КАФЕДРА НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ ЛЕКЦИЯ 25 ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЯ

КАФЕДРА НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ ЛЕКЦИЯ 25 ФИЗИОЛОГИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ. ФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК И ВОДНО-СОЛЕВОГО ОБМЕНА

• Выделение, по своей природе является составной частью обмена веществ. В процессе выделения организм освобождается от продуктов обмена, которые не могут быть использованы организмом, от чужеродных и токсических веществ, от избытка воды и солей.

ОРГАНЫ ВЫДЕЛЕНИЯ

ОБЪЕМЫ ВЫДЕЛЕНИЯ КОЖА 300 -1000 мл воды ЛЕГКИЕ - до 10 % мочевины - 400 -1000 мл воды - СО 2, летучие вещества КИШЕЧНИК - до 100 мл воды - метаболиты, металлы, соли - эндобиотики и ксенобиотики ПОЧКИ - 1500 - 2000 мл воды, - 90% мочевины, - электролиты, - продукты метаболизма, - эндобиотики и ксенобиотики

Строение почки человека

ФУНКЦИИ ПОЧЕК 1. МОЧЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ВЫДЕЛИТЕЛЬНАЯ 2. ГОМЕОСТАТИЧЕСКАЯ 3. ЗАЩИТНАЯ 4. РЕГУЛЯТОРНАЯ 5. ЭНДОКРИННАЯ 6. ГЕМОСТАТИЧЕСКАЯ 7. МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ И

ОСОБЕННОСТИ КРОВОСНАБЖЕНИЯ ПОЧЕК • ВЫСОКИЙ ОБЪЕМНЫЙ КРОВОТОК - 1/4 МОК - 1800 л/cут • ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ В КАПИЛЛЯРАХ КЛУБОЧКА - 70 мм Hg • ДВОЙНАЯ СЕТЬ КАПИЛЛЯРОВ • НАЛИЧИЕ МЕХАНИЗМОВ САМОРЕГУЛЯЦИИ КОРКОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

Почечный кровоток и механизмы его регуляции Делиться на 2 типа: Корковый кровоток – составляет 80 -90% Мозговой кровоток – 10 -20%. Корковый кровоток - обеспечивает фильтрацию в почечных клубочках. Мозговой кровоток – способствует процессу реабсорбции и регуляции осмотически активной среды в интерстиции, что важно для процесса концентрации мочи в собирательных трубочках.

Корковый кровоток поддерживается на постоянном уровне, даже если системное давление варьирует от 70 до 180 мм. рт. ст. Данный феномен существует за счет механизмов ауторегуляции: 1) Миогенная - рефлекс Бейлиса-Остроумова 2) Перераспределение тонуса артериол клубочка 3) Внутрипочечные гуморальные факторы ангиотензин, кинины, простагландины, NO, и др. 4) Изменение массы действующих нефронов

Интенсивность мозгового кровотока, в основном зависит от величины артериального давления. Поэтому при повышении артериального давления интенсивность мозгового кровотока возрастает. Это приводит к тому, что из интерстиция мозгового слоя начинают вымываться осмотически активные вещества. В результате способность почек концентрировать мочу резко уменьшается, возрастает диурез.

Схема строения нефрона 1 – почечное тельце, включающее капсулу Боумена и клубочек (клубочек капилляров), 2 – проксимальный извитой каналец, 3 – проксимальный прямой каналец, 4 – нисходящее тонкое колено, 5 – восходящее тонкое колено, 6 – дистальный прямой каналец (тонкое восходящее колено), 7 – плотное пятно (macula densa), локализованное 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, 12 – собирательная трубка внутреннего мозгового вещества.

Различные варианты кровоснабжения нефронов почки. А — юкстамедуллярный нефрон; Б — кортикальный нефрон

Строение и кровоснабжение нефрона. А — нефрон; Б — мальпигиев клубочек

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ МОЧЕОБРАЗОВАНИЯ • КЛУБОЧКОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ • КАНАЛЬЦЕВАЯ РЕАБСОРБЦИЯ • КАНАЛЬЦЕВАЯ СЕКРЕЦИЯ

МЕХАНИЗМЫ КЛУБОЧКОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ • ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ • ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ • ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД ПОР • БИОЛОГИЧЕСКИЕ • СОКРАЩЕНИЕ ПОДОЦИТОВ • СОКРАЩЕНИЕ МЕЗАНГИАЛЬНЫХ КЛЕТОК

ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ БАРЬЕР • ФЕНЕСТРИРОВАНННЫЙ ЭНДОТЕЛИЙ КАПИЛЛЯРА: - ПОРЫ: 5 -7 мкм • БАЗАЛЬНАЯ МЕМБРАНА - ПОРЫ: 2, 9 мкм • МЕЖПЕДУНКУЛЯРНОЕ ПРОСТРАНСТВО ПОДОЦИТОВ - 30 мкм • ЩЕЛЕВАЯ ДИАФРАГМА - 10 мкм • ПОРЫ ГЛИКОКАЛИКСА: - 3 мкм

