== Почки. Солевой и водный баланс==

== Строение и работа почек==

В [[Почки|почках ]] протекают три процесса: (1) большие количества воды и растворенных в ней веществ фильтруются из крови - образуется первичная моча; (2) первичная моча входит в почечные канальцы, где большая ее часть реабсорбируется, т. е. выходит из канальцев и поступает обратно в кровь; (3) некоторые вещества (например, токсины) не реабсорбируются, а активно секретируются в просвет канальцев. Нереабсорбированный остаточный фильтрат выводится ([[Экскреция (выведение) лекарственных средств|экскретируется]]) вместе с растворенными в нем веществами в виде вторичной мочи.

=== Функции. Почки (1) регулируют выведение из организма воды и солей с целью поддержания постоянного объема внеклеточной жидкости и осмоляльности (2) помогают поддерживать кислотно-основной гомеостаз; (3) удаляют конечные продукты метаболизма и чужеродные вещества; (4) предотвращают выведение полезных веществ (например, глюкозы) путем реабсорбции; (5) продуцируют гормоны (например, эритропоэтин) и активаторы гормонов (ренин); (6) выполняют метаболические функции (катаболизм белков и пептидов, глюконеогенез и т. д.).===

=== Строение нефрона ===[[Image:Naglydnay_fiziologiya142.jpg|250px|thumb|right|А. Анатомия почек (схема)]]Каждая почка имеет около 106 10⁶ нефронов, каждый состоит из мальпигиева тельца и канальца. Мальпигиево тельце расположено в коре почек (А) и состоит из пучка капилляров (клубочка), окруженного капсулой с двойными стенками (боуменовой капсулой, капсулой Боумена-Шумлянского). Первичная моча аккумулируется в просвете между двумя стенками капсулы (Б). Кровь входит в клубочек через приносящую артериолу (приносящий сосуд) и выходит через выносящую артериолу (выносящий сосуд), которая распадается на капиллярную сеть. Клубочковый фильтр (Б) отделяет кровеносную систему от просвета боуменовой капсулы.

[[Image:Naglydnay_fiziologiya143.jpg|250px|thumb|right|Б. Клубочек и боуменова капсула]]• *Проксимальный каналец (А, темно-зеленый цвет) - самый длинный отдел нефрона (примерно 10 мм). Его скрученный начальный сегмент [проксимальный извитой каналец, ПИК', АЗ) переходит в прямой отдел [собирательной трубочки', А4).

* Дистальный каналец (А, серо-зеленый цвет) имеет прямой начальный отдел (= СВК петли Генле, АБ), который сливается с извитым канальцем [дистальный извитой каналец, ДИК, А7).

== Почечная циркуляция ==[[Image:Naglydnay_fiziologiya142Naglydnay_fiziologiya144.jpg|250px|thumb|right|]][[Image:Naglydnay_fiziologiya143А.jpg|250px|thumb|right|Кровоток в почках]]А. Анатомия почек (схема)— Б. Клубочек и боуменова капсула Почечная циркуляция 

* Нефроиы Нефроны коры оснащены перитубулярными капиллярами и имеют короткие петли Генле.

[[Image:Naglydnay_fiziologiya146.jpg|250px|thumb|right|В. Саморегуляция почечного кровотока (ПКТ) и скорость клубочковой фильтрации (СКФ)]]Благодаря саморегуляции почечного кровотока колебания кровяного давления в интервале 80-180 мм рт. ст. вызывают лишь небольшие изменения почечного плазмотока (ППТ) и скорости клубочковой фильтрации (СКФ) (даже в деиннервиро-ванной деиннервированной почке) (В). Сопротивление в междольковых артериях и приносящих артериолах, расположенных выше клубочков коры, автоматически выравнивается, когда меняется среднее кровяное давление (Б, В). Однако, если кровяное давление падает ниже 80 мм рт. ст., почечная циркуляция и фильтрация уменьшаются (В). ПКТ и СКФ могут регулироваться независимо друг от друга путем изменения сопротивления приносящих и выносящих артериол.

Рисунок 7.2. Почечная циркуляция== Клубочковая фильтрация и клиренс==[[Image:Naglydnay_fiziologiya147.jpg|250px|thumb|right|А. Клиренс инулина - скорость клубочковой фильтрации (СКФ)]]'''Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) ''' - общий объем жидкости, фильтруемый клубочками обеих почек за единицу времени. Обычно он составляет 120 мл/мин на 1,73 м2 поверхности тела, что эквивалентно 180 л/сутки. Соответственно объем внеклеточной жидкости всего тела (примерно 17 л) проходит через почечные канальцы около 10 раз в сутки. Около 99% СКФ возвращается во внеклеточное пространство за счет канальцевой реабсорбции. В среднем на экскрецию Н2О, таким образом, приходится около 1% от СКФ, а абсолютная экскреция Н2О (выход мочи/время = VU] составляет около 1-2 л в сутки.

Рисунок 7.3. Клубочковая фильтрация и клиренс== Транспорт в нефроне==[[Image:Naglydnay_fiziologiya149.jpg|250px|thumb|right|А. Фракция экскреции (ФЭ) Б. Канальцевый транспорт]]=== Фильтрация растворенных веществ. === Клубочковый фильтрат также содержит в растворе небольшие молекулы из плазмы (ультрафильтрат). Клубочковый коэффициент просеивания (ККС) данного вещества (отношение концентрации в фильтрате к концентрации в плазме) - это мера гидравлической проницаемости клубочкового фильтра для этого вещества. Молекулы с радиусом r < 1,8 нм (молекулярная масса <10 000 Да) могут свободно проходить через фильтр (ККС »1,0), а молекулы с радиусом r > 4,4 нм (например, глобулины, молекулярная масса >80 000 Да) обычно не проходят (ККС = 0). Лишь часть молекул размером 1,8 нм < r < 4,4 нм способна пройти через фильтр (ККС от 0 до 1). Отрицательно заряженные частицы (например, альбумин: r = 3,4; ККС « 0,0003) хуже проникают через фильтр, чем нейтральные частицы того же радиуса, поскольку отрицательный заряд на стенках клубочкового фильтра отталкивает эти ионы. Если небольшие молекулы связаны с белками плазмы, то эта фракция практически не фильтруется.

