Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в почке

Одной из тенденций развития науки в XX в. стала ее дифференциация. Очевидный и исключительный прогресс науки сопровождался углублением знаний об окружающем нас мире, появлением новых наук. Мы стали свидетелями не предсказанного даже авторами научно-фантастических романов проникновения в понимание природы живого и обусловленных этим успехов в различных областях физиологии и медицины, включая выяснение патогенеза многих заболеваний, их диагностики и лечения. Дифференциация науки сопровождалась появлением многих новых наук, а они оказали исключительное влияние на развитие физиологии, в том числе и физиологии почки. Такой же процесс затронул и медицину. Так, из некогда единой клиники внутренних болезней выделились и обрели черты самостоятельных наук кардиология, пульмонология, нефрология и многие другие. В каждой из новых наук появились специализированные журналы, монографии и руководства. Для тех, кто посвятил жизнь нефрологии, кто занимается проблемами общей физиологии, и особенно физиологии почки, несомненно, доставит радость знакомство с предлагаемой, переведенной на русский язык монографией по физиологии почки.

Книга А. Вандера открывает читателю панораму функций почки, молекулярных и клеточных механизмов их реализации в организме человека. Она позволяет осознать многогранность нефрологии, понять, что современная физиология немыслима без одновременного понимания структурных основ функций, биофизических и биохимических механизмов их осуществления. В отдельных главах книги дано современное представление о механизмах гломерулярной фильтрации, реабсорбции и секреции электролитов и неэлектролитов в каждом из отделов почечных канальцев, участии почки в осмотическом гомеостазе, поддержании баланса ионов калия, натрия, кальция и фосфора, секреции ионов водорода и стабилизации кислотно-основного равновесия. Клиницист повседневно обращается к этим фундаментальным знаниям, поскольку они позволяют найти подход к тому, что происходит в почке при скупых проявлениях болезни. Знакомство с этой

книгой представит интерес и для физиолога, и для патолога, и для клинициста-нефролога, потому что независимо от личности специалиста, его эрудиции, интуиции, чтение разных книг, даже посвященных одной проблеме, но написанных истинными специалистами, позволяет увидеть новые грани, новые, ранее не замеченные, но существенные черты изучаемого явления.

Предлагаемая читателю книга написана специалистом с высокой научной репутацией в международном научном сообществе. В этой монографии соразмерно представлены не только сведения по физиологии почки, но и данные, касающиеся ее морфологии, биохимии, биофизики. В монографии читатель найдет раздел, где даны вопросы для проверки знаний и ответы на них, имеется список рекомендуемой литературы, каждая глава снабжена примечаниями для более углубленного ознакомления с проблемой. Надеюсь, что эта книга займет достойное место на столе у специалиста-физиолога, студента, аспиранта, клинициста.

Предисловие

Эта книга является моей попыткой обобщить наиболее важную информацию по физиологии почки в объеме, необходимом студентам медицинских институтов и факультетов, и донести эти данные в такой форме, которая позволит им использовать эту книгу как исходный источник для обучения. Я был удовлетворен тем широким распространением, которое получили первые четыре издания этой книги, и тем большим количеством писем, что получил от студентов (и клиницистов), которые обнаружили, что они действительно смогли овладеть материалом, изложенным в этой книге, при ее самостоятельном изучении.

Изменения внесённые в данное издание

Моя главная цель при подготовке пятого издания заключалась в полном пересмотре материала, изложенного в книге, дополнении его современной информацией без снижения уровня охвата проблемы. При необходимости к тексту были добавлены новые темы или прежние были расширены, в то же время изложение других тем было полностью пересмотрено в связи с новыми данными. Далее следует частичный перечень таких тем (сказанное касается только основного текста; как описано далее, другие новые материалы, в частности по молекулярным механизмам, были добавлены в виде примечаний в конце каждой главы).

Распределение и функции вставочных клеток А-типа и Б-типа.

Новая справочная таблица о внутрипочечных химических мессенджерах

(например, ИФР-1, эндотелии, окись азота).

Влияние нервов и ангиотензина II на гемодинамику в почках.

Новая справочная таблица о вазоактивных факторах, которые действуют на почки.

Перенос веществ вместе с растворителем.

Трансканальцевая разность потенциалов, ее распределение и роль в транспорте ионов.

Модель активной секреции органических анионов (ПАГ).

Общие представления о регуляции деятельности мембранных каналов и переносчиков.

Общие представления «о разделении труда между канальцами» (проксимальный каналец как переносчик основной массы веществ и пр.).

Сравнение моделей переноса натрия и хлора в главных сегментах канальцев.

Механизм активного транспорта хлора в проксимальном канальце.

Значение нерефлекторной регуляции реабсорбции натрия.

Роль паракринных факторов в регуляции реабсорбции натрия.

Роль и определяющее значение почечного интерстициального гидростатического давления.

Прессорный натрийурез.

Предсердный натрийуретический фактор.

Влияние АДГ на реабсорбцию натрия в кортикальном участке собирательной трубки.

Влияние АДГ на секрецию калия в кортикальном участке собирательной трубки.

Роль Н,К-АТФазы в процессе реабсорбции калия.

Идентификация и распределение трех типов переносчиков ионов водорода.

Системы транспорта бикарбоната.

Влияние ангиотензина II и иннервации почки на секрецию ионов водорода.

Истощение резервов калия и синтез аммония.

Молекулярные механизмы реабсорбции кальция.

Помимо сказанного выше некоторые главы книги были перепланированы. Вступительная глава, касающаяся основных процессов, протекающих в почках (фильтрация, реабсорбция и секреция), теперь вошла в состав главы 1. Материал по почечному кровотоку и гломерулярной фильтрации, ранее разделенный главами 2 и 5, теперь весь представлен, в главе 2. Данные об основных механизмах реабсорбции и секреции, ранее помещенные в главе 2, теперь образуют отдельную главу (глава 4), которая играет роль введения к оставшейся части книги. Подготовлена суммарная таблица, посвященная секреции и реабсорбции веществ, происходящих в каждом из основных сегментов канальца.

В итоге в большинстве случаев текст был переписан просто для достижения большей ясности, даже если никакого пересмотра текста не требовалось. Устранив сведения, которые перестали считаться существенными в данной ситуации, я сумел сохранить объем основного текста неизменным.

Увеличение объема книги на несколько страниц произошло в основном за счет примечаний в конце глав и в результате добавления обзорных и справочных таблиц, которые студенты посчитают очень полезными.

Иллюстративный материал также подвергнут существенной переделке. Было добавлено 15 новых рисунков, 12 новых таблиц, поскольку я обнаружил, что это

позволяет с легкостью получить справку по материалу, который не нужно запоминать.

Как пользоваться этой книгой

Как и в предыдущих изданиях, мой выбор главного материала ясно отражен в соответствующем списке целей, которые программируют поведение студентов. Четко сказано, что, по моему мнению, они должны знать и уметь, завершив работу над книгой. Очевидно, что даже два преподавателя не придут к учащимся с совершенно аналогичным материалом, который дан в этой книге, но для преподавателей не составит труда представить студентам дополнительный список целей, где, в сравнении с моим, часть будет убрана, а другая — добавлена. Гораздо большее значение имеет тот факт, что цели, определяющие поведение учащихся, четко поставлены, вот почему вносить любые изменения не составит большого труда. Последнее делает книгу вполне применимой для студентов, изучающих другие области наук о здоровье человека и чьи потребности в основной информации по данной проблеме могут отличаться от тех, которые необходимы студентам медицинских вузов.

