Физиология мочевыделительной системы

Почка - главный орган выведения. С его помощью из организма удаляется до 90% чужеродных веществ, продукты метаболизма, а также вода и электролиты. Основной структурной и функциональной единицей почки является нефрон (рис.

Нефрон начинается с клубочка (1), где осуществляется процесс фильтрации приходящей по почечным сосудам крови. За сутки фильтруется порядка 150-180 л жидкости, однако выделяется всего 1,5-1,8 л (т.е. примерно 1% от профильтровавшегося количества), а остальной фильтрат подвергается реабсорбции (обратному всасыванию). Основными движущими силами фильтрации являются сила сердечного выброса, тонус приводящей почечной артерии, давление, создаваемое в капсуле Шумлянского-Боумена и реологические свойства крови (в первую очередь - ее вязкость). Еще одним важным процессом, обеспечивающим функционирование нефрона, является канальцевая секреция. Ее суть заключается в том, что некоторые вещества, не способные фильтроваться (например, крупномолекулярные соединения), из крови, минуя клубочек, попадают непосредственно в просвет

проксимального канальца.

Первичная моча попадает в проксимальный каналец (3), где начинается реабсорбция электролитов и воды. Подчеркнем, что все механизмы обратного всасывания, по сути, подчинены достижению важнейшей для организма цели - реабсорбции ионов натрия. Как известно, прародители всех современных высших животных в ходе эволюции когда-то «вышли» из моря, вследствие чего плазма крови человека по своему составу во многом схожа с морской водой, содержащей значительное количество соли.

В проксимальных канальцах путем пассивной диффузии (т.е. по градиенту концентрации) всасывается обратно в кровь примерно 75% профильтровавшегося натрия, который создает осмотический градиент и тянет за собой воду.

К концу проксимального канальца концентрация натрия в не- фроне и кровеносных сосудах выравнивается, что делает невозможным его дальнейшее пассивное всасывание. С этого момента натрий может реабсорбироваться только путем активного транспорта при помощи специфических переносчиков. Первым к решению этой задачи в конце проксимальных канальцев приступает так называемый NaVIT-обменник. Он реабсорбирует ионы натрия из мочи в клетку в обмен на ионы водорода, которые образуются в клетках эпителия проксимального канальца в результате распада угольной кислоты, синтезируемой здесь из углекислого газа и воды под действием фермента карбоангидраза. Образующаяся угольная кислота диссоциирует с образованием протонов водорода, необходимых для реабсорбции натрия, и гидрокарбонат-иона, поступающего в кровь на построение буферной системы (рис. 2). Таким способом реабсорбируется 1-2% от объема первоначального фильтрата.

Просвет проксимального канальца

Просвет кровеносного сосуда

Карбоангидраза

Н-ССХ

СОо + ШЭ

нсо

Клетка эпителия проксимального канальца

Рис. 2. Роль Na7H+ обмена в процессе реабсорбции в проксимальных канальцах Далее в петле Генле, а именно в ее толстом восходящем отделе, реабсорбция натрия осуществляется при помощи так называемого Na*-K+-2C1 котранспортера (NKCC). NKCC-котранспортер - это - 186-

протеин, локализующийся на апикальной мембране нефроцитов толстого восходящего отдела петли Генле. В его структуре имеются домены (места) для связывания 1 иона натрия, 1 - калия, и двух ионов хлора из мочи, протекающей по нефрону. Присоединив указанные электролиты, NKCC переносит их через мембрану внутрь клетки, осуществляя тем самым процесс реабсорбции (рис. 3). Подчеркнем, что данный транспорт носит характер симпорта, т.е. совместного, сцепленного перемещения ионов, не подразумевая обменных процессов, подобных вышеописанному Na+/H+-обменнику. Поэтому движущей силой работы NKCC является внеклеточная концентрация соответствующих электролитов в моче, протекающей вблизи апикальной мембраны нефроцитов петли Генле. Необходимо отметить, что таким способом возвращается в кровь довольно значительная часть профильтровавшегося натрия и воды - 15-20%.

По мере дальнейшего продвижения фильтрата по нефрону, в дистальных канальцах подключается следующий транспортный

- 187-

механизм, реализуемый еще одним белковым переносчиком - Na+- С1 -котранспортером. Физиология его работы в чем-то сродни таковой для вышеописанного NKCC-транспортера.

Таким образом, к концу дистальных канальцев суммарно реабсорбируется уже более 90% фильтрата. Тем не менее, процесс возвращения натрия продолжается, и организм, идя на последние, крайние меры, подключает здесь самый энергозатратный механизм, определяемый минералокортикоидным гормоном - альдостероном.

Na - СІ -котранспортер

Клетка эпителия

дистального канальца

Рис. 4. Механизм реабсорбции в дистальных канальцах

Альдостерон вырабатывается в корковом веществе надпочечников и с током крови попадает в почки. Там, будучи стероидным гормоном, проникает через мембрану внутрь клетки, где связывается со своим цитозольным рецептором. Образуется транспортный комплекс гормон-рецептор.

дистального канальца

иРНК

Ядро

Рибосомы

Рецептор

Молекула альдостероне

Рис. 5. Механизм действия альдостерона

Завершающим этапом реабсорбции является транспорт натрия, который реализуется в конце дистальных канальцев и собирательных трубках при помощи NaVIC-обменника. Этот белок, локализующийся на апикальной мембране уротелия, осуществляет обратное всасывание натрия в обмен на калий (Рис. 6). Таким путем реабсорбируется

-189-

1-2% от профильтровавшегося натрия и воды. Следует заметить, что в результате данного обмена из организма удаляются ионы калия - важнейший электролит для многих клеточных функций. Тем не менее, как уже было сказано выше, задача сохранения натрия для организма первична, все остальные процессы - второстепенны.

Na /К -обменник

Клетка эпителия

дистального канальца

Рис. 6. Механизм Na+/K+ обмена в дистальных канальцах

ДИУРЕТИЧЕСКИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА

Подчеркнем, что основная идея, положенная в основу механизма действия подавляющего большинства диуретиков, заключается в том, чтобы нарушить реабсорбцию ионов натрия. В этом случае значительно большее количество данного электролита будет экскре- тироваться, что повлечет рост выделения воды, поскольку, как уже

отмечалось, в организме она транспортируется главным образом по осмотическому градиенту, создаваемому именно ионами натрия.