Регуляция водно-молевого обмена

20 Ноября в 10:18 2199 0


Регуляция водного и солевого баланса организма обеспечивается динамичностью процессов выведения и поступления в организм воды и электролитов, что реализуется выделительной функцией почек при участии нервно-рефлекторных механизмов и гормональных факторов. 

Роль почек в регуляции водного и солевого баланса связана с ультрафильтрацией в клубочках и процессами реабсорбции и секреции при канальцевом аппарате нефрона. 

Объемная фильтрация в клубочках зависит от количества функционирующих клубочков и фильтрационного давления, которое обусловлено разностью гидростатического, онкотического и внутрипочечного давления. Через почечный клубочек фильтруется до 150—200 л жидкости за сутки, а выделяется — 1,5—2 л. Остальное количество жидкости реабсорбируется в почечных канальцах. В течение суток фильтруется через клубочки 500—100 г натрия хлорида, а выделяется 1 % от профильтрованного, т. е. 5—10 г хлорида натрия. Остальное количество хлорида натрия реабсорбируется в канальцах. 

В проксимальном канальце за счет ферментных систем, локализующихся в эпителиальных клетках, реабсорбируется белок, глюкоза, фосфаты, хлориды, аминокислоты, 80% профильтровавшегося через клубочек натрия, 5/6 клубочкового фильтрата жидкости и другие вещества по градиенту концентрации. 

Реабсорбция натрия в проксимальном канальце — процесс активный. Вода из проксимального канальца в перитубулярное пространство следует пассивно за натрием и другими осмотически активными веществами. Концентрация проксимальной мочи не изменяется, она остается изоосмотичной по отношению к плазме крови, так как в канальце задерживается вода в количестве, адекватном нереабсорбированным веществам. 

В дистальном отделе нефрона, в состав которого входит восходящая часть петли Генле, дистальный извитой каналец, связывающий отдел и собирательные трубки, происходят избирательные процессы, направленные на поддержание постоянства внутренней среды. Этот отдел нефрона способен противостоять осмотическим силам и отделять воду от растворенных в ней веществ. Движение воды здесь происходит также пассивно, но моча может подвергаться и разведению и концентрированию. Пройдя через собирательные трубки, она уже не обязательно изотонична плазме. В дистальном отделе реабсорбция воды является тем процессом, который обеспечивает поддержание осмотического равновесия жидкостей тела. Если проксимальная реабсорбция носит название обязательной, так как вода всегда следует за реабсорбирующимися веществами в эквивалентных количествах, то дистальная реабсорбция считается факультативной. 

Дистальная реабсорбция воды, как и проксимальная, не является активным процессом, в отличие от чего транспорт натрия в кровь в проксимальном и дистальном канальцах — процесс активный. В последнем значительную роль играет обмен натрия на калий, аммоний (аммониогенез) и катионы водорода (ацидогенез). Эта специализированная функция дистального отдела канальцев обеспечивается высокой активностью гидролитических, гликолитических ферментов цикла Кребса. Факультативная (дистальная) реабсорбция воды и натрия, а также секреция калия регулируются гормонами задней доли гипофиза (антидиуретический гормон), надпочечников (альдостерон) и биологически активными веществами, выделяемыми почками (ренин и простагландины). 

Дистальная реабсорбция воды определяется действием антидиуретического гормона нейрогипофиза (АДГ). Несмотря на то, что реабсорбцию воды принято считать процессом пассивным, действие АДГ направлено на ткани дистального канальца и собирательных трубок. Под влиянием АДГ из эпителия собирательных трубок и отчасти дистальных канальцев секретируется фермент гиалуронидаза. Гиалуронидаза обеспечивает деполяризацию мукополисахаридов — гиалуроновой кислоты (межклеточное пространство теряет герметичность) в межклеточном веществе пирамид, в базальных мембранах собирательных трубок. В результате увеличивается проницаемость для воды тканевых структур между эпителиальными клетками собирательных трубок. Образуются как бы «поры», через которые вода покидает канальцы, уходит в интерстиций пирамид, откуда уносится кровеносными сосудами. 

