимальный отдел d. Петля Генле e. Дистальный отдел a 1 b c e 2 d 4

Функции почек: • • Регуляторная Экскреторная Обменная функция Эндокринная 5

Регуляторная функция ОЦК Регуляция Осмолярности Минерального состава КОС 6

Экскреторная функция Выделение конечных продуктов чужеродных обмена соединений мочевина ксенобиотики креатинин токсины яды билирубин 7

Обменная функция Корковое вещество • лучше кровоснабжается • аэробные процессы • образуется большое количество АТФ Мозговое вещество • хуже кровоснабжается • в крови меньше О 2 и больше СО 2 • развиты анаэробные процессы 8

Обменная функция Энергетический обмен • АТФ образуется в реакциях аэробного окисления • Основной субстрат для аэробного окисления – ЖК, КТ, глюкоза • Расход АТФ: активный транспорт при реабсорбции, секреции, биосинтез белков 9

Обменная функция Обмен белков и аминокислот • Высокий обмен белков • много транспортных ферментов (К/Na, Ca/Mg- АТФ-азы, GLUT – транспортер глюкозы, аминокислот, глутамат-ДГ, ЛДГ, АСТ, АЛТ • Синтез компонентов систем свёртывания, фибринолиза и комплемента крови • Гидролиз гормонов и других БАВ белковой природы • Синтез некоторых аминокислот (глицин, серин) 10

Обменная функция Обмен углеводов • Интенсивный обмен углеводов • Активный гликолиз и ПФП • Активный глюконеогенез (в норме он поставляет в кровь около 20% глюкозы, при голодании до 50%) • Синтезируется много гликозоаминогликанов 11

Обменная функция Обмен липидов • Синтез холестерина и фосфолипидов • Синтез эйкозаноидов (простагландин PGE 2, простациклин PGI 2, тромбоксан TXA 2, лейкотриены) • Образование активной формы витамина D 3 • Активно протекает β-окисление ЖК 12

Мочеобразование • Клубочковая фильтрация • Канальцевая реабсорбция • Канальцевая секреция 13

Фильтрация • это пассивный процесс, в результате которого из плазмы крови образуется первичная моча • в первичной моче отсутствует белок, форменные элементы крови • объёмная скорость фильтрации зависит от: – фильтрационного давления – проницаемости фильтра – площади фильтра 14

Фильтрация P онк Р гидр Р клубочкового фильтрата=15 Hg Р фильтрационное = Р гидр–Р онк – Р клубочк. фильтрата 30 мм рт. ст. = 70 – 25 – 15

Фильтрация Фильтрационный клиренс • это такой объем плазмы крови, который полностью очищается почками от нереабсорбируемого и несекретируемого вещества за 1 минуту • Определяется для оценки функционального состояния почек • в кровь вводят вещества, которые в почках только фильтруются например: инулин, маннитол, креатинин 16

Фильтрация Фильтрационный клиренс С= КМ ККР в норме = 125 мл/мин *V Км - концентрация вещества в моче Ккр - концентрация вещества в артериальной плазме крови V - скорость образования мочи (мл/мин) 17

Регуляция фильтрации • Авторегуляция: • миогенный ответ ГМК приносящих артериол • канальциево-клубочковая обратная связь • Гуморальная: + Вазоконстрикторы (ангиотензин II, норадреналин, дофамин, АДГ, атриопептин, лейкотриены) + Предсердный Na-уретический фактор – Вазодилататоры (кинины: брадикинин, каллидин) 18

Канальциевая реабсорбция • это движение веществ из просвета почечного канальца в кровь • на 85% происходит в проксимальном отделе канальца, преимущественно в мозговом слое • За сутки реабсорбируется: • 179 л воды • 1 кг Na. Cl • 340 г Na. HCO 3 • 170 г глюкозы 19

Канальциевая реабсорбция Механизмы реабсорбции: • Простая и облегченная диффузия • мочевина • вода • Первично активный транспорт • неорганические ионы • Вторично активный транспорт • глюкоза и аминокислоты, кетокислоты и другие органические соединения 20

Регуляция реабсорбции Стимулируют: Ингибируют: • Вазопрессин усиливает • Кальцитонин подавляет всасывание воды реабсорбцию Ca 2+, • Альдостерон Mg 2+, Фн, Na+, К+ стимулирует всасывание Na+ • Натрийуретический • Кальцитриол фактор снижает стимулирует реабсорбцию Na+ реабсорбцию Ca 2+, Mg 2+, Фн • Парат-гормон стимулирует реабсорбцию Ca 2+, Mg 2+ • Эстрадиол усиливает реабсорбцию. Са 2+, Фн 21

