1. ФІЗІОЛОГІЯ НИРОК

2. МЕХАНІЗМ СЕЧОУТВОРЕННЯ

3. РОЛЬ СИСТЕМИ ВИДІЛЕННЯ В ПІДТРИМАННІ ГОМЕОСТАЗУ ОРГАНІЗМУ

Система виділення має надзвичайно важливе значення для підтримування гомеостазу. У процесі метаболізму утворюються речовини, які не можуть бути використані і підлягають виведенню з організму. Видаляються також деякі чужорідні і токсичні речовини, що надійшли з їжею, або введенні під час проведення лікувальних процедур. У виведенні їх в першу чергу беруть участь нирки, а також шкіра, органи травлення, легені.

Морфо-функціональна характеристика нирок і сечовидільної системи.

Нирки є парним органом, розміщеним за брюшиною, по одній з кожного боку від хребта. Медіальний бік їх має заглиблення, яке називають воротами. Через ворота проходять судини і нерви, там розміщена ниркова миска – лійкоподібне продовження верхньої частини сечовода.

Ниркова миска розділяється на чашечки. Малі чашечки покривають вершини тканини конусоподібної форми, що називаються нирковими пірамідами.

У тканині нирок розрізняють дві великі зони: внутрішню, мозкову речовину нирок, і зовнішню, кіркову речовину нирки. Мозкова речовина складається з ниркових пірамід, які проникають у малі чашечки. Верхівка піраміди називається сосочком. Кожна піраміда мозкової зони, разом з ділянкою кіркової зони нирки, утворюють часточку.

Структурно-функціональною одиницею нирки є нефрон. У кожній нирці їх нараховується понад 1 млн. Залежно від місця розташування в нирці виділяють поверхневі (суперфіціальні), інтракортикальні і коломозкові (юкстамедулярні) нефрони. Незважаючи на деяку різницю, схема будови та функції нефронів однакові.

Нефрон складається з судинного клубочка (мальпігієве тільце), капсули ниркового клубочка (капсули Шумлянського-Боумена) та ниркових канальців. Судинний клубочок включає в себе від 50 до 160 капілярів, на які розпадаються приносна артеріола – vas afferens. Між капілярами знаходяться клітини – так звані мезангіоцити. Капіляри клубочок збираються у виносну артеріолу – vas еfferens. До капілярів прилягає внутрішня стінка двошарової капсули ниркового клубочка, яка утворюється епітеліальними клітинами – подоцитами. Просвіт між двома шарами капсули сполучається з просвітом канальця.

Розрізняють зовнішньо- та внутрішньоклітинні механізми самозахисту клубочків. Зовнішньоклітинний (екстрацелюлярний) захист забезпечується речовинами, що секретуються в основному епітеліоцитами капілярів мезангіоцитами клубочків. Це інгібітори тробомцитів, тромбогенезу, цитокінів, факторів росту, протеаз, регуляторних білків комплементу, вільнорадикального окиснення; інактиватори лейкоцитів.

Внутрішньоклітинний захист здійснюється антиоксидантною системою, білковими фосфатазами, інгібіторами циклоксигенази та ін.

Канальці починаються проксимальною звивистою частиною, яка переходить у прямий низхідний відділ петлі нефронв (петлі Генле). Висхідний відділ петлі нефрона піднімається до рівня капілярів свого ж нефрона, де переходить у дистальний звисистий каналець. Початкова частина цього відділу доторкується до клубочка між приносною і виноcною артеріолами і нагадує пляму, через те, що епітеліальні клітини вищі за інші епітеліоцити і отримала назву – щільної плями (macula densa).

Гладком‘язові клітини розташовані під ендотелієм у стінці приносної і в меншій мірі виносної артеріоли, називаються юкстагломерулярними клітинами. Ці клітини містять в гранулах ренін, який секретують у кров.

У трикутному просторі між приносною і виносною артеріолами і щільною плямою знаходяться юкставаскулярні клітини, які можуть продукувати ренін при виснаженні юкстагломерулярних клітин.

Щільна пляма, юкстагломерулярні клітини і юкставаскулярні клітини утворюють юкстагломерулярний апарат, який окрім реніну продукує також еритропоетин.

Дистальний звивистий каналець переходить у збиральну трубку, яка починається в кірковій речовині нирки, спускається в мозкову речовину, де і зливається з іншими канальцями.

Нефрони відрізняються між собою не лише розташуванням, а й деякими особливостями канальців. Так, розташовані ближче до капсули, поверхневі нефрони мають більших розмірів клубочки та коротку петлю нефронів з поворотом на межі кіркової та мозкової речовин. Розташовані на межі цих шарів нирки коломозкові нефрони мають довгу петлю, яка досягає майже верхівки сосочка нирки. Інтракортикальні нефрони можуть мати і коротку, і довгу петлю. У довгих петлях Генле розрізняють низхідну тонку частину, яка переходить у висхідну тонку частину і піднімається паралельно низхідній частині. За нею йде товста висхідна частина петлі Генле. У коротких петлях немає висхідної тонкої частини, а тільки товста. Всі збиральні трубочки зливаються і утворюють декілька сотень великих протоків. які називаються збиральними трубочками сосочка, кожна з яких відкривається в чашечку ниркової миски.

Кожна ниркова миска з’єднується з порожниною сечовода, який спорожнюється в сечовий міхур.

Інервація нирок

До нирок підходить відносно велика кількість симпатичних нервів. Вони закінчуються на стінках аферентних і еферентних артеріол, юкстрагломерулярному апараті і на канальцях. У нирках не виявлено значної парасимпатичної інервації. Є дофамінвмісні нерви, функціональне значення яких залишається поки що невідомим.

Функції нирок

Оскільки основною функцією нирок є гомеостатична, тобто підтримка сталості внутрішнього середовища, то пошкодження цих органів проявляється насамперед порушеннями гомеостазу.

У нирках відбувається дві групи процесів, що забезпечують підтримкугомеостазу: 1) сечоутворення (екскреторна функція) і 2) вивільнення вкров гормонів, ферментів, біологічно активних речовин і сполук (інкреторна функція).

І. Розлади екскреторної функції нирок можуть бути обумовлені порушеннями:

1) клубочкової (гломерулярної) фільтрації;

2) каналъцевої реабсорбції;

3) каналъцевої секреції.

З розладами  екскреторної функції нирок пов’язані:

1) порушення водного гомеостазу – зміни об‘єму позаклітинної рідини (гіпер- і гіпогідрія);

2) порушення осмотичного гомеостазу – гіпер- і гіпоосмія;

3) порушення балансу електролітів у позаклітинній рідині (дисіонія);

4) порушення кислотно-лужної рівноваги  (найчастіше негазовий ацидоз);

5) порушення хімічного складу плазми крові, що проявляється, з одного боку, нагромадженням кінцевих продуктів метаболізму (азотемія), з іншого, – втратою необхідних організму органічних сполук (гіпопротеінемія, гіпоамінонемія, гіпоглікемія).

ІІ. Розлади інкреторних  функцій  нирок проявляються порушеннями:

1) секреції реніну юкстагломерулярним апаратом нирок, а також ниркових

депресорних факторів;

2) вивільнення еритропоетинів і інгібіторів еритропоезу;

3) утворення гормонально активної форми вітаміну D.

Розлади інкреторної функції нирок можуть обумовлювати розвиток:

1) артеріальної гіпертензії; 2) анемії; 3) ниркової остеодистрофії -порушення фосфорно-кальцієвого обміну.

Вище описані розлади екскреторної і інкреторної функції нирок спостерігаються при недостатності нирок.

Недостатність нирок – це патологічний стан, який характеризується

порушенням сталості внутрішнього середовища організму, внаслідок

нездатності нирок здійснювати свою гомеостатичну функцію.

Ниркову недостатність класифікують наступним чином:

1) У залежності від причин розвитку недостатність нирок може бути:

а) преренальною – порушення кровопостачання нирок, б) ренальною -порушення функції клубочків (клубочкової фільтрації) і ниркових канальців (канальцевої реабсорбції і секреції), в) постренальною – порушення, що виникають на шляху відтоку сечі  і г) аренальною – порушення, обумовлені відсутністю нирок.

2) За механізмами розвитку розрізняють недостатність нирок:

а) гломерулярну – пов’язану із первинним ушкодженням клубочків,

б) тубулярну – пов’язану із первинним ушкодженням канальців.

3) За клінічним перебігом розрізняють: а) гостру і б) хронічну.

• Преренальні і ренальні порушення функції нирок тісно між собою пов’язані.