Помимо упомянутых выше целей я включил в книгу большое^количество вопросов с подробными ответами в виде примечаний. В отличие от списка целей вопросы для обучения не представляют собой систематического и исчерпывающего охвата проблемы. Более того, они касаются в основном тех разделов, которые я счел наиболее трудными для восприятия студентами!

Я предполагаю, что студентам необходимо сначала познакомиться с главой книги просто с целью понять то, что в ней написано, не стараясь ничего запомнить из этого материала в данный момент. Затем прочитать главу еще раз, уже сопоставляя с целями, как ориентиром для овладения материалом. Здесь заключается очень важный момент: используя цели, вы видите, что некоторая информация, в особенности касательно цифр и механизмов, приведена с целью заинтересовать обучающегося и, в конечном итоге, для облегчения восприятия основных принципов, а также как справочный материал, но не для запоминания. Вам следует относиться к каждой поставленной цели как к вопросу по существу. Затем вам следует ответить на вопросы к соответствующей главе (они приведены в конце книги). Цели и вопросы для обучения представляют собой инструмент для оценки, овладел ли изучающий книгу человек этим материалом, и для выявления таких мест в книге, которые требуют со стороны читателя большей работы. Другим способом для быстрого ознакомления с главой книги является просмотр содержащихся в главе рисунков (включая их описание) и таблиц, поскольку значительная часть важного материала содержится именно в них. (Имейте в виду, что некоторые из рисунков и таблиц, как указано в тексте, включены в книгу только как справочный материал.)

Сложность проблемы и примечания в конце глав

Вопрос о том, как справиться с возрастающей сложностью проблем физиологии почки в учебнике, представляющем собой введение в проблему, является непростым. Во-первых, для многих специфических феноменов (например, реаб-

сорбция натрия даже в пределах одного сегмента канальца или регуляция секреции ренина) существует ряд процессов и вариантов регуляции; для этого я часто использовал определение «главный» или «наиболее важный» при описании этих процессов и их регуляции, которые я выбрал для включения в текст книги. Во-вторых, произошло неимоверное внедрение в наши знания молекулярных механизмов, которые лежат в основе физиологических процессов и регулирующих действий. В-третьих, многие положения физиологии почки тем не менее в действительности остаются не строго обоснованными и/или противоречивыми. В-четвертых, дополнительная информация (например, о механизмах, посредством которых лекарства, по-видимому, могут действовать) окажется полезной в будущем, но не может быть непосредственно применима в клинической медицине сегодняшнего дня.

Как и в прежних изданиях, я продолжаю использовать «примечания», которые в данном издании помещены в конце главы, для описания по крайней мере некоторых из тех материалов, что я отнес к упомянутым четырем категориям (так же как и дополнительную информацию, которая сейчас просто представляет для меня интерес). Часто решение поместить какие-то данные в примечания является просто произвольным. После длительных размышлений я решил увеличить размер этих комментариев в основном для того, чтобы сделать книгу более полезной для заинтересованных студентов, а также для того, чтобы в книге была информация (доступная для любого преподавателя), позволяющая почувствовать, что любой конкретный факт органично входит в ткань концептуального материала.

Другой особенностью этой книги является то, что, как и в большинстве учебников, излагающих вводный курс, здесь почти нет информации о фундаментальных исследованиях, на которых покоятся основные положения, представленные в этой книге. Чтобы любой заинтересованный в чтении какого-то раздела студент мог получить доступ к этим фундаментальным данным, а также для придания некоторым вопросам необходимой глубины изложения, я в конце книги расположил обширный указатель рекомендуемой для чтения литератуты. Почти все последние обзорные статьи и соответствующая библиография к ним обеспечивают доступ к оригинальным источникам исследований.

Приложения

Поскольку в последних пяти главах книги данные касаются отдельных веществ (натрий, калий и пр.), а не отдельных сегментов канальцев, то информация о функции этих сегментов распределена по нескольким главам книги. Чтобы дать возможность студентам рассмотреть все эти данные в одном месте, в Приложении А приведены две таблицы, суммирующие информацию о процессах, связанных с реабсорбцией и секрецией в канальцах. Тем самым предлагается весьма полезный обзор и/или справочная информация. В Приложении Б суммированы данные о механизмах, которые обусловливают эффект наиболее часто используемых диуретиков, и тем самым предлагается еще один обзор процессов транспорта.

Глава 1

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в почке

Цели

Студент должен знать функции почек:

1 Может перечислить функции почки, включая три секретируе-
мых ею гормона.

2 Может указать роль эритропоэтина и факторов — стимулято
ров его секреции.

3 Знает компоненты ренин-ангиотензиновой системы и их био
химическое взаимодействие.

Студент представляет наиболее важные и крупные анатомические образования и их функциональную взаимосвязь: почечная лоханка,

чашечки, почечные пирамиды, мозговой слой почки, в том числе его «внутренняя и внешняя зоны», кор'а почки, сосочек.

Студент понимает взаимоотношения между отдельными компонентами нефрона:

1 Четко отличает нефрон, почечное (мальпигиево) тельце, клу
бочек (гломерул яр ные капилляры) и каналец.

2 Представляет взаимоотношения,между клубочком, капсулой
Боумен^м проксимальным канальцем.

3 Различает три слоя, отделяющие просвед,гдрмерулярных ка
пилляров от Боуменова пространства; дифференцирует лодо-
циты, отростки их ножек, щели и щелевые мембраны.

4 Различает гломерулярные мезангиальные клетки и указывает
их функции.

5 Может перечислить по порядку каждый из сегментов каналь
цев; указывает части нефрона, которые образуют проксималь-

ный каналец, петлю Генле и систему собирательных трубок; различает главные и вставочные клетки.

Студент может перечислить последовательность сосудов, по которым кровь поступает из почечной артерии в почечную вену; представляет отличия кровоснабжения коркового и мозгового вещества почки; различает уаза гес1а(прямые сосуды) и сосудистые сплетения (клубочки).

Студент описывает в общей форме различия между 3 популяциями нефронов — поверхностными кортикальными, интракортикальны-ми и юкстамедуллярными.

Студент может описать юкстагломерулярный аппарат и составляющие его три типа клеток, понимает функцию гранулярных клеток.

Студент описывает иннервацию нефрона.

Студент различает основные процессы, протекающие в почках:

1 Дает определение гломерулярной фильтрации, канальцевой
реабсорбции и канальцевой секреции.

2 Характеризует превращения, которые происходят с различ
ными веществами в почках.

3 Характеризует метаболизм веществ в почках и приводит при
меры.

Студент описывает, как ангиотензин II и эйкозаноиды образуются в тканях почки и могут действовать как внутрипочечные химические мессенджеры.

Функции

Почки извлекают ряд веществ из крови, а в немногих случаях добавляют некоторые вещества в ее состав. Благодаря этому они осуществляют разнообразные функции, которые суммированы в табл. 1-1.

