Секреторні процеси у проксимальних та дистальних канальцях нефрона і збиральних трубочках. Представити схематично

Ряд сполук,які мають бути виведені з сечею, можуть зазнавати як реабсорбції, так і секреції. Секреція – це процес, спрямований на активний перехід речовини з крові через клітини канальців у сечу. Вона може бути активною, тобто використовувати транспортні системи та енергію АТФ, і пасивною.Сечовина. У людини і більшості хребетних азот, що утворюється при розпаді білків, екскретирується в основному як сечовина. Ця дрібна електронейтральна молекула вільно фільтрується, але одночасно так легко дифундує, що в проксимальному канальці близько 1/3 сечовини повертається в кров. У дистальній частині нефрона й у кінцевому відділі збірної трубочки дифузійна проникність для сечовини низька, але тут вона може реабсорбуватися по механізму проходження за розчинником. Тому, якщо в дистальних відділах всмоктується велика кількість води й утворюється сеча із високою осмотичною концентрацією, разом з водою повертається в кров майже третина відфільтрованої сечовини. У випадку водяного діурезу всмоктування води в дистальному канальці припиняється, і сечовини відповідно виводиться більше. У виділенні продуктів обміну і чужорідних речовин має значення їх секреція з крові в просвіт канальця проти концентраційного й електрохімічного градієнтів. Цей механізм виділення речовин дозволяє швидко екскретирувати деякі органічні кислоти і основи, а також деякі іони, наприклад К+. Секреція органічних кислот (феноловий червоний, ПАГ, діодраст, пеніцилін) і органічних основ (холін) відбувається в проксимальному сегменті нефрона й обумовлена функціонуванням спеціальних систем транспорту. Калій секретирується в кінцевих частинах дистального сегмента і збірних трубок.Розглянемо механізм процесу секреції органічних кислот на прикладі виділення ниркою ПАГ (парааміногіпурат). При введенні ПАГ у кров людини її виділення із сечею залежить від фільтрації в клубочках і секреції клітинами канальців. Коли секреція ПАГ досягає максимального рівня (ТтРАН), вона стає постійною і не залежить від вмісту ПАГ у плазмі крові.Секреція аміаку. Принцип неіонної дифузії лежить в основі виведення аміаку. Джерелом 1ЧН3 є обмін амінокислот і головним чином глутаміну в клітинах епітелію канальців. Аміак має високу розчинність у жирах і легко проникає через мембрану у фільтрат. І якщо його тут не зв'язати, то він так само легко може повернутися в клітину, а потім і в позаклітинну рідину. Але в сечі протікає реакція зв'язування аміаку з Н+, завдяки чому аміак знаходиться в рівноважному стані з амонієм: NH3 + H+ <=> NH4

Іон амонію погано проникає через мембрану і, зв'язуючись з катіонами, виділяється із сечею. Таким чином, кисла сеча, що містить багато Н+, сприяє більшій екскреції аміаку.Активна секреція органічних кислот і основ. У проксимальних ка-нальцях є три типи транспортних систем, які активно (із використанням АТФ) секретирують різні речовини. Одна з них секретирує органічні кислоти (парааміногіпурову, сечову кислоти, пеніцилін і т. д.). Друга—секретирує відносно сильні органічні основи (гуанідин, холін), третя — етилендіамінтетраацетат. Функціонують вони незалежно одна від одних.

 

 

6. Поворотно-протиплинно-помножувальна канальцева система нирки. Здатність нирки утворювати концентровану або розведену сечу забезпечується діяльністю противоточно-розмножувальної канальцевої системи нирки, яка представлена ​​паралельно розташованими колінами петлі Генле і збірні трубочки Сеча рухається в цих канальцях в протилежних напрямках (чому система і названа Поворотно-протиплинно), а процеси транспорту речовин в одному коліні системи посилюються («множаться») за рахунок діяльності іншого коліна. Визначальну роль у роботі протиточного механізму грає висхідне коліно петлі Генле. Його епітелій активно реабсорбується в навколишній інтерстиціальний простір іони натрію, підтримуючи гіперосмолярность інтерстиціальної рідини. Транспорт натрію пов'язаний з транспортом калію і хлору (Na, К, 2С1-котранспорт) і антипорта з іонами водню, здійснюється за допомогою відповідних переносників. Проникність для води тут дуже низька через відсутність аквапорінов. В результаті інтерстиціальна рідина стає гіперосмия-тичної по відношенню до вмісту низхідного коліна петлі і по напрямку до вершини петлі осмотичний тиск в навколишньому тканини зростає. Клітини епітелію спадного коліна, містять в апікальній мембрані аквапорини 1-го типу проникні для води, яка пасивно йде з просвіту в гіперосмотичної інтерстицій. Таким чином, в низхідному коліні сеча через всмоктування води стає все більш і більш гіперосмотічной, т. е. встановлюється осмотичний рівновагу з інтерстиціальної рідиною. У висхідному коліні через всмоктування натрію сеча стає все менш осмотичності і в корковий відділ дистального канальця сходить вже гіпотонічна сеча. Однак її кількість через всмоктування води і солей в петлі Генле істотно зменшилася. Збірна трубочка, в яку потім надходить сеча, теж утворює з висхідним коліном петлі Генле Поворотно-протиплинно систему. Якщо у збірних трубочках вода всмоктується мало, а натрій, хлориди, сечовина продовжують реабсорбуватися, то нефрон виділяє великі кількості гіпотонічно слабо концентрованої сечі. Цей процес носить назву розведення сечі. Він реалізується при необхідності виділення надлишку води з внутрішнього середовища .

