Механизм образования мочи

Главным механизмом гомеостатической функции почек является образование и выделение мочи. При образовании мочи почки выполняют значительную работу против осмотических сил, так как концентрация осмотически активных веществ в моче человека обычно превышает концентрацию этих веществ в плазме крови. Так, содержание мочевины в плазме крови человека не превышает 0,04%, в моче же содержится более 2% мочевины; в крови количество хлористого натрия около 0,6%, в моче – свыше 1% и т.д.

Кровь, поступая в почки через почечные артерии, не только снабжает усиленно работающий железистый аппарат почек необходимыми питательными веществами и кислородом, но и освобождает организм от ряда веществ – продуктов тканевого обмена.

Почки обильно снабжаются кровью: за сутки через почки проходит 1500 л крови, что соответствует 900-1200 мл/мин. Из протекающей крови образуется количество мочи, которое составляет приблизительно 1/1000 часть прошедшей крови, то есть 800-1500 мл в сутки.

Процесс мочеобразования включает следующие этапы:

1. ультрафильтрация плазмы крови почечными клубочками;

2. избирательная реабсорбция химических веществ почечными канальцами;

3. секреция из крови в просвет почечных канальцев веществ, предназначенных для экскреции с мочой;

4. секреция протонов и продукция ионов аммония (аммонигенез).

В результате пассивной фильтрации жидкой части крови в почечных клубочках образуется ультрафильтрат или первичная моча. Ежесуточно образуется около 200 л ультрафильтрата. Ультрафильтрат содержит все компоненты плазмы крови, за исключением белков с молекулярной массой свыше 50000 Да. Ежедневно в 200 л фильтрата поступает около 30000 ммоль натрия, 800 ммоль калия, 300 ммоль ионизированного кальция, 1000 ммоль (180 г) глюкозы и 800 ммоль (48 г) мочевины при их нормальной концентрации в плазме крови.

Здоровые почки фильтруют лишь небольшие количества белка и связанных с белком соединений.

В проксимальных отделах почечных канальцев происходит изоосмотический транспорт, обеспечивающий реабсорбцию веществ. Все вещества первичной мочи делятся на пороговые и беспороговые. Пороговые вещества реабсорбируются, беспороговые – нет, поэтому выделяются с мочой в количествах пропорциональных их концентрации в плазме крови. Реабсорбция происходит как простой диффузией, так и активным транспортом. Активный транспорт требует больших затрат энергии, поэтому в почечных канальцах высока активность К⁺, Na⁺- АТФ-аз.

Активно реабсорбируются Na⁺, Cl^-, Н₂О, глюкоза и другие моносахариды, аминокислоты, Ca²⁺, Mg²⁺, Р_н, гидрокарбонаты, белки. Причем глюкоза и белки реабсорбируются почками практически полностью, аминокислоты – на 99%, Н₂О – на 96%, Na⁺ и Cl^- - на 70%; остальные вещества более чем на половину.

Ионы натрия реабсорбируются посредством активного транспорта, глюкоза и аминокислоты с помощью специальных переносчиков совместно с Na⁺ по механизму симпорта. Ионы кальция и магния реабсорбируются с помощью транспортных Cа²⁺,Mg²⁺-АТФ-аз. Белок реабсорбируется путем эндоцитоза. К слабо реабсорбирующим веществам относятся мочевина и мочевая кислота, к нереабсорбирующим веществам относятся креатинин, маннит, полисахарид инулин и др.

Таким образом, почти все пригодные для повторного использования питательные вещества и основная масса электролитов и воды реабсорбируется в проксимальных отделах почечных канальцев.

В петле Генле происходит активный транспорт растворимых веществ из восходящего в нисходящее колено петли Генле. Жидкость, поступающая в нисходящее колено почти изоосмоляльна, т.е. имеет равную с общим кровотоком осмомяльность. В нисходящей части петли Генле происходит пассивная реабсорбция воды, поэтому осмолярность жидкости увеличивается. Имеются данные о том, что в этом месте осуществляется реабсорбция хлоридов. Регулятором этого процесса является альдостерон.