Основная функция почки заключается в регуляции объема, осмолярности, минерального состава и кислотно-основного состояния организма посредством экскреции воды и неорганических электролитов в количествах, необходимых для поддержания их баланса в организме и нормальной концентрации этих веществ

во внеклеточной жидкости. К числу ионов, которые регулируются таким образом, относятся натрий, калий, хлор, кальций, магний, сульфат, фосфат и ион водорода ^!. Почки также участвуют в гомеостатическом регулировании некоторых органических питательных веществ.

Второй функцией почки является экскреция конечных продуктов обмена, шлаков, которые так называются, поскольку не имеют функционального значения. К этим веществам относится мочевина (она образуется из белка), мочевая кислота (из нуклеиновых кислот), креатинин (из креатина мышц), конечные продукты распада гемоглобина (благодаря которым моча имеет определенный цвет), метаболиты различных гормонов и многое другое.

Третья функция почки — экскреция с мочой многих чужеродных веществ -лекарств, пестицидов, пищевых добавок и пр.

Четвертая функция почки — глюконеогенез. Во время длительного голодания почки синтезируют глюкозу из аминокислот и других предшественников и она (глюкоза) поступает в кровь. В почках образуется примерно 20 % от того количества глюкозы, которое синтезирует печень в этой ситуации.

Наконец, почки функционируют как эндокринные железы, секретируя по крайней мере три гормона; 1,25-дигидроксивитамин В₃, эритропоэтин и ренин.

1,25-дигидроксивитамин ^₃ является активной формой витамина Р; его синтез почками и его роль в обмене кальция описаны в главе 10.

Эритропоэтин — это пептидный гормон, который участвует в регуляции продукции эритроцитов костным мозгом. Его главным источником являются почки, хотя печень тоже секретирует его в небольших количествах. Клетки почек, которые секретируют эритропоэтин, представляют собой специальную группу клеток в интерстициальной ткани. Стимулом к его секреции является снижение нормального давления кислорода в почках, что происходит, например, при анемии, артериальной гипоксии или неадекватном почечном кровотоке². Эритропоэтин стимулирует увеличение продукции эритроцитов костным мозгом. Почечная патология может привести к снижению секреции эритропозтина, и последующее снижение активности костного мозга является важным фактором возникновения анемии при хронической почечной патологии.

Ренин, компонент ренин-ангиотензиновой системы, представляет собой фермент⁴, секретируемый в почках гранулярными клетками юкстагломерулярного аппарата (см. ниже). Находясь в кровотоке, ренин катализирует отщепление дека-пептида, ангиотензина I, образующегося из белка плазмы, известного под названием ангиотензиноген, который синтезируется в основном в печени и всегда присутствует в плазме в высокой концентрации (рис. 1-1), Под влиянием другого ангиотензинпревращающего фермента, две терминально расположенные аминокислоты отщепляются от относительно неактивного ангиотензина I с освобождением в плазме высокоактивного октапептида ангиотензина П. Некоторое количество ангиотензинпревращающего фермента присутствует в плазме, но основная его масса содержится в эндотелии кровеносных сосудов^во всем организме, включая почки. Капилляры легких особенно богаты данным ферментом, и поэтому значительная часть ангиотензина I плазмы превращается в ангиотензин II по мере протекания^ крови через легкие. Какой фактор лимитирует скорость образования веществ в ренин-ангиотензиновой системе? Поскольку ангиотензиноген и

Сноска с цифрой в конце предложения отсылает читателя к примечанию в конце главы.

Функции почки, анатомия и основные процессы, протекающие в почке

ангиотензинопревращающий фермент в норме присутствуют в высокой и относительно постоянной концентрации в плазме, то главным фактором, определяющим скорость продукции ангиотензина II, является концентрация в плазме ренина. (Регуляция секреции ренина будет описана в главе 5³.)

Сейчас следует отметить, что определенные ткани и органы, а не только почки (например, мозг, сердце, матка) также могут продуцировать ренин (или его изо-формы) и ангиотензиноген. Поскольку, как указывалось ранее, ангиотензинпрев-ращающий фермент широко представлен в эндотелии капилляров, то все компоненты, необходимые для образования ангиотензина II, содержатся локально в этих тканях и органах. Другими словами, существуют полностью изолированные, внепочечные ренин-ангиотензиновые системы; ангиотензин II, продуцируемый такими системами, действует локально, как паракринный фактор. Роль таких внепочечных систем является объектом многих исследований, но этот вопрос не будет обсуждаться в данной книге (см. статьи в списке литературы: Gаnоng; Ва-кеr с соавт.; Lindpaitner, Gаnten).

Многие функции ангиотензина II будут описаны в соответствующих главах и суммированы на рис. 7-10. Здесь же достаточно отметить, что общим результатом действия ангиотензина II являются увеличение артериального давления крови и задержка натрия в организме.

Анатомия почек и мочевыводящей системы

, Почки являются парными органами, расположенными вне брюшной полости, они прилежат к задней брюшной стенке, по одной с каждой стороны от позвоночного столба. Медиальная граница почек имеет углубление (называемое воротами почки), через которое проходят сосуды почки и нервы и где располагается почечная лоханка, воронкообразное продолжение верхней части мочеточника (рис. 1-2).

Наружная, выпуклая сторона почечной лоханки разделейа на главные чашечки, каждая из которых в свою очередь разделяется на несколько более малых чашечек. Каждая из последних покрывает верхушки ткани конусообразной формы, называемой почечной пирамидой.

Когда почка рассекается от вершины до основания, то можно увидеть, что она разделена на две большие зоны: внутреннюю, мозговое вещество почки, и наружную, корковое вещество почки. Мозговая зона состоит из множества почеч-

ных пирамид, верхушки которых, как указано в предыдущем параграфе, проника ют в малые чашечки. Верхушка этой части почки называется сосочком. Кажд пирамида мозговой зоны, вместе с участком корковой зоны почки, образует о, дольку.

При более внимательном рассмотрении могут быть отмечены дополнительны особенности: (1) корковая зона почки имеет ярко выраженный гранулярный в этого нет в мозговой зоне; и (2) каждая медуллярная пирамида зрительно разделяется на наружную зону (прилежащую к корцрвой части) и на внутреннюю зону, включая сосочек. Все эти отличия отражают расположение различных компонентов микроскопических субъединиц почек, которые будут описаны ниже.

Нефрон

У человека каждая почка состоит примерно из одного миллиона структурных единиц, называемых нефронами. схема одного из которых представлена на рис. 1-3. Каждый нефрон состоит из аппарата для фильтрации, называемого почечным (мальпигиевым) тельцем, и выходящего из него канальца⁴. Давайте начнем описание с почечного тельца, которое ответственно за начальный этап образования мочи, отделение безбелкового фильтрата от плазмы.

Почечное (мальпигиево) тельце. Почечное тельце состоит из компактного пучка переплетенных капиллярных петель, гломерулы или гломерулярных капилляров и баллонообразной полой капсулы, капсулы Боумена, в которую вдается гломерула (рис. 1-4). Один из способов зрительно представить взаимоотношение между гломерулой и капсулой Боумена — это свободно сжатый кулак (гломерула) вдавлен в надутый (резиновый) воздушный шарик (капсула Боумена). Часть капсулы Ёоумена, контактирующая с гломерулой, оказывается вдавленной внутрь, но она не доходит до соприкосновения с задней частью капсулы; соответственно, пространство (мочевое пространство или боуменово пространство) находится внутри капсулы и в него как раз и фильтруется жидкость.