=== Канальцевый эпителий. ===Эпителиальные клетки, выстилающие почечные канальцы и собирательную трубочку, полярные. Так, их обращенная в просвет со стороны мочи (апикальная) мембрана значительно отличается от базолатеральной мембраны (со стороны крови). Апикальная мембрана проксимального канальца покрыта густой щеточной каемкой, которая значительно увеличивает контакт мембраны с канальцевой жидкостью (особенно проксимальных извитых канальцев). Базолатеральная мембрана этого сегмента канальцев увеличена за счет многочисленных отростков, которые, переплетаясь, образуют систему широких каналов - базолатеральный лабиринт, находящийся в близком контакте с внутриклеточными митохондриями, производящими АТФ, необходимый для работы Na⁺-К⁺-АТФазы в базолатеральной мембране (всех эпителиальных клеток). Большая площадь поверхности (около 100 м2) клеток проксимальных канальцев обеих почек необходима для реабсорбции большей части растворенных веществ в течение контактного времени в несколько секунд. Клеткам постпроксимальных канальцев микроворсинки очень нужны, так как количество реабсорбированных веществ резко снижается от проксимального к дистальному сегменту канальцев.

Измерения реабсорбции, секреции и экскреции. По концентрации данного вещества в моче нельзя определить, будет ли отфильтрованное клубочками вещество реабсорбировано или секретировано в канальцах и собирательной трубочке, и в какой степени. Причиной является тот факт, что его концентрация увеличивается из-за реабсорбции воды. Отношение концентраций инулина (или креатинина) в моче и в плазме, Uin/Pin, является мерой реабсорбции воды. Инулин и креатинин могут быть использованы в качестве индикаторов, поскольку они не реабсорбируются и не секретируются. Таким образом, изменение концентрации индикаторов по длине канальцев происходит только вследствие реабсорбции Н2О (А). Если Uin/Pin = 200, то концентрация инулина во вторичной моче в 200 раз выше, чем в исходном фильтрате. Это подразумевает, что фракция экскреции воды (ФЭH₂O) составляет 1/200, или 0,005, или 0,5% от СКФ. Определение концентрации вещества X (свободно фильтруемого и, возможно, дополнительно секретируемого) в тех же образцах мочи или плазмы, в которых было измерено соотношение UJPjn, дает Ux/Px. Учитывая, что отношение Uin/Pin - это фракция экскреции вещества X, ФЭХ можно рассчитать по формуле (А и Г, в %, колонка 5):

г-=== Реабсорбция в различных сегментах канальцев === [[Image:Naglydnay_fiziologiya149Naglydnay_fiziologiya151.jpg|250px|thumb|right|АГ. Фракция экскреции (ФЭ) Б. Канальцевый транспорт]][[Image:Naglydnay_fiziologiya150.jpg|250px|thumb|right|Реабсорбция, секреция и экскреция]] В. Важные транспортные процессы вдоль нефрона Рисунок 7.4. Транспорт в нефроне I Реабсорбция в различных сегментах канальцев. Концентрация вещества X (TFx) и инулина (TFin) в канальцевой жидкости может быть измерена при помощи микропункции (А). Эти величины можно использовать для вычисления нереабсорбируемой фракции (фракции доставки, ФД) свободно фильтруемого вещества X следующим образом:

Реабсорбция и секреция различных веществ. Кроме H₂O, многие неорганические ионы (Na⁺, Cl^-, К⁺, Са²⁺, Мg²⁺) и органические вещества (например, HCO₃, D-глюкоза, L-аминокислоты, мочевина, лактат, витамин С, пептиды и белки; В, Г) также подлежат канальцевой реабсорбции (Б1-3). Эндогенные продукты метаболизма (например, мочевина, глюкурониды, гиппураты, сульфаты) и чужеродные вещества (например, пенициллин, диуретики, ПАГ) поступают в мочу путем транс-целлюлярной секреции (Б4, В). Многие вещества, такие как аммиак (NH₃) и Н⁺, сначала продуцируются клетками канальцев, а потом выходят в канальцы при клеточной секреции. NH₃ входит в просвет канальцев путем пассивного транспорта (Б5), тогда как ионы Н⁺ секретируются путем активного транспорта (ББ).

Трансцеллюлярный транспорт подразумевает, что вещество пересекает две мембраны, обычно по двум разным механизмам. Если вещество (D-глюкоза, ПАГ и т. д.) активно транспортируется через эпителиальный барьер (т. е. против электрохимического градиента), то по крайней мереодна из двух стадий мембранного транспорта также должна быть активной.

одна из двух стадий мембранного транспорта также должна быть активной. Взаимодействие транспортеров. Процессы активного и пассивного транспорта обычно тесно взаимосвязаны. Активное поглощение растворенных веществ, таких как Na⁺ или D-глюкоза, например, приводит к образованию осмотического градиента, ведущего к пассивной абсорбции воды. Когда вода абсорбируется, некоторые растворенные вещества следуют за ней [захват растворенного вещества), тогда как другие субстраты внутри канальцев концентрируются. Последние (например, CICl^- или мочевина) затем возвращаются в кровь путем пассивной реабсорбции по градиенту концентрации. Электрогенный ионный транспорт и ионсопряженный транспорт могут деполяризовать или гиперполяризовать только люминальную или только базолатеральную мембраны клеток канальцев. Это вызывает трансэпителиальный потенциал, который в некоторых случаях служит движущей силой для парацеллюлярного ионного транспорта.

