Рассмотрев основные этапы процесса мочеобразования, мы можем перейти к регуляции водно-электролитного гомеостаза, в которых почка выполняет роль эффекторного органа.
Общий объем жидкостей тела составляет у человека примерно 60% массы тела. Этот объем распределен между двумя большими секторами: внутриклеточным и внеклеточным.
Внутриклеточная жидкость | Внеклеточная жидкость | |
40% | Интерстициальная жидкость 16% | Кровь 4% |
Для нормальной жизнедеятельности организма в этих жидкостных средах необходимо поддерживать постоянство физико-химического состава и свойств — гомеостаз. Однако многие факторы, влияющие на организм, такие как прием, потеря или ограничение потребления воды, усиленное потребление соли или ее дефицит, смещение метаболизма и т. д. способны изменять объем и состав жидкостей тела. Отклонения параметров внутренней среды от некоторого нормального уровня включают механизмы регуляции. Система регуляции водно-электролитного гомеостаза имеет много контуров: это и регуляция объема, осмотической концентрации, ионного состава и др.
|
|
Для их дальнейшего рассмотрения нам следует найти тот основной контур, с которым связаны остальные. Таким контуром является содержание в организме Na. Действительно, ион натрия, удерживая молекулы воды, определяет объем и осмолярность жидкостей внутренней среды и обеспечивает целый ряд жизненно-важных функций.
Регуляция выведения Na почкой осуществляется двумя системами: антинатрийуретической и натрийуретической. Антинатрийуретическая система обеспечивает задержку Na и уменьшает его выведение. Она имеет гуморальное и рефлекторное звено. Гуморальное звено связано с ренин-ангиотензин-альдостероновой системой (РААС), которая включает следующие элементы: ренин-протеолитический фермент, секретируемый юкстагломерулярным аппаратом (ЮГА) почки. Ренинпродуцирующие клетки чувствительны к уменьшению объема, перепадам АД в приносящих артериолах, и к изменению концентрации Na в канальцевой жидкости (рис. 13)
Ренин действует на ангиотензиноген и отщепляет от него пептид из десяти аминокислот, образуя ангиотензин-I. Под действием ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) неактивный ангиотензин-1 переходит в ангиотензин-II, который представляет физиологически высокоактивное вещество, обладающее множественными эффектами, среди которых наиболее значимыми являются стимуляция синтеза и секреции альдостерона корой надпочечников и мощное сосудосуживающее действие. Обратите внимание на то, что действие многих современных гипотензивных лекарственных препаратов, применяющихся для лечения гипертонических состояний, снижает активность РААС именно за счёт ингибирования АПФ.
|
|
Рисунок 13 Схема взаимодействия компонентов РААС
Альдостерон является главным «действующим лицом» антинатрийуретической системы. Он усиливает в почечных канальцах реабсорбцию натрия, что приводит к задержке этого иона в организме. Рассмотрим клеточный механизм действия гормона. Своё действие он оказывает в дистальном извитом канальце.
Альдостерон, как и все стероидные гормоны, проникает в клетку и взаимодействует со специфическим белковым рецептором. Образовавшийся комплекс гормон-рецептор проникает в ядро и индуцирует процесс транскрипции генов, в результате включается синтез по крайней мере трех функциональных канальцевых белков: 1.белков–каналов,облегчающих проникновение в клетку Na через апикальную мембрану, 2. белков-насосов Na-K-АТФазы -, непосредственно обеспечивающих активный перенос Na из канальцев в кровь и 3. белков-ферментов в митохондриях, обеспечивающих клетки энергией, необходимой для транспорта натрия. Таким образом, альдостерон увеличивает реабсорбцию натрия и делает это, если можно так выразиться, «виртуозно», воздействуя на все этапы его транспорта. Кроме того, альдостерон уменьшает реабсорбцию калия в канальцах почки.
Рисунок 14 Клеточный механизм действия альдостерона
Натрийуретическая система обеспечивает выведение натрия почкой (натрийурез) и активируется при увеличении объема жидкости. Натрийуретическая система представлена семейством веществ, общее название которых НУП (натрийуретические пептиды). К ним прежде всего следует отнести предсердный натрийуретический пептид (ПНП). (Другие названия: кардиопептид, АНП - атриальный натрийуретический фактор, предсердный натрийуретический гормон – ПНГ). Он синтезируется в клетках предсердий и состоит из 28 аминокислот.
ПНП обладает сильным натрийуретическим, диуретическим и гипотензивным эффектом. Его натрийуретический эффект реализуется через влияние на гемодинамику, СКФ и снижение реабсорбции натрия в почечных канальцах. Несмотря на явную способность ПНП усиливать почечную экскрецию натрия, механизм его действия еще полностью непонятен. Возможно, он играет роль модулятора, приводящего активность системы, обеспечивающей баланс натрия, в соответствие с потребностями системы кровообращения.
Существует мозговой или гипоталамический НУП, образующийся в ядрах заднего гипоталамуса. Описан и почечный НУП - уродилатин.
В таблице 2 мы попытались представить факторы, влияющие на натрийуретическую функцию почек.