В дистальных канальцах почек происходит окончательное образование мочи, здесь идут процессы реабсорбции Na⁺, Cl^-: реабсорбируется примерно 30 % Na⁺ и Cl^– первичной мочи. Обратное всасывание Na⁺ в дистальных отделах почечных канальцев имеет свои особенности и осуществляется по механизму озоосмолярного ионного обмена. Во-первых, Na⁺ реабсорбируется независимо от воды. Происходит всасывание Na⁺ из мочи, за ним пассивно следуют ионы Cl^–. Во-вторых, в ответ на поступающий в эпителий почечных канальцев Na⁺ в мочу секретируются другие катионы – Н⁺, К⁺. Источником Н⁺ являются Н₂СО₃, которая образуется из СО₂ и Н₂О при участии фермента карбоангидразы, и затем диссоциирует на Н⁺ и НСО₃^-, а также органические кислоты.

Третьей особенностью реабсорбции Na⁺ в дистальных отделах почечных канальцев – это его регуляция альдостероном, повышающим скорость этого процесса.

В дистальных отделах канальцев реабсорбируется значительная доля кальция. Реабсорбцию кальция стимулирует гормон паращитовидных желез паратирин. Лишь около 2% профильтрованного в клубочках кальция попадает в мочу. В собирательных трубках протекает заключительная фаза реабсорбции. В них реабсорбируется вода и образуется окончательная или вторичная моча. Этот процесс регулируется гормоном задней доли гипофиза – вазопрессином.

За сутки эпителий почечных канальцев реабсорбирует примерно 180 л Н₂О, 1 кг NaСl, 500 г NaHCO₃, 250 г глюкозы, 100 г свободных аминокислот.

Канальцевая секреция осуществляет активный транспорт в просвет почечных канальцев веществ, содержащихся в крови, или образующихся в эпителии почечных канальцев. Из кровеносного русла секретируются ионы калия, водорода, органические кислоты, основания, ксенобиотики, лекарства. Клетки эпителия почечных канальцев секретируют в просвет канальцев Н⁺ и NН₃.

Для оценки функционального состояния почек в клинике используется такой показатель как клиренс. Клиренс – величина, которая показывает, какое количество мл ультрафильтрата или плазмы крови за 1 мин полностью освобождается от данного вещества. При клинических исследованиях измеряют клиренс креатинина или мочевины (значительно реже). Если необходимо измерить истинную скорость клубочковой фильтрации, выбирают такое вещество, которое экскретируется исключительно в результате ультрафильтрации в клубочках и не реабсорбируется и не секретируется в канальцах. Таким веществом является инулин. Это полисахарид, состоящий из молекул фруктозы, в организме не синтезируется, при парэнтеральном введении фильтруется клубочками.

При сравнении величин клиренса инулина и креатинина было установлено, что клиренс креатинина выше, чем инулина, что обусловлено дополнительной секрецией креатинина в почечных канальцах. В то же время клиренс мочевины ниже, чем у инулина, за счет диффузии небольших ее количеств из проксимальных отделов канальцев в кровоток. Все это необходимо учитывать при оценке функционального состояния почек.

Величина клиренса какого – либо вещества всегда указывает на тот объем плазмы (в мл в мин), в котором содержалось найденное в моче количество этого вещества. Нельзя рассчитать клиренс тех веществ, которые во время прохождения ими почек образуются дополнительно или разрушаются.

Выделение различных веществ почками определяется тремя факторами: фильтрацией, канальцевой реабсорбцией и канальцевой секрецией. Величина клиренса веществ, которые фильтрируются только клубочками, следовательно, фильтрируемое количество которых во время дальнейшего прохождения ими канальцев более уже не изменится, показывает величину клубочкового фильтрата и составляет при здоровых почках около 120 мл плазмы в минуту (например, клиренс инулина). Клиренс веществ, которые после фильтрации их через клубочки вследствие полной их реабсорбции канальцами не появляются в конечной моче, равен 0 (например, клиренс глюкозы). Вещества, полностью появляющиеся во вторичной моче, так как они были профильтрованы клубочками и дополнительно были экскретированы клетками канальцев, дают максимальные величины клиренса, которые указывают величину эффективного почечного плазмотока (например, клиренс парааминогиппуровой кислоты составляет 500-700 мл плазмы в мин).