Гомеостатическая функция почек.

Блок информации по СРС

Функции почек

Различают следующие функции почек:

экскреторная – экскреция отходов жизнедеятельности организма;

гомеостатическая – поддержание объема и состава внеклеточной жидкости;

синтез гормонов;

Механизм образования и выведения мочи.

Главная функция почек – образование мочи происходит в функциональных единицах почек – нефронах и протекает в 3 этапа: фильтрация в клубочках, реабсорбция и секреция в канальцах. Механизм клубочковой фильтрации: из крови в Боугенову капсулу нефрона фильтруется вода и низкомолекулярные вещества (кроме белков), движущей силой этого процесса является разность гидростатического давления в капиллярах и в полости капсулы клубочка. В результате образуется первичная моча, которая по химическому составу не отличается от плазмы, за исключением полного отсутствия белков.

Фильтрация представляет собой пассивный процесс. Базальная мембрана почечных клубочков учувствует в образовании первичной мочи, именно здесь происходит фильтрация, в результате чего в полость капсулы попадают вода и растворенные в ней компоненты плазмы крови. Базальная мембрана клубочков не проницаема для белков плазмы, т.к. размер промежутков между молекулами в мембране ограничивает возможность проникновения высокомолекулярных веществ.

2-ой этап – реабсорбция, этот процесс протекает в канальцах нефрона, в результате из первичной мочи в кровь обратно всасываются все необходимые для организма вещества: глюкоза, аминокислоты, макро – и микроэлементы и др. Избирательность процесса достигается наличием специфических транспортных белков, обратное всасывание веществ происходит путем активного транспорта с участием ионов Na ⁺, K⁺, Na, Ka – АТФазы по механизмам антипорта и симпорта. Таким образом, в канальцах почек образуется окончательная моча, отличающаяся от плазмы крови концентрацией растворенных в ней веществ.

3-й этап – экскреция: в нефронах фильтруется и реабсорбируетя примерно 180 л. жидкости в сутки. В теле человека содержится около 45 л. жидкости. Следовательно, вся жидкость организма фильтруется 4 раза в сутки. Это необходимо не только для поддержания гомеостаза водно-солевого обмена, но и для более полного выделения с мочой конечных продуктов метаболизма, главным из которых является мочевина.

Вторичная или окончательная моча поступает в почечные чашечки, затем в лоханку и по мочеточником попадает в мочевой пузырь.

Гомеостатическая функция почек.

Почки выполняют важную функцию: поддерживают постоянство внутренней среды организма. Почки участвуют в регуляции водно-электролитного баланса, поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления, выделения конечных продуктов азотистого обмена, регуляции кровяного давления, стимуляции эритропоэза. Постоянство параметров внеклеточной жидкости определяется действием почек и системы гормонов, регулирующих их функцию. Основной механизм регуляции осмотического давления внеклеточной жидкости связан с изменением скорости выделения либо воды, либо NaCl почками.

Регуляция рН межклеточной жидкости и плазмы, т.е. внеклеточной жидкости обеспечивается избирательным выделением кислот или щелочей с мочой.

Почки участвуют в регуляции кислотно – щелочного равновесия, изменяя выделения про тонов Н⁺. рН мочи может применяться в пределах от 4, 6 до 8, 0. Ионы Н⁺выделяются или в составе недиссоциированных кислот, например ацетаацетата, или в составе NH₄⁺. Кроме того клетки почек могут поставлять в кровь ионы HCO₃– образующегося в результате окисления метаболитов. Затем кислота выводится из клеток в канальцы нефрона (по механизму актипорота Na ⁺) и экс ретируется с мочой, а НСО₃ (щелочь) из почечных клеток переходит в кровь в форме NaHCO₃, понижая ее кислотность. Пища животного происхождения имеет повышенную кислотность обусловленную фосфатами, поэтому моча в норме имеет кислую реакцию (рН =5, 3-6, 5) чем кровь, в связи с постоянным выделением избытка кислот.

Общие свойства и химический состав мочи в норме

Моча это биологическая жидкость имеет цвет от соломенно – желтого (если в пище преобладают растительные продукты) до оранжевого (в рационе высока доля продуктов животного происхождения), обладает характерным запахом плотность от d =1, 010 – 1, 025. У взрослых людей в норме за сутки выделяется от 1 до 2 л. мочи, рН колеблется от 5, 3 до 6, 5 причем зависит от характера пищи: при мясной диете – кислая, при овощной – щелочная. Нормальная моча прозрачна. Мутность может быть вызвана солями, клеточными элементами, бактериями, слизью, жиром. Причина помутнения мочи устанавливается анализом.