Рисунок 7.5. Транспорт в нефроне II== Реабсорбция органических веществ ==[[Image:Naglydnay_fiziologiya151Naglydnay_fiziologiya152.jpg|250px|thumb|right|]]ГА. Реабсорбция, секреция глюкозы и экскрецияРеабсорбция органических веществаминокислот]]'''Фильтрационная нагрузка вещества ''' - произведение концентрации этого вещества в плазме на скорость клубочковой фильтрации (СКФ). Поскольку СКФ высокая (примерно 180 л в сутки], каждые сутки в первичную мочу выходят огромные количества разных веществ (например, 160 г D-глюкозы в сутки).

[[Image:Naglydnay_fiziologiya153.jpg|250px|thumb|right|В. Реабсорбция олигопептидов]]Если концентрация глюкозы в плазме превышает 10-15 ммоль/л, как при сахарном диабете (норма 5 ммоль/л), то развивается глюкозурия, и концентрация глюкозы в моче растет (А). Реабсорбция глюкозы демонстрирует кинетику насыщения (кинетика Михаэлиса-Ментен). Приведенный выше пример иллюстрирует преренальную глюкозурию. Почечная глюкозурия может развиваться, если один из канальцевых транспортеров глюкозы имеет дефекты.

Плазма содержит более 25 [[Аминокислоты|аминокислот]], и ежедневно фильтруется около 70 г аминокислот. Аналогично D-глюкозе, большинство L-аминокислот реабсорбируется в клетках проксимальных канальцев путем Na⁺-сопряженного вторичного активного транспорта (Б). В проксимальных канальцах находятся по крайней мере 7 переносчиков аминокислот, и некоторые из них транспортируют одинаковые аминокислоты. Jmax и Км и, следовательно, растворимость и способность к реабсорбции варьируют в зависимости от типа аминокислоты и переносчика. Фракция экскреции большинства аминокислот составляет примерно 1% (от 0,1% для L-валина до 6% для L-гистидина).

Иногда развивается повышенная экскреция аминокислот с мочой (гипераминоацидурия). Предпочечна ипераминоацидурия происходит при повышении концентрации аминокислот в плазме (и при выходе реабсорбции на плато насыщения, как на А), а причиной почечной гипераминоацидурии является недостаточный транспорт. Такая дисфункция может быть специфической (например, цистинурия, когда повышенной экскреции подвергаются только L-[[цистеин]], L-[[аргинин ]] и L-лизин) или неспецифической (например, синдром Фанкони, когда повышенной экскреции подвергаются не только аминокислоты, но также глюкоза, фосфаты, бикарбонаты и т. д.).

[[Image:Naglydnay_fiziologiya155.jpg|250px|thumb|right|Г. Реабсорбция белков путем эндоцитоза]]'''Белки'''. Хотя альбумин имеет низкий коэффициент фильтрации (0,0003), в сутки фильтруется 2400 мг альбумина при его концентрации в плазме 45 г/л (180 д/суг • 45 г/л • 0,0003 = 2400 мг/сут). При этом за сутки экскретируется только от 2 до 35 мг альбумина (ФЭ » 1%). В проксимальных канальцах альбумин, лизоцим, а1-микроглобулин, β2-микроглобулин и другие белки реабсорбируются путем рецепторопосредованного эндоцитоза и «перевариваются» лизосомами (Г).

== Экскреция органических веществ == Пища поставляет необходимые питательные вещества, но в ней есть и вредные компоненты. Организм обычно способен отсортировать их сразу же во время еды по запаху и вкусу, или, если они уже съедены, путем расщепления специфическими ферментами и с помощью абсорбирующих механизмов в кишечнике (например, D-глюкоза и (.-аминокислоты всасываются, а D-аминокислоты и L-глюкоза нет). Похожие механизмы работают и при выведении через печень (желчь - стул): полезные желчные кислоты почти полностью всасываются в кишечнике при помощи специальных транспортеров, тогда как отходы метаболизма, такие как билирубин, в основном удаляются с фекалиями. Подобным же образом, почки плохо реабсорбируют все бесполезные или вредные вещества (включая конечные продукты, например креатинин). Важные же вещества (такие как D-глюкоза и L-аминокислоты) реабсорбируются при помощи специальных транспортеров и, таким образом, избегают экскреции.

== Канальцевая секреция==[[Image:Naglydnay_fiziologiya156.jpg|250px|thumb|right|А. Секреция и экскреция л-аминогиппурата (ПАГ)]]Проксимальные канальцы используют механизмы активного транспорта для секреции многочисленных отходов и ксенобиотиков. Это осуществляется при помощи переносчиков органических анионов (ОА-) и органических катионов (ОС+). Секреция этих веществ позволяет поднять их клиренс выше клиренса инулина и, таким образом, увеличить их фракцию экскреции (ФЭ) выше 1 (100%) для более эффективного удаления (А, ср. красную и синюю кривые). Секреция осуществляется переносчиками и, следовательно, подчиняется кинетике насыщения. В отличие от реабсорбируемых веществ, таких как D-глюкоза, фракция экскреции органических анионов и катионов снижается с ростом их концентрации в плазме (А, кривая секреции ПАГ достигает плато, а наклон кривой экскреции ПАГ снижается). Некоторые органические анионы (например, ураты и оксалаты) и катионы (например, холин) и секретируются, и реабсорбиру ются реабсорбируются (двунаправленный транспорт), что приводит к суммарной реабсорбции (ураты, холин) или секреции (оксалаты).[[Image:Naglydnay_fiziologiya157.jpg|250px|thumb|right|Б. Секреция органических анионов (ОА~) В. Секреция органических катионов (ОС*)]]