Інтенсивність ниркового кровотоку (Qn) в нормі дуже висока: близько 1100 мл/хв, або 25% об‘єму крові, яку перекачує за хвилину серце в стані спокою (плазмоток 600 мл/хв), що обумовлено його специфічною функцією, тобто участю в здійсненні фільтрації і реабсорбції.

Нирки приймають важливу участь у забезпеченні життєдіяльності організму не тільки шляхом утворення сечі певного складу, але й виділення в кров різних речовин. Здатність нирок продукувати сечу певного складу забезпечує такі функції (сечоутворюючі):

1. Регуляція балансу води і неорганічних іонів.

2. Видалення кінцевих продуктів обміну з крові і їх екскреція з сечею.

3. Екскреція чужорідних хімічних речовин і з’єднань, що надійшли в організм ззовні.

Крім цих функцій нирки, виділяючи в кров певні речовини, виконують такі функції (сечонеутворюючі):

1. Ендокринну (інкреторну).

2. Метаболічну.

Основна функція нирок зводиться до регуляції об’єму, осмолярності, мінерального складу і кислотно-лужного стану організму шляхом екскреції води і мінеральних електролітів в кількостях, необхідних для підтримування їх балансу в організмі і нормальної концентрації цих речовин у позаклітинній рідині. До іонів, які регулюються таким чином, відносяться натрій, калій, хлор, кальцій, магній, сульфат фосфат і іони водню.

Нирки забезпечують видалення кінцевих продуктів обміну. До таких речовин відносяться сечовина (утворюється з білків), сечова кислота (утворюється з нуклеїнових кислот), креатинін (утворюється з креатину м’язів), кінцеві продукти розпаду гемоглобіну, метаболіти гормонів т. ін.

Багато чужорідних речовин, які потрапляють в організм ззовні, екскретуються з сечею. Це ліки, харчові додатки, пестициди та ін.

У нирках виробляються активні речовини, що дозволяє розглядати їх як важливий ендокринний орган, який продукує ренін, еритропоетин, активну форму вітаміну D₃.

Ренін, надходячи в кров, запускає ренін-ангіотензин-альдостеронову систему.

Секреція реніну в юкстагломерулярному апараті регулюється такими основними впливами. По-перше, величиною артеріального тиску в приносній артеріолі. Зниження тиску веде до посилення секреції реніну і навпаки. По-друге, секреція реніну залежить від концентрації натрію в сечі дистального канальця. Збільшення концентрації натрію в сечі канальця, веде до підвищення секреції реніну. По-третє, секреція реніну регулюється симпатичними нервами через бета-адренорецептори. По-четверте, регуляція здійснюється за механізмом зворотнього зв’язку через вміст у крові ангіотензину ІІ і альдостерону.

Клітини юкстагломерулярного апарату нирок продукують фермент ренін у відповідь на зниження ниркової перфузії або зростання впливу симпатичної нервової системи. Він перетворює ангіотензиноген (α₂-глобулін), що синтезується в печінці, в ангіотензин І. Ангіотензин І, під впливом ангіотензинперетворюючого ферменту в судинах легень, перетворюється в ангіотензин II.

Ренін–ангіотензин-альдостеронова система

 

Ангіотензиноген

 

Клітини печінки

 

ЮГ-клітина нирки

 

Ренін

 

Ангіотензин  І

 

Ангіотензин  ІІ

 

Ангіотензинконвертуючий фермент

 

Ангіотензин  ІІІ

 

Надниркові залози

 

Альдостерон

 

Реабсорбція води в нирках

 

Затримка води

 

Вазоконстрикція

 

Підвищення АТ

  

 

 

Ангіотензин-ІІ володіє сильною вазоконстрикторною дією. Це пояснюється наявністю чутливих до ангіотензину II рецепторів у прекапілярних артеріолах, які правда розміщені в організмі нерівномірно. Тому дія на судини в різних ділянках неодинакова. Системний судиннозвужуючий ефект супроводжується зменшенням кровотоку в нирках, кишках і шкірі і збільшенням його в мозку, серці і надниркових залозах. Проте дуже великі дози ангіотензину II можуть викликати звуження судин серця і мозку. Встановлено, що збільшення вмісту реніну і ангіотензину в крові посилює відчуття спраги і навпаки. Крім цього ангіотензин II безпосередньо, або, перетворившись в ангіотензин III, стимулює виділення альдостерону. Альдостерон, що виробляється в кірковому шарі надниркових залоз, володіє надзвичайно високою здатністю посилювати зворотнє всмоктування натрію в нирках, слинних залозах, травній системі, змінюючи таким чином чутливість стінок судин до впливу адреналіну і норадреналіну. Враховуючи тісний взаємозв’язок між реніном, ангіотензином і альдостероном їх фізіологічні ефекти об’єднують однією назвою ренін-ангіотензин-альдостеронова система.

Еритропоетин – це пептидний гормон, який приймає участь в регуляції продукції еритроцитів кістковим мозком. Стимулом до його секреції є зниження вмісту кисню в нирках.

Активна форма вітаміну D₃ – це стероїдний гормон, який утворюється в клітинах проксимального канальця і стимулює всмоктування кальцію в кишках, суттєво посилює резорбцію кісток і активує реабсорбцію кальцію в канальцях нирок.

У нирках синтезується активатор плазміногену – урокіназа.

Крім речовин, які проявляють системну, віддалену дію, нирки виділяють фізіологічно активні речовини з переважно локальною, місцевою дією. Простагландини посилюють нирковий кровотік, натрійдіурез, зменшують чутливість клітин до вазопресину (АДГ). Фактори росту відповідають за збільшення розмірів нирки і її розвиток як в ході ембріогенезу, так і компенсаторної гіпертрофії. Кініни, зокрема брадикінін регулює нирковий кровотік, виділення натрію.

Оксид азоту (NO), що утворюється в нирках, знижує чутливість збиральних канальців до вазопресину (АДГ), сприяючи виділенню води, інгібує активність Nа⁺, К⁺-АТФ-ази в різних сегментах нефрона та вхід Nа⁺ в клітини збиральних трубочок.

Нирки забезпечують підтримування стабільного рівня у внутрішньому середовищі організму вуглеводів, жирів та білків. Так, у кірковій речовині висока активність новоутворення глюкози – глюконеогенезу. Збагачення організму глюкозою за рахунок глюконеогенезу в 10 разів інтенсивніше її реабсорбції. При розрахунку на 1 г кіркової речовини глюконеогенез нирок переважає печінковий.

Внутрішнє середовище організму поповнюється за рахунок синтезу в нирках фосфоліпідами, тригліцеридами та ін.

Внаслідок перетворення білків у клітинах проксимальних канальців, нирки сприяють дотриманню вмісту амінокислот у крові на належному рівні.

Найважливіша роль у видаленні продуктів життєдіяльності належить ниркам. Крім видалення шлаків, нирки виконують також функції щодо підтримки параметрів гомеостазу крові, регулювання кровообігу.

 

Будова нефрона

Структурно-функціональною одиницею нирки є нефрон. Залежно від місця розташування в нирці виділяють суперфіціальні (поверхневі), інтракортикальні і коломозкові нефрони.

Нефрон складається з судинного клубочка, капсули ниркового клубочка (Капсули Шумлянського-Боумена) та ниркових канальців. Судинний клубочок включає в себе від 50 до 160 капілярів, на які розпадається приносна артеріола. Капіляри клубочка збираються у виносну артеріолу. До капілярів прилягає внутрішня стінка двошарової капсули ниркового клубочка. Простір між двома шарами капсули сполучається з просвітом канальця.

VIDEO

Канальці починаються проксимальною звивистою частиною, яка переходить у низхідний відділ петлі нефрона (петлі Генле). Висхідний відділ петлі нефрона піднімається до рівня капілярів свого ж нефрона, де переходить у дистальний звивистий каналець. Початкова частина цього відділу доторкується до клубочка між приносною і виносною артеріолами. Дистальний звивистий каналець переходить у збиральну трубку, яка починається в кірковій речовині нирки, спускається в мозкову речовину, де і залишається з іншими канальцями. Діаметр капсули ниркового клубочка становить близько 0,2 мм ,а довжина канальців одного нефрона – близько 35-50 мм. Від розташування кожної із частин нефрона залежить їх функція.

