Осмотическое разведение и концентрирование мочи

23 Августа в 11:27 4674 0


Осморегулирующая функция почки обеспечивает постоянство концентрации осмотически активных веществ в крови. Состояние этой функции имеет важное значение для клинициста, поскольку концентрирование мочи требует участия почти всех элементов почки — сосудистой системы, почечных канальцев, интерстиция. Еще за много лет до того, как были раскрыты физиологические механизмы этой стороны деятельности почки, в клинике получили распространение тесты на разведение и концентрирование мочи, среди которых до наших дней сохранили значение проба Зимницкого и проба Фольгарда. 

В зависимости от состояния водного баланса почки могут выделять гипотоническую, очень разведенную или осмотически концентрированную мочу. В этом процессе участвуют все отделы канальцев и сосуды мозгового вещества почки, которые функционируют как противоточная поворотная множительная система [Иванова Л. Н., 1978; Stephenson I., 1978]. Сущность деятельности этой системы заключается в следующем. 

Как отмечалось выше, к концу проксимального канальца у здорового человека реабсорбируется около 2/3 ультрафильтрата. Оставшаяся в канальцах жидкость остается изоосмотичной плазме крови, хотя и отличается от нее по составу вследствие реабсорбции веществ в проксимальном канальце (рис. 1). Далее жидкость переходит из коркового слоя в мозговое вещество почки, в нисходящие тонкие отделы петли Генле, движется до вершины почечного сосочка, где каналец, подобно шпильке, изгибается на 180° и моча переходит в тонкий восходящий отдел петли, расположенный параллельно ее нисходящему отделу, но в нем жидкость течет в направлении от вершины сосочка к коре почки (рис. 1). 

Схема процесса осмотического разведения мочи.
Рис. 1. Схема процесса осмотического разведения мочи.

Функциональное назначение различных отделов петли Генле неодинаково. Когда жидкость из проксимального канальца поступает в тонкий нисходящий отдел этой петли, она попадает в зону почки, в интерстициальной ткани которой концентрация осмотически активных веществ выше, чем в коре почки. Это повышение осмолярной концентрации в наружной зоне мозгового вещества обусловлено деятельностью клеток толстого восходящего отдела петли Генле: его клетки реабсорбируют хлориды и натрий без воды, поскольку стенка нефрона в этом отделе не пропускает воду. Нисходящие отделы петли Генле проницаемы для воды, она переходит из просвета канальца в окружающую межуточную ткань по осмотическому градиенту. 

Содержимое тонкого отдела петли становится более концентрированным, так как по градиенту всасывается вода, а осмотически активные вещества остаются в просвете канальца. Чем дальше от коры по продольной оси мозгового вещества исследуется жидкость в нисходящем колене петли, тем выше становится ее осмолярная концентрация. Таким образом, в соседних участках нисходящего отдела петли имеется лишь небольшое нарастание осмотического давления, но по длиннику мозгового слоя осмотическая концентрация в почке человека нарастает, постепенно повышаясь от 300 почти до 1400—1450 мосмоль/кг Н2О при дегидратации, а при избытке воды в организме составляет около 450—500 мосмоль/кг Н2О. 

На вершине петли Генле в ней в несколько раз возрастает осмотическая концентрация и значительно уменьшается объем жидкости. При дальнейшем движении жидкость проходит по водонепроницаемому восходящему отделу петли Генле и дистальному канальцу. В этих отделах продолжается реабсорбция хлоридов и натрия, а вода остается в просвете. В дистальный извитой каналец при водном диурезе и антидиурезе поступает гипотоническая жидкость, в которой концентрация осмотически активных веществ менее 200 мосмоль/кг Н2О. При избытке воды и организме в крови отсутствует АДГ, стенка собирательных трубок остается водонепроницаемой, ее клетки всасывают соли натрия. Почки выделяют большие объемы гипотонической мочи и низкой концентрацией солей. 

При дефиците воды в организме происходит секреция АДГ, увеличивается проницаемость собирательных трубок для воды. Это создает условия для реабсорбции воды по осмотическому градиенту, и она уравновешивается с осмотической концентрацией окружающей тканевой жидкости. При протекании мочи по собирательным трубкам в мозговом веществе продолжается ее концентрирование. Так как все выше становится осмолярность окружающего собирательные трубки интерстиция, из просвета всасывается вода, в конечном счете образуется и выделяется гиперосмотическая моча. Осмотическое давление в ней так же высоко, как в интерстициальной жидкости на вершине почечной пирамиды, у человека оно может достигать 1400—1450 мосмоль/ /кг Н2О. 