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СКОРОСТЬ КЛУБОЧКОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ПОЧКИ • СКОРОСТЬ ПЛАЗМОТОКА: ~ 600 мл/мин • ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ: 20 -30 мм Hg • ФИЛЬТРАЦИОННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ: 2 -3% общей поверхности капилляров ~ 1, 6 м • МАССА ДЕЙСТВУЮЩИХ НЕФРОНОВ

ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ • ФД = Рк - (РОНК. + РТК) ФД = 70 - (30+10) = 30 мм Hg

РЕГУЛЯЦИЯ КЛУБОЧКОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ • АУТОРЕГУЛЯЦИЯ 1) Миогенная - феномен Бейлиса-Остроумова 2) Перераспределение тонуса артериол клубочка 3) Внутрипочечные гуморальные факторы ангиотензин, кинины, простагландины, NO, и др. 4) Изменение массы действующих нефронов • НЕРВНАЯ (СИМПАТИЧЕСКАЯ) РЕГУЛЯЦИЯ 1) Изменение и перераспределение тонуса артериол 2) Изменение тонуса мезангиальных клеток и фильтрационной поверхности 3) Изменение активности подоцитов 4) Стимуляция секреции ренина и синтеза ангиотензина -II

Реабсорбция в почечных канальцах Это процесс обратного всасывания всех ценных и необходимых организму веществ. В итоге объем конечной мочи составляет – 1, 0 – 1, 5 л/сут. Основная масса веществ реабсорбируется в проксимальном извитом канальце, и собирательных трубочках. Реабсорбция осуществляется с участием различных механизмов, главным из которых является активный транспорт (первичноактивный, вторично-активный и т. д. ). Если мощность системы реасорбции недостаточна для полного реасорбирования вещества, - то это вещество появляется в конечной моче. В проксимальном отделе происходит полное всасывание глюкозы, белка, аминокислот и витаминов.

Локализация важнейших транспортных процессов в нефроне

Нефрон с короткой петлей (справа) и с длинной петлей (слева). Внутри коры мозговой луч обозначен штриховой линией Рис. 2. Асимметричная клетка в нефроне Условные обозначения: слева схема нефрона, 1 – клубочковая фильтрация, 2 – канальцевая реабсорбция, 3 – синтез и секреция, 4 – секреция веществ из крови в просвет канальца; справа клетки эпителия канальца, 5 – натриевый канал, 6 – натриевый насос, 7 зона клеточных контактов.

Рис. 7. Локализация процессов реабсорбции и секреции органических и неорганических веществ в почечном канальце

Вторичный активный транспорт В качестве источника энергии использует химический или электрохимический градиент какого-либо вещества

Механизмы ацидификации мочи (роль почки в регуляции р. Н крови). А— структурное соотношение канальца и капилляра; Б — динамика ацидификации мочи: I — преобразование Nа 2 НРO 4, II — преобразование солей Nа, связанного с различными анионами (А-). III — преобразование Nа. НСО 3

Реабсорбция слабых органических кислот и оснований В ионизироаванном состоянии слабые кислоты и основания плохо проходят через почечный эпителий, поэтому они реабсорбируются и выводятся с мочой. Недиссоциированные кислоты и основания, в силу концентрирования мочи, могут по градиенту концентрации, реабсорбироваться. Если моча щелочная, - слабые кислоты ионизируются, и поэтому не реабсорбируются. Для усиления выведения щелочей требуется вводить в кровь соответственно кислые продукты.

Реабсорбция натрия Основная часть натрия реабсорбируется в проксимальном отделе (65%). Благодаря реабсорбции 99% Nа+ возвращается назад. Кроме пассивного транспорта Nа+ по электро-химическому градиенту, в транспорте Nа+ участвует несколько механизмов активного транспорта Nа+ : 1. Nа/К-насос, расположен на базальной мембране эпителия почечного канальца. Отвечает за реабсорбцию около 40% Nа+. Активность насоса регулируется альдостероном. Натрийуретический гормон – угнетает работу насоса. 2. Nа/Н-обмен. 3. Натриевый насос, независимый от калия. Совершает выброс Nа+ из эпителия в интерстиций, откуда он поступает в кровь.

Реабсорбция калия Калий хорошо фильтруется. Реабсорбция калия осуществляется с участием калиевого насоса, который располагается на апикальной мембране эпителия. Секреция калия осуществляется за счет работы Nа/К-насоса, который располагается на базальной мембране эпителия. Альдостерон увеличивает секрецию калия, за счет активации Nа/К-насоса. Инсулин, наоборот, способствует реабсорбции калия.

Дистальная реабсорбция По объему значительно меньше проксимальной. Однако, именно она определяет состав конечной мочи, ее осмолярность. Формирование вторичной мочи обеспечивается благодаря работе противоточно-множительной системы почек. Последняя объединяет в себе 3 взаимосвязанных механизма: 1) Противоточно-множительная система наружного мозгового вещества почки. Образована нисходящим и восходящим коленами петли Генле. 2) Второе звено образуется восходящим коленом петли Генле юкстамедулярных нефронов и собирательных трубочек. Это звено функционирует во внутреннем мозговом веществе почки. Эффективность работы этого звена определяется вазопрессином, который повышает проницаемость стенок

трубочек для воды с одной стороны, а в самых нижних отделах трубочек увеличивает проницаемость их для мочевины. 3) Третье звено, которое также находиться в мозговом веществе почек, представленно сосудистой поворотной системой. В организации этой системы участвуют капиляры юкстамедулярных нефронов, которые образуют прямые и наиболее длинные нисходящие и восходящие сосудистые петли.