Избирательная реабсорбция • Проксимальный отдел канальца: • Глюкоза • Аминокислоты • Витамины • Электролиты • Вода • Петля Генле: • Пассивное всасывание воды • Дистальный отдел канальца: • Электролиты • Вода 22

Канальциевая реабсорбция • • • Фильтрационно-реабсорбционный клиренс это такой объем плазмы крови, который полностью очищается от реабсорбируемого, но не несекретируемого вещества за 1 минуту характеризует реабсорбционную способность почек 0 - 125 мл/мин ФРК глюкозы = 0 ФРК мочевины = 70 23

Канальциевая секреция • это движение веществ из крови в просвет почечного канальца • в основном протекает в дистальной части канальца • секреции подвергаются ионы, некоторые продукты метаболизма, лекарства, красители и другие ксенобиотики • механизмы канальциевой секреции те же самые, что и при реабсорбции 24

Канальциевая секреция • в проксимальном отделе нефрона активно секретируются органические анионы и катионы • неионизированные формы слабых кислот и оснований секретируются пассивной диффузией • активно секретируется К+, Н+ и NH 4+ • скорость секреции определяют по выделению из организма с мочой различных красителей, которые предварительно должны быть введены в кровь • эти красители должны выводиться почками только путем секреции 25

Канальциевая секреция Фильтрационный-секреторный клиренс • это такой объем плазмы крови, который полностью очищается почками от нереабсорбируемого, но секретируемого вещества за 1 минуту • 125 - 600 мл/мин • ФСК парааминогиппуровой кислоты = 600 мл/мин 26

просвет проксимального канальца Na+ Ацидогенез интерстициальное пространство Na+ HCO 3 -+H+ KA CO 2+H 2 O H+ Na+ K+ метаболизм CO 2+H 2 O KA H 2 CO 3 H+ HCO 3 Na+ Na. HCO 3 27

Аммониогенез глутамин NH 4+ H++NH 3 просвет дистального канальца Na+ Cl. Na+ NH 3 глутамат Na+ интерстициальное пространство K+ Cl- 28

Противоточный обмен Обеспечивается: • Петлей Генле • Прямыми сосудами Адаптивное значение: • Осмотическая концентрация плазмы, выходящей из почек, остаётся стабильной независимо от концентрации плазмы, поступающей в них 29

Модель противоточного обмена 30

Зависимость суточного диуреза / удельного веса мочи от возраста • • 1 месяц - 320 мл / 1, 008 – 1, 018 2 года - 450 мл / 1, 010 – 1, 018 3 – 5 лет - 520 мл / 1, 012 – 1, 020 6 - 8 лет – 680 мл 9 – 11 лет - 850 мл / 1, 011 – 1, 025 12 – 17 лет – 1000 – 1100 мл взрослые – 1200 – 2500 мл / 1, 010 – 1, 025 31

Эндокринная функция Юкстагломерулярный синтез эритропоэтина • в условиях гипоксии • стимулирует эритроидный росток Ренин-ангиотензиновая система (РАС) • Регуляция АД • Регуляция тонуса сосудов • Влияет на реабсорбцию К+ и Na+ 32

Регуляция АД ренин-ангиотензиновым механизмом АД↓ (+)ЮГА АПФ ренин сужение сосудов АТ II АТ I АТГ (неакт) альдостерон 33

АЛЬДОСЕРОНОВЫЙ МЕХАНИЗМ РЕГУЛЯЦИИ МОЧЕОБРАЗОВАНИЯ ↓Na+ ↓ОЦК ↑ альдостерон ↑ реабсорбция Na+ ↑ Na+ ↓ Росм ↑ реабсорбция воды ↑ Росм ↑ секреция АДГ(гипофиз) 34

Регуляция мочеобразования натрийуретическим гормоном ↑АД ушковидная железа ↑ Na-уретический (предсердие) гормон ↑V мочи ↑фильтрация 35

Регуляция мочеобразования антидиуретическим гормоном (АДГ = ВАЗОПРЕССИН) ↑потребление воды ↓ ↓осмотическое давление плазмы ↓ ↓секреция АДГ (гипофиз) ↓ ↓проницаемость дистального извитого канальца и собирательной трубки ↓ ↑объём мочи ↓ N осмолярность плазмы 36

Реабсорбция и секреция веществ в канальце нефрона Проксима льная часть Петля Генле Реабс Орг. В-ва Моче вина Белки, пептид ы Секр Дистальная часть Реабс Секр Собиратель ные трубочки Реабс Секр + + + Орг. катионы + Орг. анионы + 37