Органические компоненты мочи.

Кроме воды моча содержит органические и неорганические вещества. К органическим относятся: мочевина, креатинин, аминокислоты, мочевая кислота и другие органические кислоты.

Мочевина – основной конечный продукт белкового обмена, в сутки с мочой выделяются 25-30г.

Креатинин также является конечным продуктом азотистого обмена, образуется из фосфокреатина в мышцах; креатин в норме в моче взрослых людей отсутствует, появляется при употреблении больших количеств креатина с пищей и у пожилых.

Аминокислоты в моче составляют примерно 1 г в сутки. Мочевая кислота – конечный продукт пуринового обмена, т.е. аденина и гуанина, в сутки выводится 0, 7 -1, 0 г с мочой.

Органические кислоты – это щавелевая, молочная, лимонная, а также масляная, янтарная (сукцинат), β -оксимасляная, ацетоуксусная и др. Общее модержание органических кислот составляет 1 г. в сутки.

Неорганические вещества мочи.

В моче содержатся минеральные вещества, которые входят в состав крови и тканей организма, на их долю приходится 20 г из 60г сухого остатка. Ионы натрия и хлора, в норме выделяется от 8 до 15г. NaCl в сутки с мочой.

Ионы калия, кальция и магния. Ионы калия секретируются в дистальном сегменте нефрона, а ионы кальция и магния выводятся через почки в небольшом количестве, примерно 30%, основная масса удаляется из организма с калом.

Бикарбонаты, фосфаты и сульфаты. Уровень бикарбонатов в моче повышается при алкалозе и понижается при ацидозе. В норме с мочой выводится менее 50% фосфатов подлежащих выделению из организма.

Серосодержащие аминокислоты являются источниками сульфатов мочи и составляют 1, 8г (в расчете на серу)в суточной моче.

Аммиак. В почках с участием фермента глутаминазы из глутамина образуется NH_3,который выводится в виде аммонийных солей с мочой. При ацидазе количество солей аммония в моче увеличивается, а при алкалозе снижается.

Особенности метаболизма в почечной ткани.

Сложные физиологические процессы в почках сопровождаются постоянным употреблением большого количества энергии получаемой в ходе метаболических реакций. Потребление энергии на единицу массы в почках больше, чем в любом другом органе. Примерно 10% всего поглощаемого человеком в покое кислорода используется на окислительные процессы. В корковом веществе почек выражен аэробный тип обмена веществ, а в мозговом слое преобладают анаэробные процессы. В тканях почек содержится много ферментов, таких как: АсАт, АлАт, глутаматдегидрогеназа, изоферменты ЛДГ, причем в корковом слое высока активность ЛДГ и ЛДГ₂, а в мозговом ЛДГ₂и ЛДГ₅. Также имеются ферменты, специфичные для почечной ткани – это глицин –амидинтрансфераза (трансаминаза) и аланинаминополипептидаза ААП₃. Трансаминаза катализирует первую реакцию синтеза креатина:

глицин-амидино

Аргинин +глицин → → → → → гуанидинацетат+орнитин

трансфераза

При повреждении тканей почек фермент ААП₃появляется в крови и моче, что является специфическим признаком поражения почечной ткани.

Изменение состава мочи

Если в крови концентрация какого – либо вещества увеличивается, то и с мочой его выводится больше. Другой причиной увеличения выведения вещества является нарушение функции почек, чаще всего при воспалительных заболеваний почек. Нарушение избирательности реабсорбции может быть специфичным - для любой болезни, сопровождающейся изменением состава крови или нарушением выделительной функции почек, изменяется состав мочи, причем характерным для данной патологии образом. На этом основано применение анализа мочи для диагностики болезней. Наиболее часто в моче определяют концентрации белков, глюкозы, кетоновых тел, креатинина, билирубина, уробилина, крови, фруктозы, галактозы, минеральных и органических веществ.

Гематурия и гемоглобинурия

В моче кровь может быть обнаружена либо в виде растворенного

пигмента – гемоглобинурия. Гемотурии различают почечные и внепочечные.

Почечная – основной симптом острого нефрита. Внепочечная гематурия наблюдается при воспалении или травмах мочевыводящих путей. Гемоглобинурии обычно связаны с гемолизом и гемоглобинемией. Гемотурию диагностируют с помощью цитологического исследования под микроскопом, а гемоглобинурию – биохимическим анализом.

Глюкозурия. В норме натощак в моче человека глюкоза содержится в следовых количествах и не обнаруживается качественными пробами. Однако, при сахарном диабете количество глюкозы, выделяемое с мочой резко возрастает и может достигать несколько десятков граммов в сутки.