Деятельность противоточного механизма А — последовательные этапы выхода Nа+ и воды из канальцев; Б — результат деятельности противоточной системы — неравномерная концентрация электролитов в почке (густота точек отражает концентрацию электролитов)

Рис. 6. Локализация рецепторов вазопрессина в различных структурах почки

Рис. 5. Функциональная организация осморегулирующей системы

Гуморальная регуляция реабсорбции • ВАЗОПРЕССИН - активация реабсорбции воды • АНГИОТЕНЗИН-II - активация реабсорбции Na+ • АЛЬДОСТЕРОН - активация реабсорбции Na+ и секреции К+ • ПАРАТГОРМОН - активация реабсорбции Са+ и снижение реабсорбции фосфата • КАЛЬЦИТОНИН - изменение реабсорбции Са+ и фосфата • ПРОСТАГЛАНДИНЫ Е 2 - угнетение реабсорбции Na+

Взаимодействие гормонов, регулирующих баланс кальция в организме

Влияние на диурез антидиуретического гормона (АДГ). А—механизм понижения диуреза в условиях дегидратации тканей (избыток АДГ — увеличение реабсорбции воды—понижение диуреза)

Б—механизм повышения диуреза в условиях гипергидратации тканей (недостаток АДГ —уменьшение реабсорбции воды — повышение диуреза)

Влияние на диурез альдостерона (избыток альдостерона—увеличение реабсорбции Nа+, вторичное увеличение реабсорбции Н 2 О — понижение выделения Nа+ и мочи)

Роль гипофиза и надпочечников в регуляции диуреза (процессы, происходящие под влиянием гормонов)

Рис. 4. Локализация эффекта физиологически активных веществ в нефроне

Строение юкстагломерулярного аппарата

СХЕМА ЮГА СТИМУЛЫ ДЛЯ СЕКРЕЦИИ РЕНИНА n n n Снижение давления в приносящей артериоле клубочка Симпатическая стимуляция через бета-адренорецепторы ЮГК Избыток натрия в дистальном канальце или снижение концентрации натрия в крови

МЕХАНИЗМ «ДАВЛЕНИЕ - НАТРИУРЕЗ - ДИУРЕЗ»

СИСТЕМА РЕНИН-АНГИОТЕНЗИН-АЛЬДОСТЕРОН

Ренин-ангиотензиновая система • Ренин вырабатывается в высоко специализированных структурах почки – юкстагломерулярном аппарате (ЮГА), которым снабжен каждый нефрон. ЮГА состоит из трех основных частей: 1) Расположенных в стенке приносящей и в меньшей степени выносящей артериоле юкстагломерулярных клеток; 2) Плотного пятна, представляющего собой специализированный участок дистального канальца, который тесно контактирует с приносящей артериолой. 3) Экстрагломерулярный мезангиум, заполняющий прстранство между сосудами клубочка и плотным пятном. ЮГК представляют собой крупные клетки среднего слоя стенки приносящей артериолы. Это своеобразные гладкомышечные элементы, почти утратившие признаки ГМК и переформированные для синтеза ренина.

Плотное пятно представляет собой часть дистального сегмента нефрона, расположенный между приносящей и выносящей артериолами клубочка, и примыкающей к экстрагломерулярному мезангиуму. Экстрагломерулярный мезангиум представляет собой компактную клеточную группу, которая находится между приносящей и выносящей артериолами с одной стороны и плоным пятном с другой стороны. В качестве четвертого компанента рассматривают мезангиальные клетки клубочка, которые гистогенетически очень близки к ЮГК реагируют на изменение давления в капилярах выработкой ренина. Он вывзывает образование ангиотензина I, который в свою очередь, превращаясь в АГ II , повышает АД, увеличивая кровоток через почечные клубочки. ЮГК снабжаются симпатическими волокнами и содержат α и βадренорецепторы. При стимуляции β-адренорецепторов – увеличивается секреция ренина, а α- тормозит выработку ренина.

Роль почек в регуляции водно-солевого баланса: А – регуляция выделения воды; Б – регуляция соотношения Na+ и К+

Эндокринная функция почки (роль ренина и альдостерона в поддержании артериального давления — АД)

Влияние ангиотензина на кровяное давление, частоту пульса, почечный кровоток, фильтрацию и диурез (по К. Боку и К. Креке, 1958)

Иннервация почки (по П. Харману, 1958)

Иннервация мочевого пузыря

Функциональная система поддержания водно-солевого баланса ПОВЕДЕНИЕ ЦНС гормоны Кора Гипотала АДГ мус ПОЧКИ ЖКТ вода Волюмо рецепто ры Росм. КОЖА Продолго ватый мозг ЛЕГКИЕ СЕРДЦЕ соли Осмо рецеп торы