[[Image:Naglydnay_fiziologiya156.jpg|250px|thumb|right|]]== Реабсорбция Na⁺ и Cl^- ==[[Image:Naglydnay_fiziologiya157Naglydnay_fiziologiya158.jpg|250px|thumb|right|БА. Секреция органических анионов (ОА~) В. Секреция органических катионов (ОС*)Электрохимический градиент Na]]А. Секреция и экскреция л-аминогиппурата (ПАГ)   Рисунок 7.7. Экскреция органических веществ Реабсорбция Na⁺ и Cl- 

'''Участки реабсорбции Na⁺'''. Реабсорбция происходит во всех частях почечных канальцев и собирательной трубочки. Примерно 65% фильтруемого Na⁺ реабсорбируется в проксимальном канальце, при постоянной концентрации Na⁺ в просвете. Еще 25% реабсорбируются в петле Генле, где концентрация Na⁺ в просвете резко снижается. Дистальные извитые канальцы и собирательная трубочка также реабсорбируют Na⁺. Собирательная трубочка является участком тонкой гормональной регуляции экскреции Na⁺.[[Image:Naglydnay_fiziologiya159.jpg|250px|thumb|right|Б. Реабсорбция Na⁺ и CI]]'''Механизмы реабсорбции Na⁺'''. №Na⁺-К⁺-АТФаза откачивает ионы Na⁺ из клетки, при этом проводя ионы К⁺ в клетку (А); таким образом создается химический градиент Na⁺ (А4). Обратная диффузия К⁺ (АЗ) ведет к формированию мембранного потенциала (А4). Суммарный результат -высокий электрохимический градиент Na⁺, который обеспечивает движущую силу для пассивного входа Na⁺ и имеет свои особенности в разных сегментах нефрона (Б).

*В проксимальных канальцах ионы Na⁺ пассивно диффундируют из просвета канальцев внутрь клеток посредством: (а) электронейтрального №Na⁺/Н⁺-обменника 3-го типа (NHE3), переносчика - Na⁺/H+-антипорта для электронейтрального обмена Na⁺ на Н⁺ (Б1); (б) различных переносчиков Na⁺-симпорта для реабсорбции D-глюкозы и т. д. (Б1). Поскольку большинство этих переносчиков сим-порта электрогенны, клеточная мембрана просвета канальцев поляризована и на ней образуется ранний проксимальный люмен-отрицательный трансэпителиальный потенциал (ЛОТП).

*В дистальном извитом канальце (ДИК) (Б8) Na⁺ реабсорбируется при помощи триазидчувствительного котранспортера TSC, электронейтрального Ма+-С1Cl^--симпортера.

Поскольку эти четыре стадии пассивного транспорта Na⁺ в люминальной мембране последовательно соединены с активным транспортом №Na⁺ в базолатеральной мембране (№Na⁺-К⁺-АТФаза), связанная с этим трансэпителиальная реабсорбция Na⁺ также происходит активно. Она составляет около 1/з от общей реабсорбции Na⁺ в проксимальных канальцах, и на 3 абсорбированных иона №Na⁺ потребляется 1 молекула АТФ. Остальные 2/3 от общей реабсорбции Na⁺ обусловлены пассивным и парацеллюлярным транспортом. За этот процесс отвечают две движущие силы: (1) ЛПТП в средней и дальней части проксимальных канальцев (Б5) и петле Генле (Б7) проводит Na⁺ и другие катионы на эпителий со стороны кровотока; (2) захват растворителем: когда реабсорбируется вода, то растворенные вещества «захватываются» благодаря силе трения (как кусок древесины дрейфует вместе с потоком воды). Поскольку движущие силы (1) и (2) - непрямые результаты активности №+-К⁺-АТФазы, энергетический баланс возрастает примерно до 9 ионов Na⁺ на 1 молекулу АТФ в проксимальных канальцах (и до 5 Na⁺ на молекулу АТФ в остальных отделах почек).

На базолатеральной стороне ионы За этот процесс отвечают две движущие силы: (1) ЛПТП в средней и дальней части проксимальных канальцев (Б5) и петле Генле (Б7) проводит Na⁺ покидают клетку проксимального канальца при помощи №+и другие катионы на эпителий со стороны кровотока; (2) захват растворителем: когда реабсорбируется вода, то растворенные вещества «захватываются» благодаря силе трения (как кусок древесины дрейфует вместе с потоком воды). Поскольку движущие силы (1) и (2) -Кнепрямые результаты активности Na⁺-АТФазы и переносчика, осуществляющего симпорт NaК⁺—ЗHCO₃. В последнем случае -АТФазы, энергетический баланс возрастает примерно до 9 ионов Na⁺ покидает клетку за счет третичного активного транспорта, тогда как вторичная активная секреция Нна 1 молекулу АТФ в проксимальных канальцах (и до 5 Na⁺ (на противоположной стороне клеткимолекулу АТФ в остальных отделах почек) приводит к внутриклеточной аккумуляции ионов HCO₃.

Фракция экскреции CI (ФЗСl) колеблется от 0,5 до 5%. Примерно 50% всей реабсорбции Сl~ происходит в проксимальных канальцах. Ранний проксимальный ЛВТП проводит Cl через парацеллюляр-ные пространства из просвета На базолатеральной стороне ионы Na⁺ покидают клетку проксимального канальца (БЗ). Реабсорбция CIпри помощи Na⁺- отстает по сравнению с реабсорбцией NaК⁺ и Н2О, и концентрация CI- в просвете возрастает. В результате Cl начинает диффундировать парацеллюлярно по своему химическому градиенту вдоль средней АТФазы и дальней части проксимального канальца (Б4)переносчика, таким образом создавая ЛПТП (обращение потенциала, Б5)осуществляющего симпорт Na⁺—ЗHCO₃. В тонком сегменте нисходящего колена (ТСНК) и дистальном извитом канальце (ДИК) Cl~ входит в последнем случае Na⁺ покидает клетку путем вторичного за счет третичного активного транспорта и выходит пассивно через активируемые АДГ базолатеральные С1"-каналы (Б6, 8).[[Image:Naglydnay_fiziologiya158.jpg|250px|thumb|right|]]Б. Реабсорбция Naтогда как вторичная активная секреция Н⁺ и CI[[Image:Naglydnay_fiziologiya159(на противоположной стороне клетки) приводит к внутриклеточной аккумуляции ионов HCO₃.jpg|250px|thumb|right|]]А. Электрохимический градиент Na