Фильтрационный барьер в почечном тельце состоит из трех слоев^ эндотелий гломерулярных капилляров, базальная мембрана и однорядный слой эпителиальных клеток, выстилающих капсулу Боумена (рис. 1-4). Первый слой, эндотели-альные клетки капилляров, перфорирован множеством отверстий («окон»). Базальная мембрана — это гелеподобное, бесклеточное ячеистое образование, состоящее из гликопротеинов и протеогликанов⁵. Клетки эпителия капсулы, которые покоятся на базальной мембране, носят название подоцитов. Они качественно отличаются от сравнительно простых, плоских клеток, которые выстилают оставшуюся часть капсулы Боумена (той части «воздушного шарика», которая не контактирует с «кулаком»). У подоцитов необычное осьминогоподобное строение, в результате чего они имеют множество отростков, или пальцевидных отростков (ножек), вдавленных в базальную мембрану. Пальцевидные отростки смежных подоцитов весьма похожи на переплетенные пальцы. Щелевидные пространства между расположенными рядом пальцевидными отростками представляют собой проходы, по которым фильтрат, пройдя эндотелиальные клетки и базальную мембрану, проникает в боуменово пространство. В то же время по двум причинам эти щелевидные пространства не представляют собой полностью открытый путь: (1) пальцевидные отростки покрыты толстым слоем внеклеточного материала (сиалогликопротеина), который часто закрывает просвет щелей; (2) чрезвычайно тонкие диафрагмы перекрывают щелевидные пространства в виде мостиков базальной мембраны.

Функциональная значимость этого анатомического образования заключается в том, что кровь в гломеруле отделена от боуменова пространства только тонким рядом мембран, через которые осуществляется фильтрация жидкости из капилляров в боуменово пространство. Боуменова капсула соединена на стороне, противоположной гломеруле, с начальным участком канальца, куда затем и поступает профильтровавшаяся жидкость.

Наше обсуждение строения почечного тельца сфокусировано на двух типах клеток фильтрационного барьера — эндотелии капилляров и подоцитах — в

(А) Анатомия гломерулы. (Б) Поперечный срез гломерулярных мембран. МП — «мочевое» (С меново) пространство; Э — пальцевидные отростки эпителия; ГБМ — гломерулярная базальнг мембрана; Энд — эндотелий капилляра; Кап — просвет капилляра. Обратите внимание на диг фрагмыщелевидных пространств, покрывающие базальную мембрану между пальцевиднь отростками. (С любезного разрешения Н. О. Делп/се; первоначально опубликовано в Fed!. 7977; 36:2079.) (В) Сканирующая электронная микрофотография подоцитов, покрывающих гг мерулярные капиллярныепетли;

вид изнутри боуменова пространства/Большая масса ткани тело клетки. Обратите внимание на переплетение отростков прилежащих к друг другу подоцитов и на щелевидные пространства между ними.

." ~~~ ' Рис1-4

фильтрационном барьере. Есть еще третий тип клеток — мезангиальные клеши, обнаруженные в центральной части гломерулы внутри капиллярных петель. Часть гломерулярных мезангиальных клеток функционируют как фагоциты, в то время как большинство содержат значительное количество миофибрилл и могут сокращаться в ответ на действие ряда стимулов. Роль сокращения этих образований в изменении фильтрации в почечных тельцах будет обсуждена в главе 2.

Каналец. На всем протяжении каналец образован слоем клеток однорядного эпителия, покоящихся на базальной мембране. Структурная и иммуноцитохими-ческая характеристика данных эпителиальных клеток варьирует от сегмента ксегменту канальца, но одной общей чертой является наличие зоны плотного соединения между смежными клетками.

В левой части табл. 1-2 даны название и последовательность различных сегментов канальца, как они представлены на рис. 1-3 и 1-5. Физиологи и анатомы традиционно группировали две или более расположенные рядом части в различные по назначению сегменты канальцев. Поэтому имеется много вариантов терминов. В правой части табл. 1-2 даны термины, которые используются в данной книге⁶.

Проксимальный каналец, в который поступает жидкость из капсулы Боумена, состоит из извитого сегмента — проксимальный извитой каналец, вслед за которым следует прямой сегмент — проксимальный прямой каналец, который опускается вниз по направлению к мозговой зоне.

Следующий за проксимальным прямым канальцем сегмент — это нисходящая тонкая часть петли Генле (или нисходящая тонкая часть). Она заканчивается шпилькообразным коленом петли, и каналец дальше поднимается параллельно нисходящей части. В длинных петлях (см. ниже) эпителий первой части этого

восходящего участка остается тонким, хотя его строение несколько отличается клеток нисходящей части петли — этот сегмент называется восходящая то часть петли Генле (или просто восходящая тонкая часть) (рис. 1-5). За этим сегментом в длинных петлях следуют клетки эпителия, которые становятся толще, и этот следующий сегмент называется толстая восходящая часть петли Генле (или просто толстая восходящая часть). В коротких петлях (см. ниже) нет восходящей тонкой части и толстая восходящая часть начинается сразу у места сгиба за коленом петли (рис. 1-5).

Конечная часть каждого толстого восходящего участка петли располагается между афферентной и эфферентной артериолами, которые снабжают кровью почечное тельце того же самого нефрона, к которому относится данная петля Генле (см. рис 1-3). Это очень короткий сегмент, он выглядит, как пятно на стенке толстой восходящей части, и получил название mасиlа dеnsа (плотное пятно). За щаси!а (1епза толстая восходящая часть заканчивается и начинается дистальный извитой каналец. За ним следует связующий каналец, который соединяется с собирательной трубкой коры почки, первая ее часть называется начальным отделом собирательной трубки.

В подавляющем большинстве случаев на всем протяжении каждый из миллиона нефронов от капсулы Боумена до начального отдела собирательной трубки в каждой почке абсолютно независим от других нефронов. Затем несколько начальных отделов собирательных трубок соединяются конец в конец или бок в бок и образуют крупную собирательную трубку коры. Все собирательные трубки переходят затем в зону мозгового вещества и становятся собирательной трубкой наружного мозгового вещества, а затем собирательной трубкой внутреннего мозгового вещества. Последние сливаются и образуют несколько сотен больших протоков, которые называются собирательными трубками сосочка, каждая из которых опорожняется в чашечку почечной лоханки.

Каждая почечная лоханка соединяется с полостью мочеточника, который опорожняется в мочевой пузырь, где моча временно находится и периодически из него удаляется. После поступления в чашечку состав мочи уже больше не изменяется. С этого участка остальная часть мочевыводящей системы служит прост для выведения жидкости.

