7. Функции почек
Почки являются основным органом, обеспечивающим выведение из организма многих конечных, отчасти также и промежуточных, продуктов обмена веществ. Наряду с почками выделительную функцию выполняют желудочно-кишечный тракт (выводит остатки пищеварительных соков и некоторые минеральные и органические вещества, поступающие в кишечник с желчью), органы внешнего дыхания (удаляют углекислый газ, небольшие количества воды в виде пара, некоторые лекарственные вещества), потовые железы (выводят воду, минеральные и, в меньшей мере, органические вещества). Выделительной функцией обладают и сальные, слезные, молочные железы и слизистая носа.
Выполняя выделительную функцию, почки имеют важное значение в обеспечении постоянства внутренней среды организма и управлении обменными процессами. В частности, важным является роль почек
1) в поддержании нормальной концентрации в теле воды, солей и ряда органических веществ (например, глюкозы и аминокислот),
2) в регулировании рН крови, кислотно-щелочного равновесия и осмотического давления в тканях тела,
3) в удалении из организма конечных продуктов обмена белков и чужеродных, в том числе и лекарственных, веществ.
Все эти функции почек выполняются в нефронах путем изменения процессов, определяющих объем и состав мочи. В почках находится и эндокринноактивная ткань (юкстамедуллярные клетки), которая образует ренин. Это биологически активное вещество участвует в регуляции артериального давления, почечного кровотока и секреции гормона альдостерона надпочечниками.
Мочеобразование (диурез) в почке. Функциональной единицей почки является н е ф р о н. В почках человека их более двух миллионов. Нефрон состоит из мальпигиева тельца и мочевых канальцев. Мальпигиево тельце окружено капсулой Шумлянского — Боумена, которая образована из двойной стенки и представляет собой расширенный конец мочевого канальца. Внутренняя стенка капсулы тесно соприкасается со стенками капилляров сосудистого клубочка, находящегося в центре мальпигиева тельца. Внутренняя стенка капсулы функционирует как базальная фильтрующая мембрана. Через нее фильтруется из капилляров клубочка плазма в щелевидную полость между внутренней и наружной стенками капсулы. Клубочек состоит из приносящей артериолы, сложной сети артериальных капилляров и выносящей артериолы. Диаметр выносящей артериолы меньше, чем приносящей, что имеет важное значение в поддержании относительно высокого уровня кровяного давления в капиллярах клубочков.
Мочевые канальцы начинаются от щелевидной полости капсулы, переходящей в проксимальный (каналец первогопорядка) извитой каналец. Этот каналец образует петлю Генле, который, в свою очередь, переходит в дистальный (каналец второго порядка) извитой каналец, открывающийся в собирательную трубку.
Артерии почек, разветвляясь, образуют приносящие артерии, входящие в мальпигиев клубочек. Выносящие артериолы, выходящие из клубочка, на коротком расстоянии от него вновь разветвляются на капилляры и образуют чистую капиллярную сеть, оплетающую проксимальные и дистальные извитые канальцы. Из этих капилляров кровь поступает через мелкие вены в почечную вену, впадающую в нижнюю полую вену.
Относительно высокое давление в сосудистом клубочке (60—70 рт. ст.) обеспечивает фильтрацию плазмы крови стенки капилляров в полость капсулы Шумлянского — Боумена. Фильтрат составляет первичную мочу, которая по своему содержанию отличается от состава плазмы только отсутствием белков. Из каждых 10 л крови, проходящей через капилляры клубочков, образуется 1 л фильтрата, что составляет в течение суток 150—180 л первичной мочи.
Первичная моча поступает в извитые канальцы и петлю Генле, происходит обратное всасывание—реабсорбция. Из 150—180 л первичной мочи реабсорбируется около 148—178,5 л воды. В почечных канальцах остается, таким образом, небольшое количество жидкости которое составляет конечную мочу. Она поступает через собирательные трубки, почечные лоханки и мочеточники в мочевой пузырь, суточный объем около 1,5 л.
Обратному всасыванию подвергаются кроме воды также необходимые для организма органические и неорганические вещества. Реабсорбция этих веществ зависит от их концентрации в крови. Порог выведения — это такая концентрация вещества в крови, при которой оно не может быть полностью реабсорбировано в канальцах и попадает в конечную мочу. Примером пороговых веществ является глюкоза которая при нормальной концентрации в крови полностью реабсорбируется. Если концентрация глюкозы в крови превышает 150—180 мг % то она реабсорбируется не полностью. Часть ее поступает в мочу и возникает глюкозурия.
Полностью реабсорбируются многие аминокислоты и витамины, также большая часть ионов натрия, калия, кальция, хлора и других веществ. Таким образом, зависимость реабсорбции от концентрации веществ в крови является важным механизмом поддержания постоянства нормального состава плазмы крови. Конечные продукты обмена веществ — мочевина, мочевая кислота, аммиак — реабсорбируются в значительно меньших количествах, а некоторые из них (сульфат, креатинин) совсем не подвергаются реабсорбции и выводятся с мочой из организма. Такие вещества рассматриваются как беспороговые вещества.
Клетки канальцев способны также выводить из организма некоторые вещества путем секреции. Соответствующие вещества слабо фильтруются или совсем не переходят в первичную мочу - (некоторые коллоиды, органические кислоты и др.). Ряд поступающих в мочу веществ почки синтезируют сами (мочевину, мочевую кислоту, уробилин и др.).
Если интенсивность фильтрации первичной мочи зависит от уровня артериального давления и кровоснабжения почек, то интенсивность реабсорбции регулируется гормонами. Разные гормоны избирательно воздействуют на интенсивность реабсорбции воды и ионов.
Почки поддерживают постоянство концентрации водородных ионов и участвуют в освобождении организма от кислых продуктов обмена. Моча приобретает кислую реакцию (от 4,7 до 6,6) во время ее прохождения по канальцам почек. Здесь из первичной мочи всасывается большое количество содержащегося в ней двууглекислого натрия, так что в выделяемой моче преобладают кислые фосфаты.
При мышечной работе кислотность мочи возрастает за счет поступления молочной и фосфорной кислот. Почечная регуляция постоянства рН в значительной мере зависит от того, что при ацидозе почки выделяют больше NаН2 РО4 (кислая моча), а при алкалозе — больше Nа2НРО4 (щелочная моча). Важное значение имеет также синтез почкой аммиака, который связывает выделяемые с мочой кислотные радикалы, замещая натрий и калий. Это способствует сбережению в организме ионов натрия и калия.
Во время выполнения мышечной работы на функции почек действуют многие факторы. Во-первых, повышение артериального давления способствует усилению фильтрации и образованию, первичной мочи. В то же время перераспределение крови приводит к уменьшению кровоснабжения почек и тем самым уменьшению образования мочи. Большие потери воды вследствие усиленного потоотделения приводят к повышенной секреции вазопрессина из гипофиза. Под влиянием этого гормона увеличивается реабсорбция воды и тем самым уменьшается диурез. В большинстве случаев итогом всего этого является уменьшение диуреза.
Во время мышечной работы изменяется и состав мочи. С одной стороны, это обусловлено поступлением в мочу больших количеств кислых метаболитов и конечных продуктов белкового обмена. С другой стороны, изменяется состояние почечного эпителия, что может привести к проникновению белков плазмы в мочу, возникает протеинурия. Гормоны, влияющие на процессы реабсорбции, изменяют и ионный состав мочи.