Рисунок 7Фракция экскреции CI (ФЗСl) колеблется от 0,5 до 5%.8Примерно 50% всей реабсорбции Сl~ происходит в проксимальных канальцах. Ранний проксимальный ЛВТП проводит Cl через парацеллюляр-ные пространства из просвета канальца (БЗ). Реабсорбция Cl^- отстает по сравнению с реабсорбцией Na⁺ и С!~Н2О, и концентрация Cl^- в просвете возрастает. В результате Cl начинает диффундировать парацеллюлярно по своему химическому градиенту вдоль средней и дальней части проксимального канальца (Б4), таким образом создавая ЛПТП (обращение потенциала, Б5). В тонком сегменте нисходящего колена (ТСНК) и дистальном извитом канальце (ДИК) Cl^- входит в клетку путем вторичного активного транспорта и выходит пассивно через активируемые АДГ базолатеральные Cl^--каналы (Б6, 8).

== Реабсорбция воды.==

== Системы противотока==[[Image:Naglydnay_fiziologiya160.jpg|250px|thumb|right|А. Противоточная система]]

Противоточный обмен воды в прямом сосуде в мозговом веществе почек (А6 и с. 156) происходит в том случае, если гипертоничность мозгового 170 вещества увеличивается по отношению к сосочкам (см. ниже) и если прямой сосуд проницаем для воды. Часть воды диффундирует путем осмоса из нисходящего прямого сосуда к восходящему, таким образом обходя внутренний слой мозгового вещества (А4). Вблизи почечных сосочков концентрация всех компонентов крови возрастает благодаря экстракции воды. Осмоляльность плазмы в прямом канальце при этом непрерывно изменяется, стремясь к осмоляльности интерстиция, осмоляльность которого увеличивается по направлению к сосочкам. Ге-матокрит в прямом сосуде также возрастает. И наоборот, вещества, переходящие в кровь в мозговом веществе почек, диффундируют из восходящего прямого сосуда в нисходящий участок при условии, что стенки обоих сосудов проницаемы для них (например, для мочевины: В). Противоточный обмен в прямом сосуде обеспечивает необходимый приток крови к мозговому веществу почек, не изменяя в значительной степени высокой осмоляльности мозгового вещества и не ухудшая концентрационной емкости почек.

== Реабсорбция воды==[[Image:Naglydnay_fiziologiya161.jpg|250px|thumb|right|Б. Реабсорбция и экскреция воды]]Примерно 65% СКФ обусловлено реабсорбцией в проксимальных извитых канальцах (ПИК) (Б). Движущая сила этого процесса - реабсорбция растворенных веществ, особенно Na⁺ и Ch Cl^- Это немного разбавляет мочу в канальце, но Н2О немедленно следует по этому осмотическому градиенту, поскольку ПИК «протекают». Реабсорбция воды происходит парацеллюлярно (через протекающие плотные контакты) или трансцеллюлярно, т. е. через водные каналы (аквапорины типа 1 = AQP1) в двух клеточных мембранах. Моча в ПИК, таким образом, остается практически изотонической. Онкотическое давление в перитубулярных капиллярах обеспечивает дополнительную движущую силу для реабсорбции воды. Чем больше воды фильтруется в клубочках, тем выше онкотическое давление. Таким образом, реабсорбция воды в проксимальных канальцах до определенной степени выравнивается в соответствии с клубочково-канальцевый равновесием (ККР). 171 Рисунок 7.9. Реабсорбция воды. Механизм концентрирования мочи I[[Image:Naglydnay_fiziologiya160.jpg|250px|thumb|right|]]- А. Противоточная система -

Поскольку нисходящее колено петли Генле содержит аквапорины CAQP1), которые делают его проницаемым для воды, моча в нем в основном находится в осмотическом балансе с гипертоническим межклеточным пространством, которое становится все более гипертоническим при приближении к сосочкам (А5). Моча, таким образом, при продвижении в этом направлении становится все более концентрированной. В тонком сегменте нисходящего колена, которое мало проницаемо для солей, это приводит к увеличению концентрации Na⁺ и ChCl^-. Большая часть воды из межклеточного пространства удаляется по прямому канальцу (Б). Поскольку тонкий и толстый сегменты восходящего колена петли Генле почти непроницаемы для воды, Na⁺ и Ch Cl^- диффундируютпассивно (тонкий сегмент), но транспортируются активно (толстый сегмент) наружу, в межклеточную жидкость (Б). Вода не может быть удалена, и поэтому моча, выходящая из петли Генле, гипотонична.