Как отмечалось ранее, канальцевый эпителий на всем протяжении является однослойным. На участке до дистального извитого канальца клетки в любом сегменте гомогенны и отличаются в разных сегментах. Таким образом, наприме толстая восходящая часть содержит только клетки толстой восходящей части. В то же время, начиная со второй половины дистального извитого канальца, наруживаются две разновидности клеток в большинстве оставшихся сегментов. Один тип представлен наиболее часто встречающейся разновидностью клеток определенном сегменте, он считается специфичным для данного сегмента и носит соответствующее название — клетки дистального извитого канальца, клетки связующего канальца, клетки собирательной трубки, последние чаще выступают под, названием главные клетки. Кроме главных клеток в каждом из перечисленных сегментов выявляются клетки второго типа, которые называются вставочными клетками. Чтобы описать реальную ситуацию, отметим, что в действительно существует два типа вставочных клеток: тип А и тип Б⁷. (В последнем участке собирательной трубки мозгового вещества нет ни главных, ни вставочных клеток,

Стандартная номенклатура структуры почки (1988, Комиссия Международного Союза Физиологических Наук). Представлен нефрон с короткой и длинной петлей (юкстамедуллярный), вместе с собирательнойсистемой (изображено не в масштабе). Граница между корковым и мозговым веществом — часть коркового вещества, содержащая прямые проксимальные канальцы, корковые толстые восходящие части икорковые собирательные трубки — отделена прерывистой линией. 1 — почечное тельце (капсула Боумена и гломерула); 2 — проксимальный извитой каналец; 3 — проксимальный прямой каналец; 4 — тонкаянисходящая часть; 5 — тонкая восходящая часть; 6 — толстая восходящая часть; 7 — тасЫайепза (расположёна в пределах конца толстой восходящей части); 8 — дистальный извитой каналец; 9 — связующийканалец; 9* — связующий каналец юкстамедуллярного нефрона, который поднимается вверх с образованием так называемой аркады (у человека в почках такой тип встречается очень редко); 10 — корковаясобирательная трубка; 11 — собирательная трубка наружного мозгового вещества; 12 — собирательная трубка внутреннего мозгового вещества. См. табл. 1-2 для дополнительных терминов, используемых втексте с целью обозначения комбинации смежных сегментов. (ИэЩКпги 1~ ВапМг, Ат. ^. Рп1з1о1. 7988; 254: Р1—Р8; с разрешения.)

Рис.

там находятся только клетки определенного типа — клетки собирательной трубки внутреннего мозгового вещества.)

В этой книге будет использовано несколько упрощений: (1) я обычно не делаю различий между извитым и прямым участками проксимального канальца; (2) функционирование связующего канальца в целом сходно с соответствующей деятельностью собирательной трубки коры почки, и я всегда молчаливо подразумеваю первый из упомянутых сегментов, когда я описываю последний; и (3) ни корковая собирательная трубка, ни собирательная трубка мозгового вещества не представляют собой гомогенного образования в структурном или функциональном отношении (иными словами, обратите внимание на последнее предложени в предыдущем параграфе), но за исключением некоторых случаев, когда это суще- ственно, я буду трактовать их как гомогенные структуры.

Кровоснабжение нефронов

В предыдущей части, посвященной почечному тельцу, я описывал гломерулу, но не упоминал о происхождении ее капилляров. Кровь попадает в каждую почку через почечную артерию, которая затем разделяется на все более мелкие ветви -междольковая, дуговая и, наконец, радиальные артерии коркового вещества (ранее называвшиеся междольковые артерии). Каждая из радиальных артерий кор- кового вещества изменяет свое направление под прямым углом, по мере ее дви- жения к наружной поверхности почки, в виде группы идущих параллельно афферентных (приносящих) артериол (рис. 1-3 и 1-6), каждая из которых подходит, к гломеруле. (Таким образом, афферентная артериола — это «рука», к которой прикреплен «кулак».)

В норме только 20 % плазмы (но не эритроциты), достигающей клубочка фильтруется в нем в боуменову капсулу. Куда оставшаяся кровь идет в дальнейшем? Почти во всех органах капилляры заново сливаются, давая образование нозной системе, но гломерульные капилляры вместо этого сливаются и образ; другую систему артериол, получившую название эфферентные (выносящие) териолы. Таким образом, кровь покидает каждую гломерулу через единственную эфферентную артериолу (рис. 1-4), которая вскоре разделяется на вторую систему капилляров (рис. 1-6). Это перитубулярные капилляры, которые в виде разветвленной сети распределяются вокруг канальца. Перитубулярные капилляры потом объединяются с образованием вены, по которой кровь в конечном итоге покидает почку.

Сосудистые структуры, снабжающие кровью мозговое вещество, также отли-чаются от соответствующей системы в коре (рис. 1-6). Из многих юкстамедул-лярных клубочков длинные эфферентные артериолы направляются в наружную часть мозгового вещества, где они многократно делятся с образованием сосудистых пучков. От границы этих пучков берет начало капиллярная сеть, которая окружает петли Генле и собирательные трубки в наружной части мозгового вещества. Из центральной части пучков нисходящие прямые сосуды (vаsа rесtа) правляются к внутренней части мозгового вещества, где они также образуют пиллярные сплетения. Эти капилляры внутреннего мозгового вещества дают чало венам (восходящие прямые сосуды,. vаsа гесtа), которые располагаются тесном взаимодействии с нисходящими vаsа гесtа в пределах сосудистых пучков

Диаграмма сосудистой и канальцевой структур почки. Слева показаны три нефрона (по одному от каждой основной популяции); их сосудистые устройства весьма упрощены и вертикальный размер уменьшен. Те же самые нефроны в естественном виде изображены справа. Основные зоны — этокорковое вещество (КВ), наружное мозговое вещество (НМВ) и внутреннее мозговое вещество (ВМВ). Афферентные артериолы (АА), гломерулы (Г) и выносящие сосуды (ЭС) показаны вместе с частью перитубулярной капиллярной сети. Проксимальные извитые канальцы (ПИК) и дистальныеизвитые канальцы (темная штриховка) в целом отделены от выносящей сосудистой сети, берущей начало от их исходной гломерулы. Некоторые эфферентные сосуды, располагающиеся в средних отделах коры, напрямую перфузируют петли (енле и собирательные трубки в мозговых лучахкоры. В наружной части мозгового вещества нисходящие тонкие части коротких петель расположены вблизи сосудистых пучков (СП), а тонкие колена длинных петель обнаружены рядом с толстыми.восходящими коленами и собирательными трубками (СТ) в межпучковой зоне. (С любезногосогласия Яе/лег веешу/ю III; адаптировано из Ат. и. Рпу«ю1. 7975/229:695:)

Рис.1-6

Эти взаимоотношения, как мы увидим, имеют значение для образования концентрированной мочи.

Типы нефронов

В различных сегментах канальцев нефрона имеются существенные отличия в зависимости от их локализации в той или иной зоне почки. В корковом веществе содержатся все почечные тельца (этим обусловлен его гранулярный внешний вид), извитые части проксимальных канальцев, кортикальные части петель Генле дистальные извитые канальцы, связующие канальцы и корковые отделы собира- тельных трубок. Мозговое вещество содержит медуллярные участки петель Генле и собирательные трубки.