 

Особливості кровопостачання нирок

Характеризується тим, що кров, яка тече через них, використовується не тільки для підтримання трофіки органа, але й сечотворення. Капіляри клубочків не виконують трофічної функції. Кров, яка виходить з капсули залишається артеріальною, тобто містить стільки ж газів, скільки й та, що надходить. Виносна артеріола в кірковій речовині нирки знову розпадається на капіляри. Навколо звивистих частин канальців, розташованих у кірковому відділі, утворюється густа мережа капілярів. На відміну від цього капіляри, які супроводжують канальці мозкового шару нирки, утворюють прямі судини, котрі рідко розгалужуються. Ці капіляри беруть участь у процесі сечотворення і виконують трофічну функцію.

У нормі у дорослої людини через нирки походить до 25 % крові, яка викидається серцем (1000-1200 мл/хв). Таке багате кровопостачання забезпечується завдяки анатомічним особливостям ниркових артерій, які відходять від черевного відділу аорти у вигляді короткого товстого стовбура. За рахунок невеликої довжини розгалужень ниркових артерій забезпечується високий тиск у капілярах клубочкоів (65–70 мм рт. ст.). Підтримці високого тиску сприяє і менший діаметр виносної судини, яка забезпечує підвищений опір кровообігу. Такий рівень тиску потрібен для здійснення першої фази процесу сечотворення – фільтрації.

1 – приносна артеріола; 2 – виносна артеріола; 3 – гранулярна клітина; 4 – екстрагломерулярні клітини; 5 – мезангіальна клітина; 6 – просвіт капсули клубочка; 7 – подоцит; 8 – клітина епітелію парієнтального листка капсули клубочка; 9 – ендотелій. Стрілкою показаний напрям руху крові

Сечоутворення

Процес сечотворення відбувається при взаємодії усіх структур нефрона і капілярів. Можна виділити 3 основні фізіологічні процеси, які відбуваються  в комплексі і забезпечують утворення кінцевої сечі: клубочкова фільтрація, канальцева реабсорбція та секреція.

 

Особливості клубочкової фільтрації

Кров, яка тече по капілярах клубочка, від фільтрату, який міститься в порожнині між двома листками капсули ниркового клубочка, відокремлює ниркова мембрана, що складається з 3 шарів: ендотелію, базальної мембрани і епітеліальних клітин – подоцитів. За допомогою електронної мікроскопії виявлено, що всі ці утворення мають “вікна”, через які можуть легко проходити вода і більшість розчинених у плазмі речовин.

Шар ендотелію має круглі або овальні отвори, які займають до 30% площі мембрани. Подоцити переплітаються відростками, між якими також утворюються щілини. Найменш проникною є базальна мембрана. Вона утворюється колагеновими волокнами і являє собою сітчасту структуру.

Важливе значення у функціонуванні фільтраційної мембрани належить мезангіальним клітинам. Володіючи фагоцитарною активністю, вони поглинають макромолекули, що фільтруються, в тому числі і імунні комплекси. Крім цього, мезангіоцити приймають участь у відновленні базальної мембрани.

Сумарне сито мембрани капсули добре проникне для речовин, які мають молекулярну масу менше за 5500. Проходження молекул утруднене не тільки через їх розміри, але й через негативний заряд стінки пор і однойменний заряд молекули. У нормі молекулярна маса становить 80 000. Це абсолютна межа для проходження частин через пори. В цьому проміжку молекули фільтруються тим меншою мірою, чим більший їх розмір. У цьому проміжку молекули фільтруються тим меншою мірою, чим більший їх розмір. Так фільтраційна здатність гемоглобіну (молекулярна маса 64500) складає близько 3%, а альбуміну (молекулярна маса 69000) – менше за 1%. Проходження молекул утруднене не тільки їх розмірами, але й негативним зарядом стінки пор. Тому негативно заряджені молекули фільтруються в меншій мірі, а позитивно заряджені – в більшій мірі, ніж електронейтральні молекули.

Оскільки переважна більшість білків плазми несе тільки негативний електричний заряд, тому це є суттєвою перешкодою для їх проникнення через ниркову мембрану.

Слід вказати, що негативний заряд фільтраційної мембрани є перешкодою тільки по відношенню до макромолекул, але не по відношенню до неорганічних іонів не зв’язаних з макромолекулами або низькомолекулярних органічних розчинних речовин.

Таким чином, в умовах фізіологічної норми розміри пор визначають склад клубочкового фільтру. В нормі у фільтраті можна виявити майже всі речовини, які містяться в плазмі крові, за винятком білків великих розмірів. Кількість фільтрату, швидкість його утворення залежать від ефективного фільтраційного тиску та коефіцієнту фільтрації. Фільтрація відбувається без витрати енергії. Це пасивний вид транспорту речовини.

Ефективний фільтраційний тиск (ЕФТ) є сумою сил, які впливають на фільтрацію. Збільшує фільтрацію гідростатичний тиск (Рк) крові клубочка, протидіють цьому – онкотичний тиск крові (Ро) та гідростатичний тиск рідини, яка міститься в проміжку капсули (Рк):

ЕФТ = Рк – (Ро + Рк)

У звичайних умовах ЕФТ дорівнює: 65 – (25+15) = 25 мм рт.с.т. (33 кПа).

Коефіцієнт фільтрації (КФ) залежить від проникності мембрани. При патології, коли збільшуються пори ниркового “сита”, значно змінюється швидкість фільтрації:

ШФ = ЕФТ • КФ (мл/хв)

У чоловіків ШФ становить близько 125 мл/хв, а у жінок – 110 мл/хв з розрахунку на 1,73 м² прощі поверхні тіла. У фільтрат надходить приблизно 1/3 плазми, яка проходить через нирку. Внаслідок цього за добу утворюється 150-180 л фільтрату (первинної сечі). Тобто вся плазма крові очищається нирками 60 разів на добу.

На відміну від плазми фільтрат (первинна сеча) майже не містить білків. Крім того, в ньому трохи менше катіонів, які затримуються в плазмі у зв’язаному з білками стані. Виділення одновалентних іонів незначне, а двовалентних – істотне. Так, у плазмі зв’язані з білками до 40 % Са²⁺ та 25 % Мg²⁺. Через це в плазмі кальцію міститься 2,5 ммоль/л, а у фільтраті – 1,5 ммоль/л вільних іонів та 0,2 ммоль/л низькомолекулярних комплексів.

Об’єм фільтрату (первинної сечі), що утворюється в нирках за одиницю часу, називається швидкістю клубочкової фільтрації. У чоловіків швидкість клубочкової фільтрації приблизно складає 125 мл/хв, а у жінок – 110 мл/хв з розрахунку на 1,73 м² площі поверхні тіла. У фільтрат надходить приблизно 1/5 об’єму плазми, яка проходить через нирки. Внаслідок цього за добу утворюється 150-180 л первинної сечі. Тобто вся плазма крові очищається нирками 50-60 разів на добу. Швидкість клубочкової фільтрації підтримується практично на постійному рівні. Правда вночі, вона суттєво знижується.

У фільтраті, така ж як і в плазмі крові, концентрація неіонізованих кристалоїдів, глюкози, амінокислот, сечовини, креатиніну. На відміну від плазми первинна сеча не містить форменних елементів , майже позбавлена білків. Крім того, у ній трохи менше катіонів, які затримуються в плазмі у зв’язаному з білками стані. Це стосується як одновалентних, так і двовалентних іонів. Так, у плазмі зв’язані з білками до 40% іонів Са²⁺ та 25% Mg²⁺. Не зв’язані катіони потрапляють у капсулу клубочка у вигляді або вільних іонів, або зв’язаних з низькомолекулярними аніонами. До останніх відноситься, наприклад, цитрат кальцію. Через це в плазмі кальцію міститься в середньому 2,5 ммоль/л, а у фільтраті – 1,5 ммоль/л вільних іонів та 0,2 ммоль/л низькомолекулярних комплексів.

Щодо вмісту аніонів у первинній сечі, то відомо, що їх концентрація на 10% більша, ніж у плазмі.

Оцінити клубочкову фільтрацію можна за коефіцієнтом очищення (кліренсом). Кліренс речовини – це об’єм плазми, який повністю очищається від певної речовини за одиницю часу. Кожна речовина плазми має свою власну величину кліренса.

Для визначення швидкості клубочкової фільтрації використовують інертні нетоксичні речовини, не зв’язані з білками плазми крові, що вільно проходять через пори мембрани шляхом фільтрації і не підлягають ні реабсорбції, ні секреції. Такими речовинами є інулін, ендогенний креатинін та ін.

Швидкість клубочкової фільтрації вимірюють у мілілітрах за 1 хв на 1,73 м² поверхні тіла і кількісно вона відповідає кліренсу:

С_in = U_in – P_in ּV,

де С_in – кліренс інуліну, або швидкість клубочкової фільтрації; U_in – концентрація інуліну в сечі; P_in – концентрація інуліну в плазмі крові; V – кількість сечі (мл/хв).