Активная реабсорбция Na⁺ и Ch Cl^- из тонкого сегмента восходящего колена петли Генле (ТСВК) создает локальный градиент (примерно 200 мОсм/кг H₂O; А5) во всех точках между ТСВК нисходящей петли с одной стороны и внеклеточной жидкостью мозгового вещества почек - с другой. Поскольку высокая осмоляльность внеклеточной жидкости мозгового вещества почек является причиной, по которой вода экстрагируется из собирательной трубочки (см. ниже), активный транспорт NaCI является АТФ-зависимым «мотором» почечного механизма, концентрирующего мочу, и регулируется постоянной стимуляцией секреции АДГ.[[Image:Naglydnay_fiziologiya162.jpg|250px|thumb|right|В. Мочевина в почках]]По ходу дистальных извитых канальцев и в конце собирательной трубочки, где есть аквапорины и рецепторы АДГ типа V2 (см. ниже), жидкость в канальцах снова становится изотонической (в осмотическом равновесии с изотонической внеклеточной жидкостью коры почек), если присутствует АДГ, т. е. при антидиурезе. Хотя Na⁺ и Cl^- здесь все еще реабсорбируются, осмоляльность значительно не меняется, так как вода реабсорбируется (примерно 5% от СКФ) во внеклеточную жидкость под действием осмотического давления и осмоляльность канальцевой жидкости все больше определяет мочевина.

По ходу дистальных извитых канальцев и Конечная корректировка объема выводящейся мочи происходит в конце собирательной трубочки, где есть аквапорины и рецепторы трубочке. В присутствии антидиуретического гормона (АДГ типа V2 (см. ниже), жидкость в канальцах снова становится изотонической (в осмотическом равновесии который связывается с изотонической внеклеточной жидкостью коры почек)базолатеральными Уд-рецепторами, названными так по названию гормона, если присутствует АДГ= вазопрессин), т. е. при антидиурезе. Хотя Na⁺ и Ch здесь все еще реабсорбируются, осмоляльность значительно не меняется, так как вода реабсорбируется аквапорины (AQP2) люминальной мембраны главных клеток (примерно 5% от СКФв отсутствие аквапоринов водонепроницаемой) во внеклеточную жидкость под действием осмотического давления и осмоляльность канальцевой жидкости все больше определяет мочевина.экстрагируют воду из мочи,

Конечная корректировка объема выводящейся мочи происходит в собирательной трубочке. В присутствии антидиуретического гормона (АДГ) (который связывается с базолатеральными Уд-рецепторами, названными так по названию гормона, АДГ = вазо-прессин), аквапорины (AQP2) люминальной мембраны главных клеток (в отсутствие аквапоринов водонепроницаемой) экстрагируют воду из мочи, проходящей через все более гипертоническое мозговое вещество почек. Таким образом, Uosm возрастает и становится примерно в 4 раза выше, чем Posm Uosm/Posm = 4), что соответствует максимальному антидиурезу. Отсутствие АДГ приводит к водному диурезу, когда Uosm/Posm может упасть вплоть до < 0,3. К концу ТСВК Uosm может упасть даже ниже осмоляльности, поскольку реабсорбция Na⁺ и Ch Cl^- продолжается в дистальном извитом канальце и собирательной трубочке, но вода вряд ли может за ними следовать.

Нарушения процесса концентрирования мочи в основном происходят (а) из-за очень высокого кровотока в мозговом веществе почек (вымывание Na⁺, Ch Cl^- и мочевины); (б) при приеме осмотических диуретиков; (в) при приеме петлевых диуретиков; (г) дефиците секреции или неэффективности АДГ, как при центральном или нефрогенном несахарном диабете соответственно.[[Image:Naglydnay_fiziologiya161.jpg|250px|thumb|right|]]Б. Реабсорбция и экскреция воды 173 Рисунок 7.10. Реабсорбция воды. Механизм концентрирования мочи II[[Image:Naglydnay_fiziologiya162.jpg|250px|thumb|right|]]- В. Мочевина в почкахГомеостаз жидкостей организма

'''Содержание воды в организме'''. Доля воды (ДВ) составляет от 0,46 (46%) до 0,75 общей массы тела (МТ = 1) в зависимости от возраста и пола (Б). У младенцев ДВ составляет 0,75, у молодых мужчин (женщин) 0,64 (0,53), а у пожилых мужчин (женщин) всего 0,53 (0,46). Различия, связанные с полом (как и индивидуальные различия), определяются в основном разным содержанием жира в теле. У молодых взрослых людей в среднем доля воды в большинстве тканей составляет около 0,73 (ср. 0,2 в жировой ткани) (Б).[[Image:Naglydnay_fiziologiya165.jpg|250px|thumb|right|В. Жидкостные компартменты организма]]'''Жидкостные компартменты'''. У человека в среднем ДВ —0,6, причем около 3/s ДВ (0,35 МТ) - внутриклеточная жидкость, а другие 2/s ДВ (0,25 МТ) - внеклеточная жидкость. Внутриклеточная и внеклеточная жидкости разграничены плазматической мембра ной мембраной клеток. Внеклеточная жидкость находится между клетками (межклеточная жидкость, интерстиций, 0,19 МТ), в составе крови (вода в составе плазмы, 0,045 МТ) и в «трансцеллюлярных» компартментах (0,015 МТ): плевральные, перитонеальные и перикардиальное пространства, полость спинномозгового канала и мозговых желудочков, камеры глаз и просвет кишечника, протоки почек и желез (В). Плазма крови отделена от окружающих тканей эндотелием, а эпителий отделяет интерстициальное пространство от трансцеллюлярных компартментов (В). По концентрации белка плазма существенно отличается от состава остальной внеклеточной жидкости. Более того, существует фундаментальная разница в ионном составе внеклеточной и внутриклеточной жидкостей (с. 99В). Поскольку ионы Na⁺ в основном находятся во внеклеточном пространстве, по общему содержанию Na⁺ в организме можно определить объем внеклеточной жидкости (с. 176).