Исследование механизма осмотического концентрирования мочи показало, что, помимо солей натрия, особую роль в нем играет мочевина. В отличие от наружной зоны мозгового вещества, где повышение осмолярности обусловлено главным образом накоплением солей натрия, во внутреннем мозговом веществе наряду с солями натрия ведущее значение имеет мочевина. К концу проксимального канальца реабсорбируется около половины профильтровавшейся мочевины. 

В мозговом веществе почки функционирует специальная система, обеспечивающая кругооборот мочевины и ее удержание в почке. Центральную роль в этом процессе играет неодинаковая проницаемость различных канальцев для мочевины и особенно способность АДГ увеличивать проницаемость для мочевины стенки только собирательных трубок, расположенных во внутреннем мозговом веществе почки. Вследствие реабсорбции воды в вышележащих отделах собирательных трубок в их просвете повышается концентрация мочевины, но она не может выйти из канальца. 

Когда моча достигает того участка собирательных трубок, где АДГ увеличивает проницаемость и для воды, и для мочевины (зона внутреннего слоя мозгового вещества), большие количества обоих веществ реабсорбируются в мозговое вещество. Мочевина увеличивает осмолярную концентрацию в интерстиции мозгового вещества, создавая условия для реабсорбции дополнительных количеств воды. Войдя в ткань мозгового вещества, мочевина диффундирует в просвет тонкого восходящего отдела петли Генле и движется по канальцу. 

Общее количество входящей в просвет нефрона мочевины настолько значительно, что при антидиурезе в дистальный извитой каналец поступает больше мочевины, чем профильтровалось в клубочках. Эта мочевина снова реабсорбируется под влиянием АДГ в собирательных трубках, что и обеспечивает непрестанный кругооборот мочевины в почке и объясняет ее важную роль в процессе осмотического концентрирования мочи. 

Приведенные данные позволяют понять давно известный в клинике факт, что очищение мочевины почкой зависит от величины диуреза — оно меньше при низком диурезе и значительно возрастает при увеличении мочеотделения, достигая 2/3 одновременно измеряемого очищения от креатинина или инулина при водном диурезе. Малое мочеотделение обычно обусловлено значительной концентрацией крови АДГ, а тем самым большой реабсорбцией в канальцах воды и мочевины; обратные отношения имеются при большой скорости диуреза, ко¬да нет АДГ. 


Нарушение процесса осмотического концентрирования может быть обусловлено изменением работы любого элемента, описанного выше. Клиницисту важно иметь представление об особенностях работы почки при некоторых патологических состояниях. Это позволяет глубже оценить роль основных элементов концентрирования мочи и может быть полезным при выяснении причин полиурии и нарушения концентрационной способности почки [Goldberger Е., 1975; Leaf A., Cotran R., 1976]. 

Изменение способности почки к осмотическому разведению и концентрированию мочи может быть обусловлено экстраренальными факторами либо процессами, происходящими в почке. В настоящее время описаны случаи нарушения функции осморецепторов (рис. 2), когда почки и при дегидратации не концентрировали мочу, но в отличие от истинного несахарного диабета в данном случае нейрогипофиз секретиравал АДГ после инъекции никотина. Полиурия при нормальном состоянии осморегуляторов может быть обусловлена повышенной возбудимостью центра жажды, вызывающей увеличенное потребление воды при более низкой осмоляльности плазмы крови, чем у здорового человека. В этих случаях осмоляльность крови будет ниже, чем в норме — 269 мосмоль/кг Н2О, в то время как при несахарном диабете она выше, чем в норме (280—293 мосмоль/кг), и составляет около 295 мосмоль/кг Н2О. Во всех этих случаях реакция почки на инъекцию питуитрина остается нормальной, свидетельствуя об экстраренальных нарушениях регуляции водного обмена. 

Схема осморегулирующего рефлекса и возможные места (указаны широкими стрелками) его нарушения при различных патологических состояниях (в рамках).
Рис. 2. Схема осморегулирующего рефлекса и возможные места (указаны широкими стрелками) его нарушения при различных патологических состояниях (в рамках).

Значительное снижение КФ и почечного кровотока независимо от его причины приводит к ослаблению концентрационной функция из-за недостаточной доставки осмотически активных веществ и нарушения нормального уровня движения жидкости. Большое значение имеет и достаточное кровоснабжение мозгового вещества почки (рис. 3). При серповидноклеточной анемии нарушение концентрационной способности почки связано с тем, что патологически измененные эритроциты, когда они входят с током крови в прямые сосуды мозгового вещества, резко изменяют свою форму, соприкасаясь с гипертонической средой. Это уменьшает кровоток в узких сосудах мозгового слоя, ишемия только этой зоны снижает в ней накопление натрия, хлора, мочевины, в конечном счете страдает концентрирование.