З віком швидкість клубочкової фільтрації зменшується і її поправку на вік можна зробити за формулою:

С_in = 153,2 – 0,96 ּ вік (у роках)

У регуляції швидкості клубочкової фільтрації важливу роль відіграють два внутрішньониркових механізми ауторегуляції: міогенний механізм та канальцево-клубочковий зворотній зв’язок.

Міогенний механізм аналогічний для інших ділянок судинного русла кровоносної системи. Суть його зводиться до того, що гладкі м’язи приносних і виносних артеріол скорочуються при підвищенні в них артеріального тиску. Це веде до зменшення клубочкової фільтрації.

Канальцево-клубочковий зворотній зв’язок є більш складним механізмом регуляції.

Зростання швидкості клубочкової фільтрації, внаслідок підвищення артеріального тиску в нирці, веде до зростання швидкості току рідини через канальці нефрона. Юкстрагломерулярний апарат на це реагує виділенням аденозину, який, на відміну від його вазодилятуючого ефекту, в інших ділянках судинного русла викликає скорочення гладких м’язів аферентних артеріол і як наслідок наступає зменшення швидкості клубочкової фільтрації.

Ауторегуляція практично зникає при середньому артеріальному тиску нижче 70 мм рт.ст. і тоді вона не є регулятором швидкості клубочкової фільтрації.

Аферентні і еферентні артеріоли клубочків отримують симпатичну інервацію. Норадреналін, який виділяється в закінченнях цих нервів, діє на альфа-адренергічні рецептори і викликає звуження артеріол із наступним зниженням швидкості клубочкової фільтрації.

Симпатичні нерви через бета-адренорецептори стимулюють секрецію реніну юкстрагломерулярним апаратом з наступним зростанням концентрації ангіотензину ІІ. Ангіотензин ІІ, звужуючи приносні і виносні артеріоли, зменшує клубочкову фільтрацію. Крім цього, слід відзначити, що мезангіальні клітини мають ангіотензин ІІ рецептори. Тому ангіотензин ІІ викликає скорочення мезангіоцитів через фосфоліпазний С-інозітол-1,4,5-трифосфатний механізм. Завдяки скороченню мезангіальних клітин зменшується клубочковий кровотік, що сприяє зменшенню клубочкової фільтрації.

Скорочення мезангіоцитів, а відповідно і зменшення клубочкової фільтрації спостерігається під впливом вазопресину (АДГ).

Підвищена активність ниркових симпатичних нервів та збільшена продукція ангіотензину ІІ сприяють синтезу простагландинів – вазодилятаторів аферентних і еферентних артеріол. Розширення артеріол клубочків веде до зростання швидкості клубочкової фільтрації. Подібний ефект, внаслідок вазодилятації обох судин, виникає під впливом ацетилхоліну, дофаміну, оксиду азоту (NO). Зараз встановлено, що NO викликає розслаблення мезангіальних клітин, а відповідно збільшення клубочкового кровобігу і фільтрації.

Концентраціє залежні ефекти проявляють циркулюючі в крові катехоламіни. Великі їх концентрації обумовлюють звуження приносних артеріол, внаслідок чого зменшується клубочкова фільтрація. Невеликі концентрації катехоламінів викликають звуження виносних судин, що веде до збільшення швидкості клубочкової фільтрації.

Передсердний натрійдіуретичний пептид обумовлює дилятацію аферентних артеріол, але звуження еферентних артеріол. Це викликає зростання клубочкової фільтрації в нирках. Цьому також сприяє вплив передсердного натрійуретичного пептиду на мезангіальні клітини, їх розслаблення, збільшення клубочкового кровотоку і відповідно клубочкової фільтрації.

 

Особливості процесів реабсорбції в канальцях нирок

Первинна сеча, проходячи по канальцях та збиральних трубочках, перед тим, як перетворитися на кінцеву сечу, зазнає значних змін. Різниця полягає не тільки в її кількості (із 180 л залишається 1-1,5 л), але й якості. Деякі речовини, потрібні організму, цілком зникають із сечі або їх стає набагато менше. Відбувається процес реабсорбції. Концентрація інших речовин у багато разів збільшується: вони концентруються при реабсорбції води. Ще інші речовини, яких взагалі не було в первинній сечі, з’являються в кінцевій. Це відбувається в результаті їх секреції.

Канальцева реабсорбція відбувається у всіх відділах, але її механізм в різних частинах не одинаковий.

Процеси реабсорбції можуть бути активними або пасивними. Для здійснення активного процесу потрібно, щоб були специфічні транспортні системи та енергія. Пасивні процеси відбуваються, як правило, без витрати енергії за законами фізики і хімії.

У проксимальних звивистих канальцях повністю реабсорбуються амінокислоти, глюкоза, вітаміни, мікроелементи. В цьому ж відділі реабсорбується близько 2/3 води та неорганічних солей Nа⁺, К⁺, Са²⁺, Мg²⁺, Сl^–, НСО^–, тобто ті речовини, які потрібні організму для його діяльності. Механізм реабсорбції головним чином прямо чи посередньо пов’язаний з реабсорбцією Nа⁺.

 

Реабсорбція натрію Більша частина Nа⁺ реабсорбується проти градієнту концентрації за рахунок енергії АТФ. Реабсорбція Nа⁺ здійснюється в 3 етапи: перенесення іона через апікальну мембрану епітеліальних клітин канальців, транспортування до базальної або латеральної мембрани та перенесення через зазначені мембрани в міжклітинну рідині і в кров. Основною рушійною силою реабсорбції є перенесення Nа⁺ за допомогою Nа⁺, К⁺–АТФази через базолатеральну мембрану. Це забезпечує постійне відтікання іонів з клітин. Унаслідок цього Nа⁺ за градієнтом концентрації за допомогою спеціальних утворень ендоплазматичного ретикулуму надходить до мембран, повернутих до міжклітинного середовища.

Порушення реабсорбції електролітів (К+, Na+, Са++, Сl-) і фосфатів. Зниження реабсорбції електролітів спостерігається:

– при зменшенні продукції наднирниковими залозами альдостерону,

– при пошкодженнях епітелію ниркових канальців (запального, дистрофічного характерів),

– при використанні деяких медикаментозних препаратів – інгібіторів реабсорбції електролітів у ниркових канальцях (фуросемід та інші

діуретики).

– при спадкових і набутих дефектах транспортних систем (фосфатний нирковий діабет, синдром Фанконі, отруєння флоридзином).

Внаслідок цього постійно діючого конвейєра концентрація іонів в середині клітини і особливо поблизу апікальної мембрани стає значно нижчою, ніж з другого її боку. Це сприяє пасивному надходженню Nа⁺ в клітину по іонному градієнту. Таким чином, 2 етапи натрієвої реабсорбції клітинами канальців є пасивними і лише один, кінцевий, потребує витрат енергії. Крім того, частина Nа⁺ реабсорбується пасивно по міжклітинних проміжках разом із водою.

 

Реабсорбція глюкози Глюкоза реабсорбується разом із транспортом Nа⁺. В апікальній мембрані клітин є спеціальні транспортери. Це білки з молекулярною масою 320 000, які в початкових відділах проксимального канальця переносять один Nа⁺ та одну молекулу глюкози (поступове зменшення концентрації глюкози в сечі призводить до того, що в наступній ділянці канальця для перенесення однієї молекули глюкози використовується вже два Nа⁺). Рушійною силою цього процесу є також електрохімічний градієнт Nа⁺, На протилежному боці клітини комплекс Nа-глюкоза-переносник розпадається на три елементи. Внаслідок цього звільнений переносник повертається на своє колишнє місце і знову набуває здатності переносити нові комплекси Nа⁺ та глюкози. В клітині концентрація глюкози збільшується, завдяки чому утворюється градієнт концентрації, який спрямовує її до базально-латеральних мембран клітини та забезпечує вихід у міжклітинну рідину. Звідси глюкоза надходить у кровоносні капіляри і повертається в загальний кровообіг. Апікальна мембрана не пропускає глюкозу назад у просвіт канальця.

Реабсорбція глюкози відбувається шляхом її фосфорилювання на мембранах епітеліоцитів канальців за допомогою ферменту глюкокінази (гексокінази)і глюкозо-6-фосфатази, які продукуються епітеліоцитами. Якщо концентрація глюкози в крові і первинній сечі (фільтраті) не перевищує 180 мг (10 ммоль/л), то глюкозурія відсутня.