 

7. Коли концентрований розчин електролітів вводять в артерії гіпоталамуса, то супраоптіческое і паравентрикулярного ядра гіпоталамуса, що продукують АДГ, негайно передають збудження в нейрогіпофіз і вивільняють в кровотік великекількість АДГ, іноді збільшуючи секрецію АДГ в 20 разів у порівнянні з базальним рівнем. Навпаки, введення розчинів низької концентрації в ті ж артерії припиняє импульсацию нейронів і майже блокує секрецію АДГ. Отже, концентрація АДГ в плазмі може варіювати, на що витрачається всього декілька хвилин.

Механізм реалізації. Відомо, що вгіпоталамусі і в безпосередній близькості від нього існують видозмінені нейрони, названі осморецептори. Коли позаклітинна рідина стає занадто концентрованою, осмотичний градієнт змушує воду залишати осморецептірующіе клітини, що зменшує їх розміри і ініціює відповідні реакції нейронів гіпоталамуса, що підвищують продукцію АДГ. Навпаки, зниження осмотичного тиску позаклітинної рідини призводить до руху води в осморецептори і зниження продукції АДГ.Деякі дослідники вважають, що ці рецептори знаходяться в гіпоталамусі (можливо, навіть в супраоптіческіе ядрах), інші пов'язують їх локалізацію з organum vasculosum - високоваскулярізірованной структурою передньо-вентральної стінки третього шлуночка.

Згідно вищенаведеного механізму, Концентрування рідин організму призводить до активації супраоптіческого ядра, а розведення гальмує його активність. В основі регуляції осмотичного тиску рідин тіла лежить принцип негативного зворотного зв'язку.

У той час як невелика концентрація АДГ призводить до затримки води нирками, висока його концентрація в крові призводить до повсюдного звуження судин і внаслідок цього - до підвищення артеріального тиску. З цієї причини АДГ має іншу назву - вазопресин.

Одним з стимулів, Що призводять до інтенсивної продукції АДГ, є зменшення обсягу крові. Це особливо помітно, коли об'єм циркулюючої крові зменшується на 15-25%, а секреція АДГ при цьому зростає майже в 50 разів відносно норми.

В передсердях розташовуються рецептори розтягування, збуджуються при переповненні передсердь кров'ю. Порушення цих рецепторів передається в мозок і гальмує продукцію АДГ. Коли секреція АДГ різко зростає, зниження наповнення передсердь супроводжують протилежні результати. Секреція вазопресину залежить від його синтезу в гіпоталамічних нейронах і регулюється трьома типами стимулів: 1) зрушеннями осмотичного тиску і вмісту натрію в крові, сприймаються інтероцепторов судин і серця (осмо-, натрію-, волюмо-і механорецептори), а також безпосередньо гіпоталамічним нейронами (центральні ос-морецептори), 2) активацією гіпоталамічних ядер при емоційному і больовому стресі, фізичному навантаженні, 3) гормонами плаценти і ангіо-Тензін-II, як містяться в крові, так і утвореним у мозку.ягування каротидної, аортальний, легеневої рефлексогенних зон стимулює продукцію АДГ.