Фруктозурия и галактозурия. Эти патологические состояния связаны с врождёнными недостатками синтеза ферментов превращающих фруктозу и галактозу в глюкозу.

Кетонурия. В нормальной моче кетоновые тела содержатся в очень малых количествах и не обнаруживаются. При сахарном диабете, голодании, исключении углеводов из пищи количество кетоновых тел увеличивается. Например, при сахарном диабете может выделяться до 100г. кетоновых тел в сутки.

Билирубинурия. В норме моча содержит минимальные количества билирубина, которые не могут быть обнаружены обычными пробами. Повышение содержание билирубина в моче отмечается при закупорке желчного протока и заболевания паренхимы печени. При закупорке желчного протока переполненные желчью канальцы травмируются и пропускают билирубин в кровь, а при поражениях паренхимы, билирубин проникает в кровь через разрушенные печеночные клетки.

Уробилинурия. Уробилин или стеркобилин появляется в моче в больших количествах при гемолитической и печёночной желтухах. Это объясняется потерей печенью способности разрушать уробилиноген, всосавшийся из кишечника. Отсутствие в моче уробилиногена при наличии билирубина указывает на прекращение поступления желчи в кишечник, вследствие закупорки желчного протока. Коричневый цвет мочи отмечается при высокой концентрации уробилина и билирубина.

Синдром Фанкони.

Этот синдром является врожденым расстройством функции почечных канальцев, которое характеризуется глюкозурией, аминоацидонурией, фосфатурией и ацидозом. Синдром Фанкони может возникать вторично при различных патологических состояниях. Одним из них является цистиноз – редкая наследственная болезнь связана с нарушением транспорта цистина из лизосом. Это приводит к накоплению цистина и отложению его в тканях, включая почки в виде кристаллов. Цистиноз не следует путать с цистинурией – нарушением транспортных процессов в почечных канальцах. Младенцы с цистинозом плохо развиваются, у них появляются рахит и полиурия с обезвоживанием, и все это приводит к почечной недостаточности.

Почечный канальцевый ацидоз

Проксимальный (тип 2) почечный канальцевый ацидоз (ПКА), который развивается в результате нарушения реабсорбции бикарбоната, является компонентом синдрома Фанкони. Дистальный (тип 1) ПКА встречается чаще, он может быть врожденным и приобретенным, например, вторичным по отношению к гиперкальциемии. При этом типе ПКА нарушается способность почек выводить ионы водорода, поэтому моча не бывает закисленной. К числу его последствий относятся остеомаляция, гиперкальциткрия, нефрокальциноз, почечные камни и чисто гипокалиемия. Чаще всего встречается ПКА типа 4, он связан с гипоальдостеронизмом, сопровождающимся снижением секреции ренина или резистентностью к альдестерону. В отличии от других данный тип ПКА сопряжен с гиперкалиемией. Почечная глюкозурия, также, может быть одним из симптомов синдрома Фанкони и связана с нарушением функций почечных канальцев.

Почечная аминоацидурия может возникать в сочетании с нормальной концентрацией аминокислот в плазме вследствие нарушении реабсорбции в почечных канальцах (например цистинурия) или может быть вторичной из-за повышенной концентрации аминокислот в плазме, когда активность транспортного механизма канальцев достигает максимума, например при фенилкетонурии. Нарушенная реабсорбция цистина, орнитина, аргинина и лизина почечными канальцами приводит к экскреции этих аминокислот в мочу, их потеря не имела бы особых последствий, но цистин малоростворим и предраспологает к образованию камней в почках.

Гипофосфатемический рахит наследуется по доминантному, сцепленному с Х-хромосомой, типу. Этот рахит не следует путать с витамином Д –зависимым рахитом, который наследуется по ауто –рецессивному типу. К гипофосфатемическому рахиту приводит нарушените реабсорбции фосфата в почечных канальцах, эта тяжелая форма рахита и не лечится витамином Д.

Почечные расстройства

ОПН недостаточность характеризуется быстрым ухудшением функции почек, которое приводит к задержке мочевины, креатинина, ионов водорода, других продуктов метаболизма и, часто, но не всегда, - к олигоурии (≤ 400 мл мочи в сутки).

При преренальном ОПН результате снижения СКФ происходит задержка веществ, в частности мочевины и креатинина, которые обычно фильтруются и экскретируются. Концентрация мочевины увеличивается относительно больше, чем концентрация креатинина, что связано с усиленной реабсорбцией мочевины клетками канальцев, особенно при низкой скорости тока мочи. Меньшее увеличение концентрации креатинина в сыворотке обусловлено и тем, что это вещество не реабсорбируется в канальцах. Сниженное поступление натрия в дистальные канальцы нарушает экскрецию ионов водорода и калия, что приводит ацидозу и гиперкалиемии.