Продолж Реабс Калий + водород+ Натрий Хлор Фосфаты SO 4 Ураты HCO 3 Вода Реабс Секр + + + + + Секр Реабс Секр + + + NH 4+ Кальций Секр Реабс + + + + + 38

Состав плазмы и мочи 39

Химический состав мочи КЛАССИФИКАЦИЯ 1. Белок – менее 0, 002 г/л; Ферменты: урокиназа, липаза, амилаза, трипсин, ЛДГ. Короткие пептиды, молекулы средней массы, дипептиды, трипептиды, аминокислоты, альфа-альбумины 40

2. Азотсодержащие органические соединения в мг/ сутки Сое динение Новорожд. 1 мес. 1 год 4 -7 лет 9 -14 Взрол слые Об. Азот 30 40 200 400 700 500 – 1300 Мочевина следы 20 80 200 330 -580 Моч. к-та 0, 2 0, 6 1, 2 1, 8 3, 5 1, 2 -7, 1 Аммиак 0, 7 3, 0 4, 3 5, 7 35 -70 Ам. к -ты 0, 7 3, 0 4, 3 5, 7 6 - 11 Креатинин 0, 08 0, 4 0, 7 2, 7 6, 0 7 - 18 Креатин следы 0, 07 0, 4 0, 5 1, 5 - 41

• 3. Безазотистые органические соединения • Глюкоза – менее 0, 02 % • Кетоновые тела – менее 20 – 50 мг/ сутки • Пигменты – гемоглобин, гем, желчные пигменты • Гормоны адреналин, норадреналин, 17 -КС, 17 -ОКС • 4. Неорганические компоненты • • бикарбонаты 5 – 9 ммоль/л фосфаты 2, 5 – 4, 0 г/ сут. хлориды – 10 – 15 г/ cут. натрий – 2 – 4 г / сут. калий - 1, 5 – 2, 0 г/сут кальций – 0, 1 – 0, 3 г/сут. магний – 0, 1 – 0, 2 г/ сут. 42

Патологические компоненты мочи • • • Белок Кровь Глюкоза Кетоновые тела Билирубин Уробилин Порфирины Креатин Фруктоза > 0, 033 г/л Протеинурия Гематурия > 200 мг/сут Глюкозурия > 50 мг/сут Кетонурия Билирубинурия Уробилинурия до 300 мкг/сут Порфиринурия Креатинурия Фруктозурия 43

Протеинурия наличие белка в моче > 0, 033 г/л Причины: • • тяжелая физическая работа нефриты гломерулонефриты нефротический синдром (> 2 г/л) амилоидоз (> 2 г/л) острые инфекции отравления 44

Глюкозурия наличие глюкозы в моче > 200 мг/сут В норме: Патологическая: • сахарный диабет • при стрессе • почечный диабет • у беременных • избыток стероидов • избыток углеводов в пище • острый панкреатит • отравление морфином, стрихнином, фосфором, хлороформом 45

Кетонурия наличие кетоновых тел в моче > 50 мг/сут Причины: • • сахарный диабет голодание гиперинсулинизм тиреотоксикозы послеоперационный период акромегалии инфекции интоксикации 46

Гемоглобинурия Причины: • переохлаждение • гемолитические анемии • гемоглобинопатии • сепсис • ожоги • отравления сульфаниламидами, ядами грибов, йодоформом, анилином 47

Гематурия Причины: • • • острый нефрит гломерулонефрит пиелонефрит мочекаменная болезнь циститы инфаркт почек ишемия почек опухоль почек аденома простаты лихорадка 48

Порфиринурия наличие порфиринов в моче > 300 мкг/сут Причины: • порфирии • цирроз печени • отравление свинцом, мышьяком, барбитуратами, лекарствами 49

Билирубинурия • возникает при механической, паренхиматозной желтухе Лейкоцитурия • возникает при пиелонефритах, гломерулонефритах, туберкулезе почек, воспалении мочевыводящих путей (циститах, уретритах) Фруктозурия • возникает при фруктоземии 50

Креатинурия: причины • употребление большого количества креатина с пищей • нарушение его превращения в креатинин • заболевания мышц (миопатиях, мышечных дистрофиях) • поражение печени • сахарный диабет • гипертиреоз • инфекции • переохлаждение 51

Анализ мочи • Цвет – соломенно-желтый • Запах - специфический • Кол- во - 0, 5 – 2, 0 л/сут; р. Н 5, 5 – 7, 5 • Мутность – прозрачна; Уд. вес - 1, 010 – 1, 025 • Кровь ( по Hb)– отсутствует • Лейкоциты – 3 – 4 в п/зр. • Белок – отсутствует (альбумин 0 -30 мг/сут) • Глюкоза – отсутствует (!? ) • Кетоновые тела – отсутствует (!? ) 52