 

Механізм дії вазопресину на клітку епітелію збиральної трубочки нефрона.
Зв'язування вазопресину з V2-рецептором на базолатеральной мембрані через мембранний G-білок активує аденілатциклазу (АЦ), що веде до утворення вторинного посередника- ЦАМФ. Останній через активацію протеїнкінази А викликає фосфорилювання молекул аквапоринів в агрефорах, їх взаємодія з білками мікротубул і шляхом екзоцитозу вбудовування аквапоринів в апікальну мембрану. Протеїнкінази А шляхом активації генома підвищує синтез агрефор з аквапоринів. Аквапоринів з апікальної мембрани шляхом ендо-цитоз інтерналізуются і валиться рециркуляції або деградації, особливо за відсутності вазопресину, а також виводяться з сечею.

Вазопресин стимулює секрецію кортикотропіну в аденогіпофіз, пригнічує виділення лютропина при стресі. Метаболічні ефекти вазопресину полягають у стимуляції глікогенолізу в печінці, стимуляції секреції інсуліну, підвищенні синтезу в печінці антігемофіліче-ського глобуліну А, продукції фактора Віллебрандта.

Недолік вазопресину проявляється різко підвищеним виділенням сечі низької питомої ваги, що називають «нецукровий діабет», а надлишок гормону веде до затримки води в організмі.

 

 

Схема регуляції в ганонгу сторінка668

Область по ходу переднебоковой стінки третього шлуночка, Сигнали від якої сприяють виділенню АДГ, також стимулює почуття спраги. Нейрони центру спраги відповідають на введення гіпертонічного розчину солі стимуляцією питного поведінки. Практично немає сумніву, що ці клітини функціонують як осморецептори, активізуючи механізм спраги, подібно до того, як осморецептори посилюють виділення АДГ.

Підвищена осмолярність цереброспинальной рідини третього шлуночка посуті володіє таким же ефектом і сприяє споживанню рідини. Судинна смужка термінальної пластинки, розташована безпосередньо під шлуночком у його нижнього кінця, мабуть, тісно пов'язана з розвитком подібного відповіді.

Стимули викликають спрагу

 

Одним з найбільш важливих є підвищення осмолярності позаклітинної рідини, Що призводить до дегідратації клітин в центрі спраги, стимулюючи виникнення даноговідчуття, значення якого очевидно: спрага викликає споживання води, сприяє розведенню позаклітинної рідини, відновлюючи нормальну осмолярність.

Зниження обсягу позаклітинної рідини і артеріального тиску стимулює спрагу незалежно від підвищення осмолярності плазми, що зазвичай відбувається при крововтраті. Причиною спраги, ймовірно, є рефлекторний вплив, що виникає внаслідок активації артеріальнихбарорецепторів і серцево-легеневих рецепторів.

Третім важливим стимулом почуття спраги є ангіотензин II. Дослідження на тваринах показали, що ангіотензин II діє на субфорнікальний орган і судинну смужку термінальної пластинки. Ангіотензин II здатний шляхом дифузії проникати в тканини, тому що проникність гематоенцефаліче-ського бар'єру в даних областях висока. Оскільки виділення ангіотензину II відбувається внаслідок гіповолемії та зниження артеріального тиску, що виникає жага сприяє відновленню об'єму крові і підвищення тиску, а його дія на нирки спільно з іншими ефектами направлено на зменшення виділення сечі.

 

 

9.Фізіологічні основи методів дослідження функції нирок. Коефіцієнт очищення (кліренс) та визначення швидкості фільтрації, реабсорбції, секреції, величини ниркового плазмообігу і кровообігу.

Клубочкова фільтрація
Клубочкова фільтрація визначається за показниками очищення речовин, що виділяються з крові нирками тільки шляхом клубочкової фільтрації і не піддаються в канальцях процесам реабсорбції і секреції. До таких речовин належать інулін, тіосульфат натрію, креатинін. Най­точнішим є визначення кліренсу за інуліном, але найбільш простим і зручним на практиці є визначення кліренсу ендогенного креатиніну за методикою Реберга-Тарєєва.
Пробу Реберга—Тарєєва застосовують за умови дотримання хворим ліжкового режиму. Під час проби заборонено вживати їжу і воду. Ран­ком у визначений час хворий спорожняє сечовий міхур. Через 1 год після сечовипускання беруть кров з вени для визначення вмісту в ній креатиніну. Ще через 1 год хворий спорожняє сечовий міхур. Вимірю­ють об'єм сечі, виділеної за 2 год, і визначають рівень креатиніну в ній. Коефіцієнт очищення (кліренс) ендогенного креатиніну визначають за формулою, загальною для всіх кліренсів:

де С — кліренс, мл/хв; и — концентрація досліджуваної речовини в сечі, ммоль/л; V — діурез за 1 хв, мл; Р — концентрація даної речовини в плазмі крові, ммоль/л.
Клубочковий кліренс відображає клубочкову фільтрацію (первин­ну сечу) в мілілітрах за 1 хв. Величина ниркового кліренсу залежить від площі поверхні тіла досліджуваного. Тому слід перераховувати ці показ­ники на стандартну поверхню тіла дорослої людини (1,73). Тоді

Канальцева реабсорбція
Знаючи клубочковий кліренс, можна легко визначити реабсорбцію води в канальцях, шо виражають у відсотках і визначають за формулою

^ле ^н₂о ~ реабсорбція води в канальцях, %; С — кліренс (величина клубочкової фільтрації), мл/хв; V — діурез, мл/хв.
У нормі відсоток реабсорбції води канальцями нирки становить 97...99%.
Окрім реабсорбції води для визначення функції проксимальних від­ділів канальців нирки визначають реабсорбцію глюкози, фосфатів, амі­нокислот.

Визначення ефективного ниркового кровошшну (ЕНК)
Виявлено, що парааміногіпурова кислота (ПАГК), фенолрот, діод-раст та деякі інші речовини, введені в організм, майже цілком видаля­ються завдяки канальцевій секреції, і коефіцієнт очищення їх не зале­жить від величини діурезу. Зазначені речовини виділяються цілковито
при одноразовому проходженні крові через нирки. Кліренс ПАГК і діодрасту становить 600...700 мл/хв та складається тільки з плазмової частини крові, що практично наближається до величини ниркового плазмоплину, тобто до кількості плазми, що за 1 хв проходить через нирки.
Таким чином, за кліренсом цих речовин можна визначити величину ниркового плазмоплину і тільки ту частину плазми, що циркулює по судинах і проходить через функціонально активну частину ниркової паренхіми. Натомість не можна визначити величину плазмоплину, що проходить через артеріально-венозні анастомози. Тому нирковий плаз-моплин, визначений за допомогою кліренсу, називається ефективним (ЕНП):

де U — концентрація досліджуваної речовини в сечі; V — хвилинний діурез, мл; Р — концентрація даної речовини в плазмі крові.
Визначення ЕНП за допомогою ПАГК — один із найточніших мето­дів дослідження. Для цього застосовують постійне краплинне внутріш­ньовенне введення ПАГК, концентрація якого в крові не повинна пере­вищувати 0,03...0,04 г/л. Достатній діурез (3...4 мл/хв) створюють попе­реднім водним навантаженням. Сечу отримують катетеризацією сечово­го міхура. Більшої точності результатів досягають, визначаючи кліренси за декілька 20-хвилинних проміжків. У нормі коефіцієнт очищення ПАГК і діодрасту становить 500...600 мл/хв.
ЕНК визначають діленням величини ЕНП на відсотковий об'єм плаз­ми, виміряний за допомогою гематокриту (у відсотках) за формулою

 

10.Швидкість клубочкової фільтрації (СКФ)[glomerular filtration rate - GFR]даєвідмінну оцінку фільтраційної здатності нирок. Низька або знижується СКФ - хороший показник хронічного захворювання нирок. Оскільки загальна ниркова СКФ дорівнює сумі швидкостей фільтрації в кожному з функціонуючих нефронів, загальну СКФ можна використовувати якпоказник функціонуючої ниркової маси. Зниження СКФ передує ниркової недостатності при всіх формах прогресуючого захворювання нирок. Моніторинг змін СКФ може охарактеризувати прогресування захворювання нирок. Рівень СКФ є сильнимпредиктором часу початку ниркової недостатності, так само як ризику ускладнень хронічного захворювання нирок. Крім того, розрахунок СКФ в клінічній практиці дозволяє правильно дозувати препарати, екскретіруемие за рахунок клубочкової фільтрації для запобіганняпотенційної токсичності препаратів.

- Відношення кількості клубочкової фільтрації до показника ниркового плазмообігу, виражене у відсотках.

Фільтраційна фракціябрунькового кровотока (FF) - показник стану клубочковой фільтрації, що представляє собою відношення (у відсотках) кліренсу деякої речовини, виділюваного в результаті фільтрації в клубочках, до кліренсу того ж речовини, виділюваного в результаті секреції в брунькових канальцях.

де FF – фільтраційна фракція, яка обчислюється так:

де НПТ – нирковий плазмотік, який розраховується за формулою:

НПТ = НКТ ґ (1 - Нct).

11.НПТ – нирковий плазмотік, який розраховується за формулою:

НПТ = НКТ ґ (1 - Нct).