Показано, что помимо увеличения гиалуронидазной активности, в стенке канальцев стимулируется аденилатциклаза. Она катализирует превращение АТФ в аденозин-3,5 — циклический монофосфат и этим увеличивает проницаемость для воды стенки собирательной трубки. Однако известно, что клеточное действие АДГ нивелируется действием медулярного интерстиция. Когда осмолярность его повышается, ингибируется скорость образования аденозин-3,5 — циклического монофосфата и тормозится проницаемость для воды стенки собирательной трубки. При блокаде АДГ, когда снижается осмолярность медулярного интерстиция, создаются условия, облегчающие действие АДГ.

Предполагается, что побочный эффект связан с антагонистическими отношениями между АДГ и простагландинами. Простагландин E1 подавляет активность аденилатциклазы. Следует отметить, что гомеостатический уровень АДГ регулируется ферментативной функцией печени путем инактивирования избыточного количества АДГ. 

Реабсорбция натрия — это активный процесс, сопровождающийся затратой энергии. Важная роль в переносе ионов натрия отводится альдостерону — гормону коры надпочечников. Проникнув в клетку, альдостерон соединяется с белком-рецептором (альдостерон-связывающим белком, который обнаруживается в ядерных фракциях гомогенатов почек). 

Образование комплекса альдостерон-белок определяет дальнейшее влияние гормона на транспорт натрия. На этом этапе эффект альдостерона блокируется спиролактонами (альдактон, верошпирон) и другими стероидами. Комплекс альдостерон-белок стимулирует в клетке ДНК-синтез РНК. В рибосомах синтезируется одновременно новый белок, определяющий активацию транспорта натрия. Образующийся под влиянием альдостерона белок «пермиаза» участвует в транспорте натрия через апикальную поверхность клеточных мембран. 

Согласно другой точке зрения, синтез нового белка нужен для того, чтобы снабдить транспорт натрия энергией и стимулировать процессы, которые обеспечивают усиленное использование субстрата окислительного метаболизма. Альдостерон повышает активность ферментов цикла трикарбоновых кислот, в ходе превращения которых освобождается энергия, необходимая для транспорта натрия. Продукция альдостерона увеличивается при нагрузке калием и недостаточном введении натрия при дефиците калия. Секреция его стимулируется ренином через ангиотензиноген. Избыточное количество секретирующегося надпочечником альдостерона инактивируется и, следовательно, удаляется с помощью ферментативной функции печени (стероидная гидрогеназа). Уровень АДГ и альдостерона в крови поддерживается нервно-рефлекторными механизмами. 

Пусковым механизмом рефлекторной секреции альдостерона является гиповолемия — уменьшение ОЦК. Вследствие гиповолемии происходит возбуждение объемных рецепторов (интерорецепторов) правого предсердия и синокаротидного синуса, в крупных венах вблизи сердца, а также вне сосудов в полости черепа. Импульс, идущий от объемных рецепторов, достигает гипоталамической, комиссуральнопинеальной области и вызывает там выделение нейрогуморагломерулотропина, стимулирующего секрецию альдостерона. Выход альдостерона усиливает активную реабсорбцию натрия в почках, что сопровождается увеличением пассивной реабсорбции жидкости. Как только количество воды увеличивается, подавляется секреция альдостерона через рецепторы левого предсердия и возникает обратный эффект на реабсорбцию натрия. 

Основным пусковым моментом секреции АДГ является гипернатриемия. Под ее влиянием возбуждаются осморецепторы (ядра гипоталамуса, печень, легкие). Импульс от них идет в супраоптические ядра гипоталамуса. Образующийся в ядрах гипоталамуса АДГ скапливается в гипофизе. Помимо осморецепции в регуляции образования АДГ принимают участие рецепторы объема, например, импульсы с рецепторов левого предсердия. Секрецию АДГ усиливают болевое раздражение, страх, испуг, мышечная работа, наркотики, ацетилхолин. Кровопотеря, изоосмотическое сгущение крови, алкоголь угнетают ее. 