Реабсорбційний кліренс за глюкозою = 0

П р и ч и н и  глюкозурії: а) аліментарна (надмірне вживання вуглеводів), б) цукровий діабет (зменшення продукції інсуліну, за рахунок чого зростає концентація глюкози в крові понад 180 мг%, крім того, спостерігається зниження активності глюкокінази епітеліоцитів ниркових канальців), в) пошкодження епітелію канальців (дистрофічні зміни, некроз), г) спадково обумовлений дефіцит глюкокінази (гексокінази) і глюкозо-6-фосфатази, д) отруєння флоридзином

(полісахарид, який міститься в клеї фруктових дерев, веде до блокування процесів фосфорилювання глюкози в епітелії ниркових канальців, е)ускладнена вагітність (накопичення токсичних речовин, близьких до флоридзину), є) стрес, який є причиною:

– посиленого розпаду глікогену у депо,

– посилення глюконеогенезу,

– підвищення продукції глюкокортикоїдів, які блокують глюкокіназу.

 

Реабсорбція амінокислот Реабсорбція амінокислот відбувається за таким же механізмом, як і реабсорбція глюкози. Повна реабсорбція амінокислот відбувається вже в початкових відділах проксимальних канальців. Цей процес також пов’язаний з активною реабсорбцією Nа⁺ через апікальну мембрану клітини.

Виявлено 4 типи транспортних систем: а) для основних; б) для кислих; в) для гідрофільних; г) для гідрофобних амінокислот. Із клітини амінокислоти пасивно по градієнту концентрації проходять через мембрану в міжклітинну рідину, а звідти – в кров.

Особливості реабсорбції білків Механізм реабсорбції білків значно відрізняється від механізму реабсорбції описаних сполук. Потрапляючи в первинну сечу, невелика кількість білків у нормі майже повністю реабсорбується шляхом піноцитозу. В цитоплазмі клітин проксимальних канальців білки розпадаються за участю лізосомальних ферментів. Амінокислоти, які утворюються, за градієнтом концентрації з клітини надходять у міжклітинну рідину, а звідти – в кровоносні капіляри. Таким шляхом може реабсорбуватися до 30 мг білка за 1 хв. При ушкодженні клубочків у фільтрат потрапляє більше білків і частина їх може надходити в сечу (протеїнурія).

За нормальних умов у первинній сечі міститься 30 мг% альбумінів, у вториній сечі білок відсутній, оскільки альбуміни повністю реабсорбуються у ниркових канальцях.

М е х а н і з м  реабсорбції. У первинній сечі (фільтраті), як і в крові, альбуміни перебувають у комплексі із вільними жирними кислотами (ВЖК). Якраз такий комплекс взаємодіє із епітелієм ниркових канальців. ВЖК зменшують поверхневий натяг плазмолеми епітеліоцитів, вона прогинається і комплекс занурюється у клітину. Утворюється піноцитозний пухирець із комплексом (ВЖК+альбумін). Такий пухирець взаємодіє із лізосомою і за допомогою лізосомних протеаз відбувається розщеплення альбумінів до амінокислот, які поступають у кров (важливий шлях оновлення білків).

Наявність альбумінів у вторинній сечі носить назву протеїнурія. В и д и   протеїнурії: 1) функціональна: а) аліментарна, б) маршова 2) органічна: а) позаниркова, б)ниркова

а) Позаниркова протеїнурія спостерігається при запальних процесах в сечовивідних шляхах (пієліт, уретеріт, цистіт, уретріт)

б) Ниркова протеїнурія виникає в результаті:

– збільшення проникності клубочкового фільтру в зв’язку з ураженням базальної мембрани (клубочкова протеінурія). П р и ч и н и: а) гострий та хронічний гломерулонефрит, б) застійні явища в нирках (декомпенсоване серце),   в) інфекційні і токсичні пошкодження нирок.

– зменшення канальцевої реабсорбції білка (канальцева протеїнурія) – зустрічається при нефроз, туболопатії.

– патологічне надходження білка в просвіт канальців з ушкоджених клітин тубулярного епітелію чи з перитубулярної лімфатичної рідини (секреторна протеїнурія)

Протеїнурія може бути а) селективною, коли в сечі визначаються тільки низькомолекулярні білки, і б) неселективною, для якої характерна поява в

сечі як низько-, так і високомолекулярних білків.

За ступенем селективності розрізняють а) нефротичний тип протеїнурії (у сечі тільки альбуміни чи альбуміни+?-глобуліни) і б) нефритичний тип (у

сечі визначаються всі класи білків плазми крові – альбуміни, -глобуліни). Втрата білка веде до гіпопротеїнемії, гіпоонкії і розвитку набряків. Порушення реабсорбції амінокислот. Таке явище носить назву аміноацидурії.

 

Реабсорбція води

Процеси реабсорбції води відбуваються в усіх відділах нефрона. У проксимальних звивистих канальцях реабсорбується в петлі нефрона і 15% – в дистальних звивистих канальцях та збиральних трубочках. У кінцевій сечі, як правило, залишається лише 1% води фільтрату. Причому в перших двох відділах кількість реабсорбованої води мало залежить від водного навантаження організму і майже не регулюється. У дистальних відділах реабсорбція регулюється залежно від потреби організму: вода, яка потрапила сюди, може затримуватися в організмі чи виводитися  з сечею.

В епітелії канальців нефрона є шляхи полегшеного проходження для води – водні пори (канали). Їх молекулярну природу становлять білки – аквапорини. У даний час виділяють строго специфічні аквапорини, які забезпечують проникність тільки для води і аквагліцепорини, які крім води пропускають гліцерин, сечовину і інші крупні молекули. Для водних каналів проксимальних канальців і низхідного коліна петлі Генле характерні аквапорини АQР₁. Вони знаходяться в апікальних та базолатеральних мембранах клітин, які утворюють ці канальці. У збиральних трубочок виявлено 3 типи аквапоринів: АQР₂, АQР₃, АQР₄. Аквапорини АQР₂ локалізуються в апікальних мембранах. Сюди вони переміщаються під впливом вазопресину (АДГ) з внутрішньоклітинних везикул. У базолатеральних мембранах розміщені аквагліцеропорини АQР₃ і аквапорини АQР₄.

В основі реабсорбції води лежать процеси осмосу. Вода реабсорбується вслід за іонами. Основним іоном, який забезпечує пасивне всмоктування води, є Na⁺. Реабсорбція інших речовин (глюкози, амінокислот та ін.), яка здійснюється в цих відділах нефрона, також сприяє всмоктування води.

Величину канальцевої реабсорбції води (RH₂O) визначають за різницею між швидкістю клубочкової фільтрації (Сin) і кількістю кінцевої сечі і виражають у відсотках по відношенню до швидкості клубочкової фільтрації:

RH₂O = Сin – V : Сin ּ 100%,

де Сin – кліренс інуліну, або швидкість клубочкової фільтрації; V – кількість сечі (мл/хв).

У звичайних умовах величина реабсорбції води становить 98-99%.

П р и ч и н и  зменшення реабсорбції води:

– порушення гормональної регуляції (зменшення продукції гормону кори наднирників альдостерону і гормону задньої долі гіпофізу вазопресину, що проявляється розвитком нецукрового діабету),

– недостатність аквапоринів 1, 2, 3 – інтегрованих мембранних білків, які за нормальних умов утворюють водні канали

– денервація нирки,

– введення в організм адреноблокаторів,

– запальні і дистрофічні зміни епітелію канальців,

– підвищення в первинній сечі вмісту речовин, що обумовлюють її осмотичну концентрацію (глюкоза, сечовина та ін.).

Механізм секреції аміаку Секреція – це процес, спрямований на активний перехід речовини з крові через клітини канальців у сечу. Вона може бути активною, тобто використовувати транспортні системи та енергію АТФ, і пасивною.

Принцип неіонної дифузії лежить у основі виведення аміаку. NН₃ надходить у епітелій при обміні амінокислот, головним чином глутаміну. Аміак добре розчинний у жирах і легко проникає через мембрану в сечу. Але, якщо його не зв’язати в сечі, то він може повернутись в клітину або міжклітинну рідину. В сечі завдяки присутності Н⁺ аміак перебуває у стані рівноваги з амонієм: NН₃ + Н⁺ → NН₄⁺.

Іон амонію погано проникає через мембрану і, зв’язуючись з катіонами, виділяється з сечею. Таким чином, кисла сеча, яка містить велику кількість Н⁺, сприяє екскреції аміаку.

Закономірності неіонної дифузії можна використовувати в клініці при отруєнні. Слід створити таку реакцію сечі, яка б прискорювала виділення токсичної речовини. При отруєнні кислими речовинами сечу роблять лужною і, навпаки, при отруєнні лужними її закисляють.