Нефроны классифицируются в соответствии с расположением их почечных телец в коре (рис. 1-5): (1) в поверхностных корковых нефронах почечные тельца расположены в пределах 1 мм от капсулы почки; (2) в интракортикаль ных нефронах почечные тельца расположены, соответственно названию, в сред них отделах коры почки, глубже, чем поверхностные корковые нефроны, но выше нефронов следующего типа; (3) почечные тельца юкстамедуллярных нефронов расположены как раз над границей между корковым и мозговым веществом. Од ним важным отличием перечисленных трех типов нефронов является длина петли Генле. Все поверхностные корковые нефроны обладают короткой петлей, в результате чего колено петли располагается выше границы между наружной внутренней частями мозгового вещества. У всех юкстамедуллярных нефрон длинные петли проникают во внутренний отдел мозгового вещества, часто д гая верхушки сосочка. Интракортикальные нефроны могут иметь и короткую, длинную петлю. Дополнительное увеличение длины петли Генле у длиннопетл вых нефронов возникает за счет увеличения размера нисходящей тонкой части за счет наличия восходящей тонкой части. В итоге начало толстого восходящей колена в самых длинных петлях располагается выше границы между наружным 1 внутренним слоями мозгового вещества; другими словами, толстые восходящи) части петель Генле обнаруживаются только в корковой зоне и наружном мозговом слое.

Гетерогенность нефронов

Как отмечалось ранее, в двух почках у человека расположено более двух миллионов нефронов. У этих нефронов отмечаются и иные существенные анатомические, биохимические и функциональные отличия помимо тех, что описаны предыдущем разделе. Для простоты изложения, тем не менее, я буду игнорировать эти сложности, многие из которых в настоящее время еще не поняты до конца⁸.

Юкстагломерулярный аппарат

Ранее уже сообщалось о таком образовании, как mасиlа dеnsа, конечном участке восходящей толстой части петли, которая во всех нефронах располагается между афферентной и эфферентной артериолами в воротах почечного тельца соотвенного нефрона. В целом эта зона известна как Юкстагломерулярный аппарат (ЮГА) (рис. 1-7). (Не путайте термины Юкстагломерулярный аппарат и

медуллярный нефрон.) Каждый юкстагломерулярный аппарат состоит из трех типов клеток: (1) гранулярные клетки, которые представляют собой дифференцированные гладкомышечные клетки в стенках артериол, особенно афферентных артериол; (2) экстрагломерулярные мезангиальные клетки; и (3) клетки mасиlа dеnsа..

Гранулярные клетки (они так названы, потому что содержат секреторные пузырьки) — это клетки, которые секретируют гормон ренин. (Примечание редактора: автор называет ренин гормоном, хотя в действительности это фермент, участвующий в образовании ангиотензина I из ангиотензиногена, уже упоминавшегося ранее в данной главе.) Экстрагломерулярные мезангиальные клетки морфологически сходны с гломерулярными мезангиальными клетками и составляют с ними единое целое. Маси1а с1епза участвует в регуляции скорости гломеруляр-ной фильтрации и в регуляции секреции ренина (глава 2).

Иннервация почек

К почкам подходит большое количество симпатических норадренергических нервов. Последние находятся в стенках афферентных и эфферентных артериол, юкстагломерулярном аппарате и на многих участках канальца. Не выявлено сколько-нибудь значительной парасимпатической иннервации. Имеются также допамин-содержащие нервы, функциональная значимость которых остается неясной.

Введение в основные процессы мочеобразования

К трем основным процессам в почке относится гломерулярная (клубочковая) фильтрация, канальцевая реабсорбция и канальцевая секреция. В данном разделе будет представлено введение в эти процессы, а в деталях они будут обсуждены в главах 2 и 4. Имейте в виду в ходе работы над данной главой, что для мочеобразования в почке имеет значение только плазма крови; эритроциты осуществляют доставку кислорода к почкам, но не играют функциональной роли при образовании мочи.

Гломерулярная фильтрация

Образование мочи начинается с клубочковой фильтрации, т. е. переноса жидкости от гломерулярных капилляров в боуменову капсулу. Клубочковый фильтрат, т. е. жидкость в боуменовой капсуле, в норме не содержит клеток, почти лишен белка, и в нем содержится большое количество неорганических ионов и низкомолекулярных органических веществ (например, глюкоза и аминокислоты) практически в той же концентрации, что и в плазме.

Объем фильтрата, образующегося в единицу времени, обозначают как скорость клубочковой фильтрации, СКФ. У здорового молддбго мужчины скорость клубочковой фильтрации составляет невероятную величину — 180 л/сут (125 мл/мин)!^й (Эта величина не сопоставима с фильтрацией жидкости через стенки всех капилляров в организме — примерно 4 л/сут.) Значение этой огромной скорости клубочковой фильтрации весьма важно. Когда мы указываем, что средний общий объем плазмы в организме человека составляет примерно 3 л, то

это означает, что вся плазма фильтруется в почках около 60 раз в сутки. Способность почек фильтровать такой огромный объем плазмы дает возможность им экскретировать значительное количество конечных продуктов обмена веществ и очень точно регулировать элементный состав жидкостей внутренней среды организма.

Факторы, которые определяют СКФ, и их физиологическая регуляция будут описаны в главах 2 и 7.

Канальцевая реабсорбция и канальцевая секреция

Объем мочи и содержание растворенных веществ в окончательной моче, кото-рая попадает в почечную лоханку, кореннымобразом отличается от состава гло-мерулярного фильтрата. Происходит это, поскольку по мере движения фильтрата из боуменовой капсул^ через многочисленные сегменты канальца состав жидкости изменяется под влиянием двух основных процессов — канальцевой реабсорб-ции и канальцевой секреции. Все отделы канальца тесно связаны с перитубуляр-ными капиллярами, эта взаимосвязь способствует переносу веществ между плазмой перитубулярных капилляров и просветом канальца. Когда перенос вещества направлен из просвета канальца в плазму перитубулярных капилляров, этот процесс называется канальцевой реабсорбцией (также обозначаемый как абсорбция ¹⁰). Движение в противоположном направлении, т. е. из плазмы перитубулярных капилляров в просвет канальца, называется канальцевой секрецией. Последний термин не следует путать с экскрецией. Говорят что такое-то вещество было экскретировано, мы подразумеваем/что оно появляется в окончательной моче. Эти взаимоотношения показаны на рис. 1-8.

Типичные взаимоотношения между этими основными почечными процессами — гломерулярной фильтрацией, канальцевой реабсорбцией и канальцевой секрецией, представлены схематически на рис. 1-9. Плазма, содержащая три низкомолекулярных вещества X, У и Z, поступает в гломерулярные капилляры, и примерно 20 % от объема плазмы фильтруется в капсулу Боумена. Фильтрат, содержащий X, У и Z в той же концетрации, что и плазма, поступает в проксимальный извитой каналец и начинает свое движение по нему. Одновременно оставшиеся 80 % плазмы с X, Y и Z покидают гломерулярные капилляры по эфферентным артериолам и поступают в перитубулярные капилляры. Клетки каналь-цевого эпителия могут секретировать все количество вещества X, содержащееся в перитубулярных капиллярах, в просвет канальца, но не могут реабсорбировать вещество X. Таким образом, путем комбинации фильтрации и канальцевой секреции вся плазма, которая первоначально поступила в почечную артерию, очищается от вещества X, покидающего организм с мочой. Каналец может реабсорбировать вещество У и Z. Степень реабсорбции вещества У невелика, поэтому большая часть профильтровавшегося У не реабсорбируется и выводится из организма с мочой. Но для вещества Z механизм реабсорбции настолько активен, что практически все количество профильтрбвавшегося Z реабсорбируется. Отсюда процессы фильтрации и реабсорбции взаимно компенсируют Друг друга и чистый результат таков, как будто вещество Z вовсе не поступало в почку.