При патологии: 53

Мочекаменная болезнь Почечная недостаточность А А – разрыв почечной лоханки Б – пиелонефрит В – гидронефроз Б В Анурия 54

Основные характеристики камней в почках Хим. состав Цвет поверхность Консисте нция Мочевая кислота Жёлтый Мелкозерниста я Очень твёрдая Красно. Гладкая или коричневы крупнобугриста й я Очень твёрдая Оксалат кальция Карбонат кальция Белый Гладкая Хрупкая 55

Фосфаты Серый Шероховатая Осколочн ая Цистины Бледножёлтый Восковидная Мягкая Ксантины Цвет корицы Гладкая Твёрдая 56

Причины первичных тубулопатий изменение структуры мембранных белковносителей: • энзимопатии — наследственно обусловленная недостаточность ферментов, обеспечивающих активный мембранный транспорт; • изменение чувствительности рецепторов клеток канальцевого эпителия к действию гормонов; • изменение общей структуры цитомембран клеток 57

Генез вторичных тубулопатий При вторичных тубулопатиях дефект мембранного транспорта веществ и электролитов имеет генерализованный характер. • наследственные повреждения транспортных систем канальцев; • приобретенные болезни обмена в связи с нарушением метаболизма за пределами нефрона; • изменение структуры цитомембран при дисплазиях; • воспалительные заболевания почек 58

Классификация по локализации дефекта ПРОКСИМАЛЬНЫЕ ИЗВИТЫЕ КАНАЛЬЦЫ • Первичные тубулопатии — Синдром де Тони — Дебре — Фанкони, глюкозаминовый диабет, глюкозурия, фосфат-диабет, иминоацидурия (цистинурия, имуноглицеринурия, болезнь Хартнапа, глицеринурия, почечный тубулярный ацидоз 2 типа) • Вторичные тубулопатии — цистиноз, синдром Лоу, тирозинемия, галактоземия, гликогенозы, наследственная непереносимость фруктозы, при отравлении тяжелыми металлами, болезнь Вильсона. Коновалова, первичный гиперпаратиреоидизм, целиакия, синдром Альпорта, сахарный диабет, ксантинурия. ДИСТАЛЬНЫЕ ИЗВИТЫЕ КАНАЛЬЦЫ И СОБИРАТЕЛЬНЫЕ ПРОТОКИ • Только первичные — почечный несахарный диабет, почечный тубулярный ацидоз 1 типа, псевдогипоальдостеронизм. ОБЩЕЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ КАНАЛЬЦЕВОГО АППАРАТА • Только вторичные — ХПН, нефронофтиз Фанкони. 59

Этиология с. де -Тони-Дебре-Фанкони Тип наследования — аутосомно-рециссивный ИЛИ аутосомно-доминантный с локализацией гена на хромосоме 15 q 15. 3. Встречаются спорадические случаи, обусловленные свежей мутацией. В основе болезни лежат генетически обусловленные дефекты ферментативного фосфорилирования в почечных канальцах , дефицит ферментов дыхательной цепи — сукцинатдегидрогеназного и цитохромоксидазного комплекса (митохондриальные болезни) 60

патогенез нарушение процессов энергообеспечения транспорта фосфатов, глюкозы и аминокислот в почечных канальцах повышенная экскреции с мочой расстройство КОС метаболический ацидоз и недостаток фосфорных соединений остеомаляция и рахитоподобных изменений скелета. 61

Биохимическая диагностика • снижение уровня кальция и фосфора в крови; • повышение уровня щелочной фосфатазы; • развитие метаболического ацидоза за счет дефекта реабсорбции бикарбонатов в проксимальных канальцах; • нормальная экскреция кальция с мочой; • повышение клиренса фосфатов мочи, • развитие глюкозурии (20 -30 гл и выше); • гипераминоацидурия • нарушение функций аммониоацидогенеза — снижение титрационной кислотности, повышение р. Н мочи больше 6, 0; • развитие гипокалиемии. 62

Диуретики По интенсивности По механизму их действия: • СЛАБЫЕ • Ингибиторы карбоангидразы подавляют реабсорбцию • Антагонисты альдостерона Na Подавляют реабсорбцию Na, Задерживают К и увеличивают экскрецию воды увеличивают экскрецию и задерживают К воды • Увеличивают экскрецию Na, • УМЕРЕННЫЕ К, Cl и подавляет увеличивают экскрецию реабсорбцию воды и солей Na, К, Cl • МОЩНЫЕ подавляет реабсорбцию воды и солей 63