После обменного переливания крови концентрационная способность восстанавливается до нормы. Другим примером может служить питрессин-резистентный ноктуральный нефрогенный несахарный диабет, описанный при пароксизмальной гипертензии. Он обусловлен усилением кровотока по прямым сосудам с вымыванием осмотически активных веществ из мозгового вещества в период пароксизмальной гипертензии. 

Схема возможных нарушений концентрирующей системы почек [Наточин Ю. В., 1975]. 1 — корковое вещество; 2 — внешний слой наружной зоны мозгового вещества почки; 3 — внутренний слой; 4 — внутреннее мозговое вещество.
Рис. 3. Схема возможных нарушений концентрирующей системы почек [Наточин Ю. В., 1975]. 1 — корковое вещество; 2 — внешний слой наружной зоны мозгового вещества почки; 3 — внутренний слой; 4 — внутреннее мозговое вещество.

Процесс осмотического концентрирования представляет собой совокупную работу всех составляющих почку элементов. Для эффективного концентрирования важное значение имеет должное количество функционирующих нефронов, их тесная связь друг с другом (расстояние между ними, иначе нарушится деятельность противоточной системы), нормальные размеры отдельных сегментов нефронов. Снижение концентрационной способности при ХПН, в частности, зависит от резкого уменьшения количества функционирующих нефронов и увеличения расстояния между ними. Любые факторы, нарушающие соотношение между структурами мозгового слоя почки, приводят к снижению осмотического концентрирования. Это может наблюдаться, например, при поликистозе или поражении мозгового вещества, амилоидом. 

Значительное снижение реабсорбции жидкости в проксимальном канальце вызывает вымывание градиента осмотически активных веществ из петли Генле. Это происходит при врожденном дефекте нефрона — укороченном проксимальном канальце, осмотическом диурезе любой этиологии (сахарный диабет, ХПН, вливание маннита и других осмотических диуретиков). Активный транспорт солей клетками толстого восходящего отдела петли Генле нарушается при гипокалиемии из-за ухудшения работы ионных насосов. Гиперкальциемия и избыток кальция в клетке снижают накопление натрия, угнетая выработку энергии для активного транспорта. Нарушение регуляторных влияний на клетку нефрона изменяет концентрационную способность. Это бывает при гипокортицизме, гипопитуитаризме и гипотиреоидизме.

Изменение ионного состава внутренней среды воздействует на реакцию клеток собирательных трубок на АДГ. Взаимодействие гормона с клеткой ослабевает при гиперкальциемии, дефицит калия в организме сопровождается нарушением внутриклеточных процессов, активируемых АДГ и происходящих после образования цАМФ (рис. 4). Различные фармакологические средства, применяемые в клинике, могут вмешиваться в биохимические процессы, участвующие в осмотическом концентрировании. Среди них можно упомянуть анальгетики, некоторые диуретики, винкристин и др. 

Действие различных факторов, уменьшающих реакцию клетки АДГ.
Рис. 4. Действие различных факторов, уменьшающих реакцию клетки АДГ.

Нельзя не учитывать и питания, в котором должно быть достаточное количество не только солей, но и белка. При потреблении пищи, содержащей мало белка образуется недостаточное количество мочевины и из-за этого не создается достаточного градиента в мозговом слое почки. Все сказанное должно помочь представить целостный процесс осмотического концентрирования и лечь в основу последующего анализа причин нарушения одной из основных функций почки, связанных с ее участием в водно-солевом обмене и столь существенных в клинике для характеристики функционального состояния почки.

Клиническая нефрология
под ред. Е.М. Тареева
Похожие статьи
  • 22.08.2013 10779 21
    Строение и функция нефрона: сосудистый клубочек

    Особенности и специфика функций почек объясняются своеобразием специализации их структуры. Функциональная морфология почек изучается на разных структурных уровнях - от макромолекулярного и ультраструктурного до органного и системного.

    Разное в урологии
  • 22.08.2013 10424 7
    Строение и функция нефрона: почечные канальцы

    Канальцевую часть нефрона принято делить на четыре отдела: 1) главный (проксимальный); 2) тонкий сегмент петли Генле; 3) дистальный; 4) собирательные трубки [Bargmann W., 1978]. Главный (проксимальный) отдел состоит из извилистой и прямой частей. Клетки извитой части имеют более сложное строение, че...

    Разное в урологии
  • 26.08.2013 6819 5
    Метаболическая функция почки

    Важной стороной функции почки, которая раньше неодооценивалась, является ее участие в гомеостазе белков, углеводов и липидов. Участие почки в метаболизме органических веществ отнюдь не ограничено способностью к реабсорбции этих соединений или экскреции их избытка.

    Разное в урологии
показать еще
 
Урология