Как мы увидим, гораздо большее количество веществ подвергается канальцевой реабсорбции, чем канальцевой секреции. Представление о масштабах и значении канальцевой реабсорбции может быть получено из данных табл. 1-3, в кото-

рой суммированы результаты анализа небольшого количества компонентов плазмы, подвергающихся реабсорбции. Величины в табл. 1-3 типичны для организма здорового человека, который находится на усредненной диете. По крайней мере три важных вывода могут быть сделаны по материалам данной таблицы:

1. Из-за огромной скорости клубочковой фильтрации фильтруемые количе
ва веществ весьма велики, в целом они превышают массу этих веществ в
ганизме. Например, организм содержит около,40 л воды, но объем
треруемой в течение каждых суток воды составляет 180 л. Если реабсорбция воды прекратится, но фильтрация воды сохранится, то вся вода, содержащаяся в плазме, будет выведена с мочой в течение 30 мин.

2. Реабсорбция веществ, конечных продуктов обмена, таких как мочевина,
ществляется относительно не полностью, таким образом, значителы
фракции фильтруемых веществ экскретируются с мочой, как вещество
нашем гипотетическом примере.

1-3

Средние величины транспорта некоторых веществ, подвергающихся фильтрации и реабсорбции в почке

Вещество	Профильтровавщееся количество за сутки	Эксцитируемое количество	% реабсорбции
Вода, л	180	1,8	99,0
Натрий, г	630	3,2	99,5
Глюкоза, г	180	0	100
Мочевина, г	56	28	50
ТаблДЕ

3. Реабсорбция большинства «полезных» компонентов плазмы, например во- ды, электролитов и глюкозы, осуществляется относительно полно, так что количества, экскретируемые с мочой, представляют собой очень незначи- тельные фракции от фильтруемых количеств веществ.

Для каждого вещества, находящегося в плазме, реализуется конкретная ком бинация фильтрации, реабсорбции и секреции, т. е. все три процесса не обяза тельно используются по отношению к каждому веществу. Критическим фактором является то, что скорости, с которой происходят все три процесса для большинства из этих веществ, определяются физиологической регуляцией; Стимулируя изменения скорости фильтрации, реабсорбции или секреции, когда содержание организме веществ выше или ниже нормы, гомеостатические механизмы могут регулировать баланс данного вещества. Например, обсудим ситуацию, которая происходит, когда человек выпивает много воды. В течение 1-2 ч вся избыточная вода экскретируется с мочой, частью как в результате увеличения скорости клубочковой фильтрации, но в основном за счет снижения канальцевой реабсорбции воды. На этом примере видно, что почки служат эффекторным органом рефлекс который поддерживает содержание воды в организме в узком диапазоне величин.

. В заключение можно обсудить, что происходит в норме в почке с любым ществом, поставив несколько вопросов:

1. До какой степени возможна фильтрация вещества в почечном тельце?

2. Вещество реабсорбируется?

3. Оно секретируется?

4. Каковы механизмы реабсорбции или секреции?

5. Какие факторы гомеостаза регулируют процессы фильтрации, реабсорбции
или секреции, т. е. каковы способы, с помощью которых почечная экскреция вещества изменяется для поддержания баланса в организме?

6. Какие факторы, помимо патологии почки, могут нарушить баланс веществ в
организме, заставляя почки фильтровать, реабсорбировать или секретировать слишком большие или слишком малые количества вещества?

Клиницисты, конечно, могут задать еще и седьмой вопрос: Как различные виды патологии почки отражаются на транспорте веще почке и его балансе в организме в целом?

Обмен веществ в канальцах

Хотя специалист по физиологии почек традиционно считает тремя основными процессами, протекающими в почках, гломерулярную фильтрацию, канальце-вую реабсорбцию и канальцевую секрецию, четвертый процесс — обмен веществ в клетках канальцев — для некоторых веществ тоже является весьма важным фактором. Например, клетки канальцев могут экстрагировать (накапливать) органические питательные вещества из гломерулярного фильтрата или содержимого перитубулярных капилляров и метаболизировать их в соответствии с собственными потребностями клеток. В таком случае поведение клеток почек ничем не отличается от текли упгешН других клеток организма. В отличие от этого другие метаболические превращения, осуществляемые в почке, направлены не непосредственно на их питательные потребности, но в большей степени на изменение состава мочи и плазмы. Наиболее важными из перечисленных действий являются синтез аммония из глютамина и продукция бикарбоната, оба эти процесса описаны в главе 9.

Внутрипочечные химические мессенджеры

В ответ на соответствующие стимулы почки самостоятельно синтезируют значительное количество веществ, которые оказывают эффект в тканях почки как локальные химические мессенджеры, т. е. как паракринные или аутокринные агенты (другое название для обеих групп —- аутакоиды). Такими веществами, с . наиболее полно описанными функциями, являются ангиотензин II и эйкозанои-ды.

Как описано ранее в данной главе, ангиотензин II оказывает действие как гормон, когда он достигает органа-мишени, включая почки, перемещаясь по артери-альному_ч руслу. В то же время, поскольку почки продуцируют ренин и ткани почек также содержат и ангиотензин, и ангиотензин-конвертирующий фермент, то реакции, индуцируемые ангиотензином II, могут протекать в пределах тканей почек. Таким образом, на почки оказывают воздействие не только принесенный током крови ангиотензин II, но и ангиотензин II, образовавшийся внутри почек, который действует поэтому как паракринный агент.

Эйкозаноиды — это общий термин, включающий все оксигенированные метаболиты арахидоновой кислоты. Сосудистый эндотелий и эпителиальные клетки некоторых сегментов канальцев продуцируют многие простагландины, в том числе РСЕ₂и РС1₂ (простациклин), а также тромбоксан А₂ (ТХА₂) и лейкотриены.

Другие внутрипочечные паракринные агенты указаны, Эдя справки, в табл. 1-4; возможные функции некоторых из них будут даны в соответствующих главах. Заинтересованный читатель может получить дополнительную информацию при изучении рекомендуемой литературы. Здесь также уместно напомнить вам об использовании раздела цели в начале каждой главы. Вы можете заметить, что последняя цель в данной главе касается ангиотензина II и эйкозаноидов, но не других мессенджеров (табл. 1-^4); цели также укажут, какой фактический материал я рекомендую вам изучить.

1-4

Некоторые паракринные факторы, вырабатывающиеся в почке

Ангиотензин II

См. текст Эйкозаноиды

См. текст Кинины

Это общее название пептидов, которые образуются из специфических белков-предшественников плазмы — кининогенов — в результате воздействия некоторых энзимов плазмы и тканей, называемых калликреины. Специфический калликреин, который образуется исекретируется в почке (в дистальных отделах канальца), расщепляет кининоген плазмы с образованием брадикинина (обратите внимание на биохимическую близость между калликреин-кинином и системой ренин-ангиотен-зин). Брадикинин может оказывать сильноевоздействие на сосудистое русло почки (глава 2), секрецию ренина, транспорт ионов, но его конкретная физиологическая роль в почке остается неизвестна.

Допамин

В тексте уже было упомянуто, что некоторые нервы в почке способны выделять до-памин. Кроме того, допамин образуется в канальцах, он способен оказывать воздействие на сосудистое русло почки (глава 2), а также на транспорт ионов (глава 7).