Таким образом, регуляция водно-солевого баланса определяется соотношением действия альдостерона и антидиуретического гормона. Высоким натрийуретическим действием обладает медулин-простагландин. На реабсорбцию натрия и хлоридов оказывает конкурентное действие кальций. 

По некоторым данным, транспорт натрия из канальцев почек зависит от электрохимического потенциала. Апикальная мембрана клетки проксимального канальца обладает высокой проницаемостью для натрия, заряженного положительно, в то время как клетка канальца, обращенная в его полость, оказывается заряженной отрицательно. Между внутриканальцевым и перитубулярным пространствами создается разность потенциалов всего 20 мВ и натрий пассивно проходит по электрохимическому градиенту. При выходе из стенки натрий активно выделяется при помощи натрий-калиевого насоса. 

Клетки дистального канальца обладают более высокой сопротивляемостью для пассивного движения ионов натрия, так как между перитубулярным и внутриканальцевым пространствами создается разность потенциалов в 60 мВ. Вследствие этого транспорт натрия, реабсорбирующегося против высокого градиента концентрации, ограничен. 

Ионный насос, локализованный в мембране клетки со стороны околоканальцевой жидкости, обеспечивает выделение натрия из клетки в эту жидкость и поступление в клетку. Весь этот процесс требует непрерывного энергетического обеспечения. Отсюда понятно, что наиболее значительные энергетические траты происходят в клетках, переносящих ион натрия в дистальных канальцах, именно поэтому здесь и происходит интенсивный окислительный обмен, отмечается высокая активность сукцинатдегидрогеназы и альфа-кетоглутаратдегидрогеназы, натрий-калиевой АТФ-азы и т. д., обеспечивающих энергообразование. 

В последние годы установлено, что в миокарде предсердий, особенно правого, вырабатывается предсердный натрийуретический гормон — атриопептид. Гормон накапливается в специфических гранулах цитоплазмы, и его продукция увеличивается при растяжении предсердий, увеличении объема крови, повышении уровня натрия, ацетилхолина, адреналина и вазопрессина. Оказалось, что атриопептид обладает выраженной натрий-уретической активностью. Почечные эффекты натриопептида проявляются в увеличении клубочковой фильтрации и подавлении реабсорбции воды; повышенной экскреции натрия (до 90 раз) и хлора (до 50 раз) из-за подавления реабсорбции натрия и хлора. Гормон оказался эффективнее фуросемида в 100 раз. Атриопептид подавляет секрецию ренина, устраняет эффекты ангиотензина и альдостерона, т. е. является полным антагонистом ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. 

Сердечно-сосудистые эффекты атриопептида заключаются в расслаблении гладкой мускулатуры сосудов, вазодилатации и снижении артериального давления. Гормон повышает проницаемость кровеносных сосудов и увеличивает транспорт воды из крови в тканевую жидкость, расслабляет гладкую мускулатуру кишечника, регулирует величину внутриглазного давления. Использование атриопептида в клинике открывает широкие перспективы в лечении сердечно-сосудистых заболеваний. 

Система регуляции водно-солевого гомеостаза представляет собой совокупность осморегулирующих рефлексов с единым вегетативным центром в гипоталамусе и широко представленным во многих органах и тканях афферентным звеном — осморецепторами (Я. Д. Финкинштейн, 1983). 

Как показали наши последние данные, в процессе поддержания водно-солевого обмена в организме млекопитающих большую роль играют легкие, причем механизмы, обеспечивающие перемещение ионов и воды оказались весьма сходными с почечными. Легочные механизмы эволюционно сформировались, по-видимому, в связи с выходом жизни на сушу и опасностью высыхания альвеол, которые непосредственно соприкасаются с атмосферой. 

Система поддержания водно-солевого обмена в легких представлена также высшим вегетативным центром в гипоталамусе, который обеспечивает перестройку функционального состояния гипоталамо-гипофизарной системы и, соответственно, гормонального фона во всем организме, и в продолговатом мозге — дорсальными ядрами блуждающих нервов и прилежащими к ним нервными образованиями. 