где С$ Сs - концентрация индикатора S в компартменте-мишени (определяется по анализам крови). Объем внеклеточной жидкости обычно измеряется с использованием в качестве индикатора инулина или бромида натрия (он не входит в клетки), а ДВ - с использованием антипирина, тяжелой воды (DpO) или меченой НдО. Объем внутриклеточной жидкости примерно равен разности объемов распространения антипирина и инулина. Меченый альбумин или эванс синий, который полностью связывается белками плазмы, может быть использован для измерения объема плазмы. Объем крови можно найти как отношение объема плазмы к разности [1 - гематокрит], а межклеточный (интерстициальный) объем - как разность объемов внеклеточной жидкости и плазмы. (Так как после центрифугирования оказывается, что 0,1 объема плазмы приходится на эритроциты, при расчете общего объема крови следует брать не 1, а 0,91.) Объем крови также можно измерить при введении эритроцитов, содержащих радиоактивную метку 51 Сr; тогда объем плазмы получают, умножая объем крови на (0,91 - Hct). г-[[Image:Naglydnay_fiziologiya163.jpg|250px|thumb|right|]]—А. Водный баланс В. Жидкостные компартменты организма[[Image:Naglydnay_fiziologiya164.jpg|250px|thumb|right|]]Рисунок 7.11. Водный баланс[[Image:Naglydnay_fiziologiya165.jpg|250px|thumb|right|]]- Б. Общее содержание воды в организме (ДВ) Регуляция содержания солей и воды

== Регуляция содержания солей и воды ==[[Image:Naglydnay_fiziologiya166.jpg|250px|thumb|right|А. Потребление и выведение воды из клетки]]'''Осморегуляция'''. Осмоляльность большинства жидкостей тела составляет примерно 290 мОсм/кг Н2О, так что внутри- и внеклеточная жидкости (ICF и ECF) находятся в осмотическом равновесии. Любое увеличение осмоляльности внеклеточной жидкости, например из-за абсорбции NaCI или потери воды, приводит к оттоку жидкости из клеток (сжатие клеток, А1). Падение внеклеточного осмотического давления при поглощении или введении больших объемов воды или при потере Na⁺ (например, при дефиците альдо-стеронаальдостерона) приводит к тому, что вода из ECF устремляется в клетку (набухание клеток, А2). И то и другое представляют риск для нормального функционирования клетки, но клетка имеет механизмы защиты.

Плазматическая мембрана клетки содержит механорецепторы, которые участвуют в регуляции баланса потоков ионов и воды - например, выход К⁺ и Cl^- при увеличении объема клетки и вход Na⁺, К⁺ и Ch Cl^- при плазмолизе. Эти механизмы также контролируют баланс при увеличении объема клеток из-за усиленного поглощения Na⁺ и глюкозы в слизистой оболочке кишечника или из-за кратковременной гипоксии (со снижением активности К⁺-№Na⁺-АТФазы). Клетки, физиологическая активность которых связана со значительными перепадами осмоляльности (например, в почках), также способны регулировать собственную осмоляльность с помощью образования/абсорбции или выведе-ния/ресорбции низкомолекулярных веществ, известных как органические осмолитики (например, бетаин, таурин, миоинозит, сорбит).

'''Водный дефицит (Б1)'''. Общая потеря воды (ги-поволемия), например, из-за потоотделения, мочеиспускания или дыхания делает внеклеточную жидкость гипертоничной. Увеличение осмоляльности на 1-2% или более (= 3-6 мОсм/кг Н2О) достаточно для стимуляции секреции АДГ (антидиуретический гормон = вазопрессин) задней долей гипофиза (В1). АДГ снижает экскрецию Н2О с мочой

. Однако также необходимо поступление воды в организм извне. Сходным же образом гипертоническая спинномозговая жидкость (СМЖ) через осморецепторы в сосудистом органе конечной пластинки (0VLT) и субфорникальном органе гипоталамуса (SF0) стимулирует секрецию ангиотензина II (AT II), который вызывает гиперосмотическую жа-хгду (В). Изотоническая гиповолемия, например вследствие кровопотери или в результате гипонатриемии (Г1), также вызывает жажду (гиповолеми-ческая жажда, В), но относительный дефицит межклеточной жидкости в этом случае больше (>10%), чем относительное увеличение осмоляльности при гиперосмотической жажде (1-2%). Рецепторы гиповолемии в основном представлены предсердными сенсорами. Через афферентные тракты и ядро одиночного тракта (NTS) запускается секреция центрального AT II в SF0 (В, И), а через периферическую нервную систему и почечные бета1-адренорецепторы активируется периферическая ренин-ATII система (А4). Падение среднего кровяного давления ниже 85 мм рт. ст. обусловливает значительное повышение уровня секреции ренина непосредственно в почке. Как и центральный, периферический AT II может вызывать жажду и повышенный №Na⁺-аппетит, так как SF0 и 0VLT расположены за пределами ГЭБ.

'''Жажда ''' - субъективное ощущение и мотивация к поиску жидкостей и питью. Жажда - реакция организма на гиперосмоляльность или гиповолемию (более 0,5% массы тела - порог жажды), что стимулирует первичное питье. Первичное питье подавляет жажду до того, как осмоляльность полностью нормализуется. Такое досрочное снижение жажды является невероятно точным механизмом, так как связано с определением объема через афферентные сигналы от волюмо- и осморецепторов горла, ЖКТ и печени. Первичное питье, однако, является скорее исключением в условиях постоянной доступности жидкости, пригодной для питья. Обычно человек пьет, потому что у него пересохло во рту или во время еды, но может и без необходимости -например, по привычке или потому, что так принято. Такое повседневное питье называется вторичным питьем.[[Image:Naglydnay_fiziologiya166.jpg|250px|thumb|right|]]г А. Потребление и выведение воды из клетки[[Image:Naglydnay_fiziologiya167.jpg|250px|thumb|right|]]г- Б. Реляция солевого и водного баланса

'''Избыток воды ''' (Б2). Абсорбция гипотонической жидкости, включая, например, промывание желудка или введение раствора глюкозы (глюкоза быстро метаболизируется до СОд и НдО), снижает ос-моляльность внеклеточной жидкости. Этот сигнал ингибирует секрецию АДГ, что приводит к водному диурезу и нормализации осмоляльности плазмы менее чем за 1 час.