Эндотелии

Этот термин обозначает семейство гомологичных пептидов, состоящих из 21 аминокислоты и широко распространенных в организме. В почке эндотелии секретируется эндотелием сосудов и клетками некоторых сегментов канальца. Он является сильнымсосудосуживающим веществом (глава 2).

Факторы роста

В почке образуется и она реагирует на локальном уровне на огромное количество факторов роста (например, инсулиноподобный фактор роста 1). Эти мессенджеры ответственны за увеличение размеров почки и ее развитие, что происходит в самых разнообразныхситуациях, в том числе в ходе эмбриогенеза и компенсаторной гипертрофии почки — ускорения роста почки, которое возникает при утрате части почки или одной почки целиком. Они также способны оказывать воздействие и на другие аспекты ее деятельности.

Аденозин

Этот метаболит, который образуется в клетках канальцев почки и, возможно, и в других клетках почки, участвует в регуляции скорости фильтрации в почечном тельце, а также регуляции секреции ренина (глава 2).

Эндотелнальный релаксирующий фактор (ЭРФ)

В сосудистом эндотелии почки, как и во многих других тканях и органах, образуется ЭРФ; в настоящее время известно, что биохимически он является окисью азота и

оказывает сосудорасширяющее действие на самые разные участки сосудистого русла организма, в томчисле и в почках (глава 2).

Цитокины

Лимфоциты и макрофаги, находясь в сосудистом русло почек, так же как и в других частях организма, секретируют огромный набор тех же самых цитокинов (например, интерлейкин 1). Они не только опосредуют иммунные функции внутри почки, но в нормальныхфизиологических условиях могут также оказывать воздействие на сосудистое русло почки и канальцы.

Табл.1-4

Методы, применяемые в изучении физиологии почек

Вследствие ограниченного охвата проблемы и сформулированных целей, в этой книге мало внимания уделено обсуждению методов, которые используются при изучении физиологии почек. Только метод, известный под названием клиренс, до некоторой степени описан (в главе 3), поскольку он имеет очень широкое клиническое применение. Другой важнейшей методикой физиолога, изучающего почки, является микропункция, введение микропипетки в просвет сегмента неф-рона для получения жидкости на анализ и для измерения величины давления, а также с целью перфузии канальцев и для выполнения других манипуляций на отдельных нефронах т зйи. Третьей методикой является перфузия изолированных сегментов нефрона т УЙГО.

В дополнение к методам клиренса, микропункции и перфузии изолированного канальца разработано множество других полезных методик, включая методы молекулярной биологии. Заинтересованный читатель может ознакомиться с рекомендуемой по этим проблемам литературой.

Вопросы для изучения: 1—4.

Примечания

1. Почки не являются главным регулирующим органом для всех жизненно необходимых неорганических веществ. В частности, баланс в организме многих микроэлементов, таких как цинк или железо, осуществляется в основном за счет регуляций их всасывания из пищеварительного тракта или регуляции секреции с желчью. Такое утверждение в значительной степени верно для кальция. Тем не менее даже указанные элементы в некоторой степени экскретируются почками, что может являться важной причиной нарушения их баланса в организме при различных заболеваниях.

2 Вероятно, что сенсором содержания кислорода в интерстициальных клетках является способный к быстрому превращению гемсодержащий белок, чья конформация изменяется, когда к нему присоединяется кислород.

3 Биохимия ренин-ангиотензиновой системы в действительности гораздо более сложно устроена, чем это представлено на рис. 1-1 и описано в тексте. Вот некоторые из наиболее важных дополнительных сведений: (1) Примерно половина всего ренина в плазме находится в неактивной форме проренина, первоначально синтезируемой в почке, и, возможно, что этот белок может активироваться и превращаться в ренин энзимами в различных тканях; (2) возникают клинически значимые ситуации, когда отмечается изменение концентрации ангиотензиногена или ангиотензин-конвертирующего фермента, в результате чего может существенно увеличиться или уменьшиться образование ангиотензина II при любой данной концентрации ренина в плазме (например, оральные контрацептивы могут вызвать существенное увеличение содержания в плазме ангиотензиногена, в то время как при патологии легких может уменьшиться активность ангиотензин-конвертирующего фермента в капиллярах легких); и (3) в некоторых тканях существует энзим, который расщепляет ангиотензин II с образованием гептапептида, известного под названием ангио-тедзин III, который также биологически активен, хотя его относительная значимость в сравнении с ангиотензином II, возможно, меньше.

4 Строго говоря, последние участки канальца, система собирательных трубок не являются частью нефрона, но с целью некоторого упрощения физиолог, занимающийся почками, обычно игнорирует этот факт, и мы будем придерживаться этой линии.

5 Гломерулярная базальная мембрана образована за счет слияния в ходе развития базальных мембран капилляров и клеток эпителия. Данный факт имеет отношение к определенным формам патологии почек.

6 Для любого, кто желает прочитать специальную литературу о физиологии почек, еще несколько полезных слов можно высказать по поводу терминологии. В этой книге нашла отражение недавняя попытка стандартизировать термины для сегментов канальцев (см. Кпг и'Вапкп- в рекомендуемой литературе); рекомендуется использовать слова проксимальный каналец и система собирательных трубок. В то же время Кпг апЫ Вапк1г рекомендовали термин промежуточный каналец отнести и к нисходящей и к восходящей тонкой части петли Генле, а термин дистальный каналец — для комбинации толстой восходящей части петли Генле и дистального извитого канальца. Эти две рекомендации не восприняты большинством физиологов, изучающих почки, и не использованы в данной книге. Более того, термин дистальный каналец частично скомпрометирован в литературе, как в прошлом, так и в настоящем: анатомы использовали его, как указано в вышеупомянутой рекомендации, но для физиологов это указывало на ту часть канальца, которая отходит из области таси!а о*еп8а к первому соединению с другим канальцем. Таким образом, сюда включены: дистальный извитой каналец, связующий каналец и начальная часть собирательной трубки; при таком использовании термина дистальный извитой каналец назывался ранним дистальным канальцем, а другие два сегмента — поздний дистальный каналец. Чтобы избежать смешения понятий, я решил не использовать термин дистальный каналец вообще в этой книге.

⁷ Другой особенностью сегментов, расположенных после толстой восходящей части, является наличие переходных зон, где сегмент — специфические типы клеток смежных сегментов в некоторой степени перемешиваются, так что точное указание на расположение начала и конца сегментов становится проблематичным.

8 Фактически термин гетерогенность нефронов имеет два разных значения, первый — это тот, что приведен в тексте, и второй — определяющий разницу между различными ка-нальцевыми сегментами в одном нефроне (см. НеЬех! и ЗапсЬ с соавт. в рекомендуемой литературе. Анализ отдельных сегментов нефрона).

9 Эта величина несколько меньше у женщин и снижается с возрастом у представителей обоих полов из-за уменьшения, числа функционирующих нефронов.

10 Термин абсорбция стал использоваться несколько позже и действительно является более точным, поскольку реабсорбция означает «всасывание вновь», что дезориентирует. В то же время мы решили все же использовать термин реабсорбция, поскольку это оригинальный, устоявшийся со временем термин и из приведенных выше двух обычно используется он.