Таблица 2
Факторы, вызывающие увеличение экскреции натрия почками: | Факторы, вызывающие уменьшение экскреции натрия почками |
ПНП (кардиопептид) | альдостерон |
гипоталамиический НУП | ангиотензин-II |
уродилатин (почечный НУП) | норадреналин |
АДГ (вазопрессин) | адреналин |
окситоцин | почечные нервы |
дигоксиноподобный натрийуретический гормон | простагландин F2a |
простагландин Е-2 | инсулин |
кинины | эстрогены |
оксид азота (NO) |
Анализируя данные таблицы, следует признать, что существует богатый набор веществ, обладающих как натрийзадерживающим, так и натрийуретическим действием. Они имеют в нефроне разные точки приложения, однако роль многих из них и механизм действия пока не ясен. Однако, такая многофакторная система обеспечивает довольно стабильное содержание натрия в организме.
Теперь мы можем ввести в действие эти системы и включить их в регуляцию водно-солевого обмена. По современным представлениям, поддержание водно-солевого гомеостаза обусловлено взаимосвязанной деятельностью физиологических систем регуляции объема, осмотической концентрации и ионного состава жидкостных сред организма. Эти системы обладают рецепторами, воспринимающими изменение состава и объема внутренней среды, центральными представительствами, где происходит интеграция поступающей информации. Далее соответствующие нервные и гормональные команды передаются основному эффектору-почке. Почка благодаря перестройке, главным образом натрий- и водо-выделительной функции, обеспечивает поддержание основных гомеостатических параметров на оптимальном уровне.
|
|
Регуляция объема жидкостей или волюморегуляция.
Волюморегуляция (от слова volume-объем) осуществляется сочетанной деятельностью антинатрийуретической, натрийуретической и антидиуретической систем. Считается, что содержание Na в организме регулируется через изменение объема жидкости, главным образом крови. От содержания Na зависит величина объема жидкости организма. Волюморегуляция осуществляется рефлекторным путем. Информационный блок представлен волюморецепторами.
Волюморецепторы располагаются в артериальной системе и предсердиях и реагируют на степень их растяжения. Объемные сдвиги могут происходить в сторону уменьшения объема или его увеличения.
Уменьшение объема - гиповолюмия может явиться следствием кровопотери, диареи, ортостатических перераспределений крови, уменьшения объема циркулирующей крови или снижения кровяного давления. Целесообразная биологическая реакция почек должна выразиться в уменьшении диуреза и натрийуреза, соответственно задержке Na и воды в организме. Другими словами, в действие должна быть приведена антинатрийуретическая и антидиуретическая система. Последовательность и направленность реакций такова: уменьшение объема циркулирующей крови (независимо от причин) вызывает усиление секреции ренина почками и включает РААС (1 на рисунке 15). В конечном итоге образуется ангиотензин-II, который с одной стороны увеличивает тонус сосудов и способствует повышению кровяного давления, с другой приводит к увеличению секреции альдостерона и увеличению реабсорбции натрия. Таким образом, срабатывает антинатрийуретическая система. Одновременно информация от волюморецепторов а также прессорецепторов об уменьшении объема крови направляется в супраоптическое ядро гипоталамуса (2 на рисунке 15), увеличивается секреция и выделение из задней доли гипофиза АДГ, он действует на почку, где увеличивает реабсорбцию воды. Таким образом, происходит задержка и воды и восстанавливается объем жидкости (рис. 15)
|
|
Увеличение объема - гиперволюмия обусловлена увеличением объема внеклеточной жидкости и может явиться следствием переливания крови или кровезаменителей, введением физиологического раствора, развития сердечной недостаточности, отечных состояний.
В этом случае биологически целесообразная реакция со стороны почек проявляется в увеличении экскреции натрия и воды. В данном случае в реакцию вовлекается натрийуретическая система, происходит увеличение выведения Na, вслед за которым уйдет и вода. Последовательность процессов при гиперволюмии такова (рисунок 16 - 1): увеличение объема включает волюморегулирующий рефлекс, возрастает приток крови к сердцу, растягиваются стенки предсердий, раздражаются волюморецепторы, информация от них направляется в гипоталамус, из задних ядер которого выделяется гипоталамический натрийуретический пептид (НУП). Кроме того, при растяжении предсердий из них выделяется предсердный натриуретический пептид (ПНП). Под действием натрийуретических пептидов усиливается выведение натрия и воды.
Предположительно, гиперволюмия может сопровождаться уменьшением активности антинатрийуретической системы и снижением секреции альдостерона, что также способствует выведению натрия (рисунок 16 – 2).
Рисунок 15 Схема волюморегулирующего рефлекса при гиповолюмии
Одновременно при увеличении наполнения предсердий возбуждение волюморецепторов угнетает секрецию и выделение АДГ, что приводит к
Рисунок 16 Схема волюморегулирующего рефлекса при гиперволюмии
увеличению диуреза. Таким образом, выводится натрий и вода, и организм разгружается от избытков жидкости. Обратите внимание, что изменение внеклеточного объема жидкости включает волюморегулирующие рефлекторные реакции с однонаправленной параллельной экскрецией и натрия и воды. Это целесообразное явление, поскольку обстоятельства, вызвавшие изменения объема, часто связаны с потерей или избыточным количеством натрия и воды в организме примерно в пропорциональных количествах.