Афферентным звеном этой системы являются, наряду с осморецепторами легочных сосудов, специфические рецепторы (J-рецепторы), реагирующие на изменение воды в интерстициальном пространстве. В настоящее время накопилось достаточно убедительных данных о наличии в мозге собственной ренин-ангиотензиновой системы, не связанной с функцией почечной РАС. Чаще в литературе ее называют «ангиотензинобразующая система» (АОС) мозга. Наблюдаемые у животных реакции при введении ангиотензина-II (AT-II) в мозг, такие как повышение артериального давления, активация питьевого поведения, стимуляция секреции вазопрессина, позволяют говорить о причастности АОС к осморегулирующей системе организма. 

Наряду с тем, что находящийся в кровотоке AT-II легко проникает в области мозга, имеющие отношение к регуляции осмотического гомеостаза (гипоталамус, гипофиз, субфорникальный орган, голубое место, серый бугор, область «задвижки» и др.), имеются данные, подтверждающие мозговое происхождение ренина и АТ-II. На нейронах различных отделов мозга обнаружены соответствующие рецепторы. 

При выключении АОС ингибиторами уменьшается жажда, снижается артериальное давление и уровень вазопрессина. В зонах мозга, не имеющих собственного гематоэнцефалического барьера (гипофиз, эпифиз, некоторые отделы гипоталамуса, продолговатого мозга и др.), складываются сложные взаимоотношения между собственной АОС и почечной РАС. Эти вопросы требуют дальнейшего изучения. 

Таким образом, АОС мозга можно рассматривать как одно (но не единственное) из параллельных звеньев многофакторной системы поддержания водно-солевого гомеостаза организма. 

Появились сообщения о том, что субкомиссуральный орган (СКО) может влиять на водно-солевой обмен в организме. СКО представляет собой участок специализированной эпендимы, обладающей эндокринной функцией и расположенной под задней спайкой мозга в месте перехода 3 желудочка в Сильвиев водопровод. СКО морфологически связан с эпифизом. Показано, что изъятие СКО путем электрокоагуляции настолько подавляло водное потребление, что животные погибали. Напротив, электрораздражение СКО вызывало усиленное потребление воды. Механизм регуляции водно-солевого обмена и роль в этой регуляции СКО не выяснены. Предположения о возможной выработке СКО адреногломерулотропина еще не нашли подтверждения.

Различные сдвиги в водно-солевом обмене наблюдаются в реанимационной, хирургической, акушерской, педиатрической и другой практике. Нередко нарушения гидро-ионного равновесия приобретают ведущее значение в патогенезе заболевания, значительно усугубляя его тяжесть и прогноз. Значение механизмов функционирования систем поддержания водно-солевого гомеостаза в организме — ключ к целенаправленной терапии.

Лысенков С.П., Мясникова В.В., Пономарев В.В.
Неотложные состояния и анестезия в акушерстве. Клиническая патофизиология и фармакотерапия
Похожие статьи
  • 20.11.2013 20794 28
    Осмолярность

    Под осмолярностью понимают количество частиц в 1 кг воды (моляльность раствора — это число молей в 1 л воды). Осмотическая активность (молярность) является важной характеристикой водного пространства. Осмолярность определяет обмен жидкости между сосудом и тканью, поэтому ее изменения метут сущ...

    Физиология беременности
  • 20.11.2013 13351 7
    Ацидоз и алкалоз

    Ацидозом называется такое нарушение кислотно-основной системы, при котором в крови появляется относительный или абсолютный избыток кислот. Алкалоз — характеризуется абсолютным или относительным увеличением оснований в крови. Компенсированный ацидоз и алкалоз — это такое состояние, когда изменя...

    Физиология беременности
  • 19.11.2013 9927 7
    Функциональный мониторинг системы кровообращения

    Наиболее распространенный способ контроля за гемодинамикой — это аускультативный метод Рива-Роччи с использованием звуков Короткова, однако он требует для исключения ошибок выполнения ряда условий. Так, измерять АД у беременных следует в положении на левом боку при расположении манжеты на лево...

    Физиология беременности
показать еще
 
Акушерство и гинекология