Сечовина – речовина, яка завдяки неполярності може проникати через клітинні мембрани. Вона вільно фільтрується в клубочках. Але коли створюється градієнт концентрації її між фільтратом і міжклітинною рідиною, яка оточує канальці, сечовина пасивно реабсорбується. Інтенсивність цього процесу залежить від градієнту концентрації та швидкості просування фільтрату по канальцях. Якщо внаслідок малої кількості фільтрату швидкість руху знижується, то реабсорбція сечовини збільшується. Навпаки, активація процесу сечотворення сприяє виведенню сечовини з організму: рухаючись по сечових шляхах, вона не встигає реабсорбуватися.

Багато лікарських препаратів являють собою або слабкі органічні кислоти, або слабкі основи. Тому питання про їх реабсорбцію має певний інтерес. Встановлено, що такі речовини в недисоційованому вигляді добре розчиняються в жирах і тому можуть дифузувати по градієнту концентрації. В іонізованому стані вони гірше проникають через мембрани і затримуються у фільтраті. Виходячи з цього, реабсорбція зазначених сполук визначається співвідношенням їх дисоційованого та недисоційованого стану в сечі. У свою чергу, ступінь дисоціації слабких кислот та основ значною мірою залежить від рН розчину. При відносно низьких значеннях рН слабкі кислоти містяться в сечі переважно в недисоційованому стані, а основи – в дисоційованому. У зв‘язку з цим у кислій сечі швидкість реабсорбції слабких основ, навпаки, зменшується. У лужному середовищі спостерігається зворотна картина.

Для того, щоб склалося цілісне уявлення про реабсорбцію необхідно не тільки розглядати рух тих чи інших речовин з просвіту канальців в інтерстиціальний простір, але й їх переміщення з інтерстиціального простору в перитубулярні капіляри. Цей рух носить такий же характер, що й рух через стінку капілярів в усьому організмі. Перенесення речовин у перитубулярні капіляри забезпечується дифузією, але головним фактором є загальний об’ємний потік інтерстиціальної рідини, обумовлений різницею між гідростатичним і онкотичним тиском через стінку перитубулярних капілярів.

Результуючий фільтраційний тиск для руху рідними з інтерстиціального простору в перитубулярні капіляри описується наступним рівнянням:

ФТ = Р_int + П_РС – Р_РС – П_int

де ФТ – фільтраціфійний тиск; Р – гідростатичний тиск, П – онкотичний тиск, а _int і _РС – відповідно інтерстиціальний простір і перитубулярний капіляр.

Результуючий фільтраційний тиск через стінку перитубулярних капілярів завжди сприяє руху речовин у просвіт капілярів. Дві сили сприяють цьому: 1) гідростатичний тиск у перитубулярних капілярах, як правило, невеликий (близько 20 мм рт.ст.), оскільки надходженню туди крові чинить значний опір еферентна артеріола; 2) онкотичний тиск плазми, що поступає в перитубулярні капіляри, вищий, ніж в плазмі артеріальної крові, оскільки білки плазми більш концентровані внаслідок проходження безбілкового фільтрату під час фільтрації рідини через гломерулярні капіляри.

Реабсорбція в мозковому шарі нирок має деякі особливості. Тут вона відбувається згідно з функціонування поворотно-протипотоково-множинної системи. В її основі лежать особливості розташування висхідних та низхідних частин петлі Генле – у безпосередній близькості одна від одної. Паралельно до них, вглиб мозкової речовини, йдуть збиральні трубочки та кровоносні капіляри. Основна роль у діяльності поворотно-протипотоково-множинної системи належить висхідній частині петлі Генле, стінка якої непроникна для води, але активно викачує з первинної сечі в інтерстиціальний простір іони натрію і хлору. Це зумовлює підвищення осмотичного тиску міжклітинної рідини. Стінка низхідної частини петлі Генле проникна для води, яка пасивним шляхом переходить у гіперосмотичний інтерстицій.

У зв‘язку з виходом води осмотичний тиск сечі поступово зростає і досягає свого максимуму в ділянці повороту петлі нефрона. Гіперосмотична сеча піднімається висхідною частиною, де відбувається втрата Na⁺ і Cl^–, котрі виводяться завдяки активному функціонуванню транспортних систем. Тому в дистальні звивисті канальці фільтрат надходить навіть гіпоосмотичним. Таким чином, у низхідному коліні відбувається процес концентрування сечі, а у висхідному – її розведення.

Збірна трубочка, до якої надходить сеча, також відіграє важливу роль у функціонуванні поворотно-протипотоково-множинної системи. Стінка збиральної трубочки стає проникною для води тільки за наявності вазопресину, і тому під час руху сечі збиральними трубочками вглиб мозкової речовини вода пасивно приходить у гіперосмотичний інтерстицій і сеча стає дедалі більш концентрованою. Таким чином, принцип роботи поворотно-протипотоково-множинної системи полягає в наступному: сеча протікаючи канальцями змінює свій напрямок на протилежний (звідси й назва ” поворотно-протипотокова”), а процеси транспорту речовин в одному коліні системи підсилюються (“множаться”) за рахунок діяльності другого коліна.

Під впливом вазопресину (АДГ) реалізується ще один механізм концентрування сечі – пасивний вихід сечовини зі збірних трубочок в інтерстицій. Всмоктування води у верхніх відділах збиральних трубочок зумовлює зростання в сечі концентрації сечовини. У мембранах клітин нижніх відділів знаходяться переносники, що забезпечують полегшену дифузію сечовини в інтерстицій і різко підвищує в ньому осмотичний тиск. Функціонування цього переносника сечовини активується вазопресином (АДГ).

Інтерстицій мозкової речовини набуває найвищої осмотичності в ділянці вершин ниркових пірамід, де, як наслідок, посилюється всмоктування води з просвіту канальців ї зростає концентрація сечі. Сечовина з інтерстиційної рідини за концентраційним градієнтом дифундує в просвіт тонкої висхідної частини петлі Генле і з сечею знову надходить до дистальних канальців та збиральних трубочок.

Функціонування поворотно-протипотоково-множинної системи залежить від наявності прямих судин, які проходять паралельно петлям Генле і збиральним трубочкам мозкової речовини.

Кров, яка рухається низхідним прямим капіляром, поступово віддає воду до інтерстиційного простору (внаслідок зростання осмотичного тиску в тканині), збагачується натрієм та сечовиною, згущується і сповільнює свій рух. З крові, що рухається висхідним капіляром за концентраційним градієнтом у тканину дифундують натрій і сечовина, а у кров – вода.

Функціонування поворотно-протипотоково-множинної системи в значній мірі залежить від швидкості руху в ній рідин. Що швидше буде рухатися сеча канальцями нефрона, то менша кількість натрію, сечовини і води реабсорбується в інтерстицій і більша кількість менш концентрованої сечі виділять нирки. Що швидше рухатиметься кров прямими капілярами мозкової речовини нирки, то більше натрію і сечовини вона забере з інтерстицію. Внаслідок цього падає осмолярність міжклітинного простору, концентрування сечі зменшується і ниркою виділяється більше сечі низької густини. Що повільніше буде рухатися сеча або кров мозковою речовиною нирок, то більше осмотично активних речовини нагромаджуватиметься в інтерстиції і зростатиме здатність нирок концентрувати сечу.

 

Активна секреція органічних кислот та основ. У проксимальних канальцях діють три типи транспортних систем, які активно (з використанням АТФ) секретують різні речовини. Одна з них секретує органічні кислоти (парааміногіпурову, сечову кислоти, пеніцилін тощо), друга – відносно сильні органічні основи (гуанідин, холін), третя – етилендіамінтетраацитат. Вони функціонують незалежно одна від одної. Завдяки активній секреції ці речовини надходять у сечу за допомогою клубочкової фільтрації і канальцевої секреції. Секретуються речовини проти градієнту концентрації за допомогою спеціальних переносників та з використанням АТФ.

Тому в кінцевій сечі концентрація їх може у 500-1000 разів перевищувати концентрацію в крові. Деякі речовини секретуються так активно, що плазма, проходячи через подвійну мережу капілярів, майже звільняється від цих сполук. Транспортні секретуючі механізми мають здатність до адаптації – при тривалому надходженні цих речовин у крові кількість транспортних систем поступово збільшується за рахунок білкового синтезу. Це треба мати на увазі, наприклад, при лікуванні хворих препаратами групи пеніциліну: з часом кров очищається від них більшою мірою, а це означає, що для підтримання потрібної терапевтичної концентрації їх у крові слід збільшувати дозу.