 

Значення коефіцієнтів a і b залежить від СМ: 1) якщо СМ становить 50–80 г/л, то a дорівнює 5,00 мм рт. ст., а b – 2 г/л; 2) якщо СМ вище 80 г/л, то a дорівнює 7,75 мм рт. ст., а b – 4 г/л.

12.Ефективний фільтраційний тиск (ЕФТ) є сумою сил,які впливають на фільтрацію. Збільшує фільтрацію гідростатичний тиск крові клубочка, протидіють цьому – онкотичний тиск крові та гідростатичний тиск рідини, яка міститься в проміжку капсули.

У звичайних умовах ЕФТ дорівнює: 65 – (25+15) = 25 мм. рт. ст.

Рівень клубочкової фільтрації залежить від різниці між гідростатичним тиском крові (близько 44—47 мм рт. ст. у капілярах клубочка), онкотичним тиском білків плазми крові (близько 25 мм рт. ст.) і гідростатичним тиском у капсулі клубочка (близько 10 мм рт. ст.).

14. Вказати, які з перерахованих речовин (глюкоза, білок, амінокислоти, Na⁺, К⁺, Са²⁺, вода, креатинін, сульфати, сечовина, сечова кислота, аміак, парааміногіпурова кислота, інулін, Н⁺) фільтруються, реабсорбуються, секретуються, в яких відділах нефрона? Які з цих речовин синтезуються в нирках, які з них є порогових, низькопороговими, безпороговим?

Фільтруються В нормі у фільтраті можна виявити майже всі речовини, які містяться в плазмі крові, за винятком білків великих розмірів.

Крім того, у фільтраті трохи менше катіонів, які затримуються в плазмі у зв’язаному з білками стані. Виділення одновалентних іонів незначне, а двовалентних — істотне. Так, у плазмі зв’язані з білками до 40% Са²⁺ та 25 % Mg²⁺.

У проксимальних звивистих канальцях повністю реабсорбуються амінокислоти, глюкоза, вітаміни, білки, мікроелементи. В цьому ж відділі реабсорбуеться близько води та неорганічних солей К⁺, Са²⁺, Мg²⁺, СІ^-, НСО^-,, тобто ті речовини, які потрібні організму для його діяльності. Механізм реабсорбції головним чином прямо чи посередньо пов’язаний з реабсорбцією Na⁺.

Сечовина — вільно фільтрується в клубочках. Сечовина може не тільки реабсорбуватися, але й секретуватися. Справжня реабсорбція сечовини відбувається головним чином у збиральних трубочках. Це збільшує концентрацію в міжклітинній речовині, за рахунок чого вона по градієнту концентрації може секретуватися в попередній відділ нефрона — його петлю.

Слабкі органічні кислоти та основи підлягають, як і сечовина, реабсорбції та секреції. В іонізованому стані вони гірше проникають через мембрани і затримуються у фільтраті. Виходячи з цього, реабсорбція зазначених сполук визначається співвідношенням їх дисоційованого та недисоційованого стану в сечі. В свою чергу, ступінь дисоціації слабких кислот та основ значною мірою залежить від рН розчину.

Секреція аміаку. Аміак добре розчинний у жирах і легко проникає через мембрану в сечу. Але, якщо його не зв’язати в сечі, то він може повернутися в клітину або міжклітинну рідину. В сечі завдяки присутності Н+ аміак перебуває у стані рівноваги з амонієм:

NН₃ + Н⁺ = NH₄⁺.

Кисла сеча, яка містить велику кількість Н+, сприяє екскреції аміаку.

Активна секреція органічних кислот та основ. У проксимальних канальцях діють три типи транспортних систем. Одна з них секретує органічні кислоти (парааміногіпурову, сечову кислоти, пеніцилін тощо), друга — відносно сильні органічні основи (гуанідин, холін), третя — етилендіамінтетраацетат. Завдяки активній секреції ці речовини надходять у сечу за допомогою клубочкової фільтрації і каналь- цевої секреції.

Фільтрація та секреція водню

При виведенні іонів із сечею змінюється її рН у досить широких межах — від 4,5 до 8,6. При максимальному закисленні сечі Н+ виводиться як у вільному стані (за добу до 50 мкмоль Н⁺). так і у зв’язаному з буферними сполуками. Н+ потрапляє у сечу не тільки з фільтратом. Він може секретуватися в дистальних і проксимальних ділянках нефрона. У проксимальних відділах Н+ обмінюється з NH₃⁺ при реабсорбції останнього в ділянці апікальної поверхні ендотеліальних клітин