При интраренальная ОПН из–за внутренних повреждений почечной ткани наблюдаются:

Гипонатриемия которое развивается вследствие таких факторов, как усиленное образование воды в процессах окислительного метаболизма, продолжительный прием воды или введение неоправданно больших количеств жидкости, сниженное выведение воды.

Гиперкалиемия развивается вследствие сниженной экскреции калия в сочетании с выходом калия из клеток во внеклеточную жидкость (при повреждении тканей) и внутриклеточным забуферированием остающихся в клетках ионов водорода. Сниженная экскреция ионов водорода вызывает нереспираторный ацидоз.

Задержка фосфата и утечка внутриклеточного фосфата с интерстициальную жидкость приводит к гиперфосфатемии, которая ингибирует 1α –гидроксилирование кальцидиола в кальцитриол. Снижение и концентрации кальцитриола в плазме делает костную ткань резистентной по отношению ПТГ, возникает гипокальциемия.

При постренальная ПН нарушается отток мочи вследствие обструкции мочевыводящих путей.

При хронической почечной недостаточности функция почек нарушается необратимо. В крови типичны биохимические изменения, связанные с увеличением количества калия, мочевины, креатинина, фосфатов, магния и ионов водорода. Одновременно с этим происходит снижение количества натрия, кальция и бикарбонатов.

Гипонатриемия связана в первую очередь со сниженным выведением воды из организма. Гиперкалиемия развивается из-за сниженной экскреции калия в сочетании с его выходом из клеток во внеклеточную жидкость. Сниженная экскреция ионов водорода вызывает ацидоз. Задержка фосфата приводит к гиперфосфатемии, которая тормозит синтез кальцитриола и ведет к гипокальциемии. Гипермагниемия обусловлена также снижением экскреции магния.

Мочевые конкременты

Пища животного происхождение имеет кислый зольный остаток, обусловленный главным образом фосфатами. Поэтому и моча в норме обычно имеет более кислую реакцию рН+=5.5-6.5 в связи с постоянным выделения избытка кислот. Изменение рН мочи может привести к образованию камней мочевых путей. Камни мочевых путей образуется из кристаллов солей щавелевой кислоты (оксалатные камни), Са₃(РО₄)₂, МgNН₄РО₄, СаСО_3,мочевой кислоты, цистеина. Отдельный камень образуется не путем кристаллизации, а путем агрегации уже сформировавшихся кристаллов солей, но какое-нибудь из них могут быть в преобладающих количествах, например оксалатов. Все перечисленные компоненты в нормальной моче содержатся в более высоких концентрациях. Часть из них находится растворенном состоянии, часть в форме микроскопических кристаллов. Кроме того в моче содержатся вещества препятствующие осаждению солей камнеобразователей - ионы магния, пирофосфат, гликозамингликаны- особенно гепарин и хондроитинсульфаты. Уменьшение концентрации этих веществ или увеличение концентрации солей камнеобразователей приводит к кристаллизации солей и агрегации кристаллов. В кислой моче образуется оксалатные и уратные камни в щелочной - фосфатные и карбонатные. При гиперкальцийурии образуется камни, состоящие из оксалата и фосфата кальция. Она может быть связана с гиперкальциемией, вызванный первичным гиперпаратиреозом. Однако многие пациенты с кальций содержащими камнями имеют нормальную концентрацию кальция в крови, и у большинства первичным нарушением является повышенная абсорбция кальция в кишечнике. К образованию камней в почках предрасполагает гипероксалурия. Имеется два типа гипероксалурия, для которых характерно увеличение синтеза оксалата печенью. Гипероксалурия типа 1 связана с усиленной экскрецией щавелевой и гликолевой кислот с мочой; в большинстве случаев этого заболевания развивается почечная недостаточность. Гипероксалурия типа 2- более легкое заболевание, при котором увеличивается выделение с мочой щавелевой и глицериновой кислот, а почечная недостаточность не развивается. Гипероксалурия обычно вызывается повышенной абсорбцией пищевых оксалатов в кишечнике, независимо от содержания оксалатов в рационе. Такое явление можно наблюдать у пациентов с различными желудочно-кишечными заболеваниями. Особенно обусловленными воспалительными процессами в толстой кишке. При таких обстоятельствах не абсорбированные жирные кислоты связываются с кальцием. Это снижает доступность кальция для связывания оксалатом с образованием нерастворимого оксалата кальция, выводимого с фекалиями. В результате в растворе остается повышенное количество оксалата, который может всасываться в кровь.