Канальцева секреція

У сучасній фізіологічній науці термін секреція має два значення. Перше означає процес перенесення в незміненому вигляді речовини з перитубулярних капілярів через інтерстиціальну рідину в просвіт канальця. Таким чином секретуються органічні кислоти та основи, іони К⁺. Друге – виділення з клітин канальця утворених там речовин в його просвіт. Це скажімо стосується секреції аміаку, водню.

Секреція органічних кислот та основ. У проксимальних канальцях діють транспортні системи, які активно здійснюють секрецію. Одна з них забезпечує видалення з організму органічних кислот (парааміногіпурову, сечову кислоти, оксалати, пеніцилін, сульфаніламіди, фуросемід тощо).

Найбільш вивчено секрецію парааміногіпурової кислоти (ПАГ), речовини, яку використовують для вивчення канальцевої секреції ниркового плазмо- та кровотоку. Ця речовина активно переноситься в клітини проксимального канальця через базолатеральну мембрану. Виникаюча при цьому висока внутрішньоклітинна концентрація створює градієнт для полегшеної дифузії ПАГ через апікальну мембрану в просвіт канальця.

Величину канальцевої секреції визначають за різницею між кількістю ПАГ у первинній і кінцевій сечі:

Т_ПАГ = U_ПАГ ּ V – С_in ּ Р_ПАГ ּ α,

де Т_ПАГ – показник канальцевої секреції ПАГ; U_ПАГ – концентрація ПАГ в сечі; V – діурез за 1 хв.; С_in – швидкість клубочкової фільтрації; Р_ПАГ – концентрація ПАГ у плазмі крові; α – частина речовини, що міститься в плазмі, не зв’язаної з білками (і рівної 0,8 для ПАГ).

Середня величина максимальної канальцевої секреції ПАГ становить 80 мг/хв на 1,73 м² поверхні тіла.

Клінічні методи визначення ниркового плазмотоку грунтуються на визначенні кліренсу ПАГ:

С_ПАГ = (U_ПАГ ּ V) : Р_ПАГ

Швидкість ниркового плазмотоку у дорослих складає 550-600 мл/хв на 1,73 м² поверхні тіла.

Так як еритроцити не містять ПАГ, то для оцінки величини ниркового кровотоку (RBF) необхідно враховувати співвідношення між еритроцитами та плазмою крові – гематокритний показник (Н_С):

RBF = С_ПАГ : (1 – Н_С)

Величина ниркового кровотоку у дорослих становить 1150-1250 мл/хв на 1,73 м² поверхні тіла.

У проксимальних канальцях, подібно до ПАГ, секретується сечова кислота. Крім цього вона активно і реабсорбується в тому ж проксимальному канальці. Тому кількість сечової кислоти екскретованої – це частина її, яка секретувалась, а не реабсорбувалася.

У проксимальних канальцях існує і активна транспортна система для виділення органічних основ (ацетилхоліну, адреналіну, серотоніну, тіаміну тощо). Секреція цих речовин відбувається подібно до виділення органічних кислот.

Секреція неорганічних речовин. Клітини ниркових канальців здатні не тільки до секреції органічних кислот та основ, але деяких неорганічних речовин.

При надлишку калію в організмі (у нормі в плазмі дорослих міститься 3,8-5,2 ммоль/л) відбувається його секреція.

Процес секреції включає активне перенесення калію в клітину через базолатеральну мембрану і його пасивний вихід через апікальну мембрану. Принциповим етапом є активний транспорт калію з міжклітинної рідини через базолатеральну мембрану в клітину. Це етап активного перенесення катіона, де провідне значення має Na, К-АТФазна помпа, яка створює високу внутрішньоклітинну концентрацію калію. По концентраційному градієнту калій виходить через одноіменні канали з клітин у просвіт дистального відділу канальця і збиральної трубочки.

Секреція аміаку. У канальцевих клітинах дезамінування амінокислоти глутамін супроводжується появою аміаку. Будучи нейтральним, добре розчинним у жирах, він легко дифундує через апікальні клітинні мембрани в канальцеву рідину. Але, якщо його не зв‘язати в сечі, то він може повернутися  клітину або міжклітинну рідину. У сечі завдяки присутності Н⁺ аміак перебуває у стані рівноваги з амонієм:

NН₃ + Н⁺⇆NН₄⁺

Іон амонію погано проникає через мембрану і, зв’язуючись з катіонами, виділяється з сечею. Таким чином, кисла сеча, яка містить велику кількість Н⁺, сприяє секреції аміаку.

Крім реабсорбції в канальцях здійснюється процес секреції. За участю спеціальних ферментних систем відбувається активний транспорт деяких речовин з крові в просвіт канальців. З продуктів білкового обміну активної секреції піддаються креатинін, парааминогиппуровая кислота. Цей процес найбільш виражений при введенні в організм чужорідних йому речовин.

Таким чином, в ниркових канальцях, особливо в їх проксимальних сегментах, функціонують системи активного транспорту. У залежності від стану організму, ці системи можуть змінювати напрямок активного переносу речовин, тобто забезпечують або їх секрецію (виділення), або зворотнє всмоктування.

Крім здійснення фільтрації, реабсорбції і секреції клітини ниркових канальців здатні синтезувати деякі речовини з різних органічних і неорганічних продуктів. Так, у клітинах ниркових канальців синтезується гіпурова кислота (з бензойної кислоти і глікоколу), аміак (шляхом дезамінування-деяких амінокислот). Синтетична активність канальців здійснюється також за участю ферментних систем.

Функція збірних трубок.

У збірних трубках відбувається подальше всмоктування води. Це пов’язано з тим, що збірні трубки проходять через мозковий шар нирки, в якому тканинна рідина має високий осмотичний тиск і тому притягує до себе воду.

Таким чином, мочеобразованіе – складний процес, в якому поряд з явищами фільтрації і реабсорбції велику роль відіграють процеси активної секреції та синтезу. Якщо процес фільтрації протікає в основному за рахунок артеріального тиску, тобто в кінцевому підсумку за рахунок функціонування серцево-судинної системи.

Процеси реабсорбції, секреції та синтезу є результатом активної діяльності клітин канальців і вимагають витрати енергії. З цим пов’язана велика потреба нирок в кисні. Вони використовують кисню в 6-7 разів більше, ніж м’язи (на одиницю маси).

Регуляція діяльності нирок

Нирка служить виконавчим органом в ланцюгу різних рефлексів, що забезпечують постійність складу і об΄єму рідини внутрішнього середовища. В ЦНС надходить інформація про стан внутрішнього середовища, проходить інтеграція сигналів і забезпечується регуляція діяльності нирок за участю еферентних нервів чи ендокринних залоз. Робота нирки підкоряється не тільки безумовнорефлекторному контролю, але регулюється корою великих півкуль, тобто сечоутворення може змінюватись умовнорефлекторним шляхом. Анурія появляється при больовому подразненні, може бути відтворена умовнорефлекторним шляхом. Поряд з цим посилюється активність симпатичної частини автономної нервової системи і секреція катехоламінів наднирниками, що і викликає різке зменшення сечовиділення внаслідок пониженняклубочкової фільтрації, так і збільшення канальцевої реабсорбції.
Багатократне введення води в організм собаки в сполуці з дією умовного подразнювача призводить до вироблення умовного рефлексу, що супрорводжується збільшенням сечовиділення. Механізм умовнорефлекторної поліурії базується на тому, що від кори великих півкуль надходять імпульси в гіпоталамус і зменшують секрецію АДГ. Імпульси, які надходять по еферентних нервах нирки, регулюють гемодинаміку і роботу юкстагломерулярного апарату, надають прямий вплив на реабсорбцію і секрецію неелектролітів і електролітів в канальцях. Імпульси, що надходять по адренергічних волокнах, стимулюють транспорт Na⁺ ,а по холінергічних – активують реабсорбцію глюкози і секрецію органічних кислот. Механізм зміни сечоутворення при участі адренергічних нервів обумовлений активністю аденілатциклази і утворенням у АМФ. Катехоламінчутлива аденілатциклаза є в базальнолатеральних мембранах клітин дистального звивистого канальця і початкових відділах збірних трубок. Аферентні нерви відіграють велику роль як інформаційна ланка системи іонної регуляції, забезпечують здійснення рено-ренальних рефлексів.

Нервова регуляція.

В даний час встановлено, що вегетативна нервова система регулює не тільки процеси клубочкової фільтрації (за рахунок зміни просвіту судин), але і канальцевої реабсорбції.