'''Регуляция объема'''. За сутки в организме всасывается примерно 8-15 г NaCI. Почки должны одновременно экскретировать такое же количество, чтобы сохранить количество Na⁺ в организме на постоянном уровне и обеспечить гомеостаз внеклеточной жидкости. Поскольку Na⁺ является основным внеклеточным ионом (баланс CICl^- поддерживается во вторую очередь), изменения содержания Na⁺ в организме ведут к изменению объема внеклеточной жидкости. Это регулируется в основном следующими факторами.

*А триопептин (натрийуретический пептид предсердия, ANP или ПИП) - это пептидный гормон, секретируемый специальными клетками предсер дия предсердия в ответ на увеличение объема внеклеточной жидкости и, следовательно, предсердного давления. ПНП подавляет жажду и понижает уровень секреции АДГ. Он способствует выведению Na⁺ почками путем увеличения фильтрационной фракции и ингибирует реабсорбцию Na⁺ в собирательной трубочке. ПНП, таким образом, функционирует как антагонист ренин-ангиотензиновой системы (РАС).

Петлевые диуретики (например, фуросемид и буметанид) высокоэффективны. Они ингибируют буметанидчувствительный котранспортер BSC, №Na⁺-2К⁺-симпорт-переносчик в толстом сегменте восходящего колена (ТСВК) петли Генле. Это не только снижает реабсорбцию NaCI, но также блокирует «мотор» механизма концентрирования мочи. Поскольку положительный люминальный трансэпителиальный потенциал (ЛПТП) в ТСВК падает, парацеллюляр-ная реабсорбция Na⁺, Са²⁺ и Мg²⁺ также ингибируется. Так как количество нереабсорбируемого Na⁺, поступающего в собирательную трубочку, увеличивается, секреция К⁺ растет, одновременная потеря Н⁺ ведет к гипокалиемии и гипокалиемическому алкалозу.

Калийсберегающие диуретики. Амилорид блокирует №Na⁺-каналы в главных клетках соединительных канальцев и собирательной трубочки, что ведет к уменьшению выделения К⁺. Антагонисты альдо-стерона (например, спиролактон), которые блокируют цитоплазматические рецепторы альдостерона, также оказывают калийсберегающий эффект.

В почках глугемин входит в клетки проксимальных канальцев при помощи №Na⁺-симпорта и расщепляется митохондриальной глутаминазой, образуя NH₄⁺ и глутамат (Glu). Glu далее превращается глута-матдегидрогеназой в а-кетоглуторат с образованием второго иона NH₄⁺ (Г2). NH₄⁺ может достигнуть просвета канальцев двумя путями: (1) он диссоциирует внутри клетки с образованием NH₃ и Н⁺, позволяя NH₃ диффундировать (не по ионному механизму) в просвет, где он вновь соединяется с отдельно секретируемыми ионами Н⁺; (2) переносчик NHE3 секретирует NH₄⁺ (вместо Н⁺). Как только ион NH₄⁺ поступает в тонкий сегмент восходящего колена петли Генле (Г4), переносчик BSC реабсорбиру-ет NH₄⁺ (вместо К⁺), так что тот остается в мозговом веществе почек. Рециркуляция ионов NH₄⁺ через петлю Генле приводит к образованию очень высокой концентрации NH₄⁺ ⇆ NH₃ + Н⁺ в направлении почечных сосочков (ГЗ). Тогда как ионы Н⁺ активно

Потребление К⁺ с пищей составляет примерно 100 ммоль/сут (минимальное потребление 25 ммоль/сут). Примерно 90% К⁺ выводится с мочой и 10% - с фекалиями. Концентрация К⁺ в плазме крови в норме колеблется от 3,5 до 4,8 ммоль/л, тогда как внутриклеточная концентрация К⁺ может быть более чем в 30 раз выше (из-за активности №Na⁺-К⁺-АТФазы; А). Таким образом, около 98% из 3000 ммоль ионов К⁺ в организме присутствует в клетке. Хотя внеклеточная концентрация К⁺ составляет только 2% от общего К⁺ организма, она тем не менее очень важна, потому что (а) необходима для регуляции гомеостаза К⁺ и

Срочная регуляция внеклеточной концентрации К⁺ достигается путем внутреннего смещения концентрации К⁺ между внеклеточной и внутриклеточной жидкостью (А). Этот относительно быстрый процесс предотвращает или смягчает опасные повышения внеклеточного К⁺ (гиперкалиемия) в тех случаях, когда присутствуют большие количества К⁺ из-за его потребления с пищей или внутриклеточного высвобождения К⁺ (например, при внезапном гемолизе). Данные сдвиги в концентрации К⁺ в основном подлежат гормональной регуляции. Инсулин, который выделяется после еды, стимулирует №Na⁺-К⁺-АТФазу и распределяет К⁺, поступивший с растительной или животной пищей, по клеткам тела. Данный тип регуляции используется также при гиперкалиемии, не связанной с питанием: сама по себе гиперкалиемия вызывает секрецию инсулина. Адреналин подобным же образом увеличивает потребление К⁺ клетками, которые задействованы при мышечной работе и при травме - двух причинах, ведущих к увеличению К⁺ в плазме крови. В обоих случаях повышенный уровень адреналина способствует поглощению К⁺ в этих и других клетках. Увеличение внутриклеточной концентрации К⁺ вызывает также альдостерон (см. далее).

Изменения pH тоже влияют на внутриклеточное и внеклеточное распространение К⁺ (А). Это происходит в основном по той причине, что широко распространенный Na⁺-К⁺-антипортер работает быстрее при алкалозе, чем при ацидозе (А). Следовательно, при ацидозе вход Na⁺ уменьшается, работа №Na⁺-К⁺-АТФазы замедляется и внеклеточ