Симпатичні нерви, що іннервують нирки, в основному є судинозвужувальними. При її роздратування зменшується виділення води і збільшується виведення натрію з сечею. Це обумовлено тим, що кількість притікає до нирок крові зменшується, тиск у клубочках падає, а отже, знижується і фільтрація первинної сечі. Перерезка симпатичного нерва, иннервирующего нирки, призводить до збільшення відділення сечі. Однак при порушенні симпатичної нервової системи фільтрація сечі може й посилитися, якщо звужуються виносні артеріоли клубочків.

При больових подразненнях рефлекторно зменшується діурез аж до повного його припинення (больова анурія). Звуження ниркових судин у цьому випадку відбувається в результаті збудження симпатичної нервової системи і збільшення секреції гормону вазопресину, що володіє судинозвужувальну дію. Вплив парасимпатичних нервів на діяльність нирок вивчено недостатньо. Встановлено, що роздратування цих нервів збільшує виведення з сечею хлоридів за рахунок зменшення їх зворотного всмоктування в канальцях нирок.

У лабораторії К. М. Бикова шляхом вироблення умовних рефлексів-було показано виражений вплив вищих відділів центральної нервової системи на роботу нирок. Встановлено, що кора великого мозку викликає зміни в роботі нирок або безпосередньо через вегетативні нерви, або через нейрони гіпоталамуса. У ядрах гіпоталамуса (надзрітельном і околожелудоч-ковом) утворюється антидіуретичний гормон (вазопресин). Цей гормон накопичується в задній частині гіпофізу. Залежно від стану внутрішнього середовища організму в кров з гіпофіза надходить більше або менше цього гормону, що регулює утворення сечі. У цьому виявляється єдностей у нервової та гуморальної регуляції діяльності нирок.

Гуморальна регуляція.

Здійснюється головним чином за рахунок гормонів – вазопресину і альдостерону.

Вазопресин збільшує проникність стінки дистальних звивистих канальців і збірних трубок для води і тим самим сприяє її зворотному всмоктуванню, що призводить до зменшення сечовиділення і підвищенню осмотичної концентрації сечі. При надлишку вазопресину може наступити повне припинення мочеобразования. Недолік гормону в крові викликає розвиток. важкого захворювання – нецукрового діабету, або нецукрового мочеізнуренія. При цьому захворюванні виділяється велика кількість світлої сечі з незначною відносною щільністю, у якій відсутній цукор.

Альдостерон (гормон коркового речовини надниркових залоз) сприяє реабсорбції іонів натрію і виведення іонів калію у дистальних відділах канальців. Гормон гальмує зворотне всмоктування кальцію і магнію в проксимальних відділах канальців.

 

Оцінка стану ниркової гемодинаміки. Непрямі методи вимірювання ниркового плазмо- та кровотоку грунтуються на здатності клітин ниркових канальців до секреції – практично повному видаленню з навколоканальцевої рідини (і відповідно з плазми крові) органічних речовин. З цією метою використовують такі сполуки, як парааміногіпурова кислота (ПАГ), діодраст.

Очищення крові від ПАГ дозволяє виміряти величину ефективного ниркового плазмотоку (ЕНП) за формулою:

ЕНП = (вміст ПАГ в сечі х діурез за 1 хв) : (вміст ПАГ в плазмі)

Так як еритроцити не містять ПАГ, то для оцінки величини ефективного ниркового кровотоку (ЕНК) необхідно враховувати співвідношення між еритроцитами та плазмою крові (гематокритного показник):

ЕНК = ЕНП : (1 – гематокритний показник)

Для оцінки отриманих результатів, їх треба порівняти із стандартом розрахованим на 1,73 м² поверхні тіла.

 

Склад вторинної сечі
Білок	0,01-0,1 г/добу
Продукти метаболізму білків :
– аміак	29-50 ммоль/добу
– загальний азот	5-12250 ммоль/добу
– сечовина	333-583 ммоль/добу
Продукти метаболізму вуглеводів:
– глюкоза	0-0,725 ммоль/добу
Мікроскопія осаду сечі дорослих:
– епітеліальні клітини	0-3 в полі зору
– лейкоцити	1-3 в полі зору
– еритроцити	поодинокі в полі зору
– циліндри: – гіалінові	поодинокі в полі зору
– зернисті і восковидні	відсутні
– солі	невелика кількість уратів та оксалатів
– проба за Нечипоренком   /л	1-2 · 106 еритроцитів
	2-4 · 106 лейкоцитів/л
– проба за Амбюрже	1 · 103 еритроцитів/хв
	2 · 103 еритроцитів/л
	1-2 гіалінових циліндри/хв

 

Показники функціонального стану нирок:
Добовий діурез	1-1,5л
Ефективний фільтраційний тиск	25 мм рт ст. /3,3кПа
Клубочкова фільтрація	90-130 мл/хв 1,73 м2
Нирковий поріг для глюкози	8-10 ммоль/л
Реабсорбція води	98-99%
Нирковий кровотік	1150-1250 мл/хв ,73 м2
Нирковий плазмотік	550-600 мл/хв 1,73м2
Секреція парааміногіпурової кислоти (ПАГ)	80 мг/хв 1,73м2
Проба за Зімницьким:
– максимальна відносна густина	не нижче 1,018 г/см3
– денний діурез	2/1

 

Кінцева сеча, її кількість та склад

У нормі протягом доби (добовий діурез) за умов змішаного харчування чоловіки виділяють 1,0-2,0 л (пересічно 1,5 л), жінки – 1,0-1,6 л (пересічно 1,2 л) сечі. За звичайних умов із сечею виділяється 75-80% загальної кількості випитої рідини.

Добовий діурез може коливатися в широких межах залежно від кількості випитої рідини, погодних умов, характеру трудової діяльності і віку людини. Збільшення добової кількості сечі називається поліурією. У фізіологічних умовах поліурія може бути зумовлена посиленим питним режимом, психогенними чинниками, вживанням харчових речовин, які підвищують діурез (кавун, гарбуз та ін.).

Зменшення добової кількості сечі називається олігурією. Фізіологічна олігурія може виникати внаслідок порушення питного режиму, втрати рідини з потом у спекотну погоду, у гарячих цехах або під час фізичного навантаження.

Добовий діурез поділяється на денний та нічний. Відношення денного діурезу до нічного у здорової людини становить 2:1 або 3:1.

Свіжовипущена сеча зазвичай цілком прозора. Під час відстоювання вона може дещо мутніти внаслідок випадання в осад різноманітних солей, що складаються переважно з сечокислих сполук.

Колір сечі в нормі коливається від солом’яно-жовтого до бурштиново-жовтого. Нормальне забарвлення сечі зумовлене наявністю в ній барвників. Головним чином це урохроми, а також уробілін, уроеритрин, гематопорфірин та ін. Інтенсивність забарвлення сечі змінюється в залежності від відносної щільності і кількості виділеної сечі. Сеча концентрована має насичений жовтий колір і виділяється в меншій кількості.

Осад сечі поділяється на неорганічний та органічний. До неорганічного осаду належать всі солі, що осіли в сечі у вигляді кристалів чи аморфних солей, а також кристали органічних речовин, наприклад, сечовини, креатиніну, сечової кислоти, амінокислот, пігментів.

Основними елементами органічного осаду сечі можуть бути поодинокі лейкоцити, еритроцити, епітеліальні клітини, циліндри.

 

Регуляція сталості осмотичного тиску внутрішнього середовища організму

Нирки є основним ефекторним органом осморегуляції. У процесі життєдіяльності осмолярність внутрішнього середовища організму може відхилятися як в один, так і в другий бік. Нирки забезпечують виділення надлишку води у вигляді гіпотонічної сечі при надмірному надходженні води в організм або зберігають воду, екскретуючи гіпертонічну сечу, при її недостатності. Коли в організмі води є в надлишку, то концентрація розчинених осмотично активних речовин в крові знижується і її осмотичний тиск падає. Це зменшує активність центральних хеморецепторів, розміщених в ділянці супраоптичного ядра гіпоталамуса, а також периферичних осморецепторів в печінці, серці, нирках, органах травної системи, селезінці. Аферентна інформація від периферичних осморецепторів поступає по волокнах блукаючого нерва, задніх корінців спинного мозку в центральну нервову систему, де направляється в супраоптичні ядра гіпоталамуса. Зменшення активності осморецепторів знижує секрецію вазопресину (АДГ) нейрогіпофізом і веде до зростання виділення води нирками, внаслідок зменшення її реабсорбції.

При дефіциті води в організмі збільшується концентрація осмотично активних речовин в плазмі крові, збуджуються центральні і периферичні осморецептори, стимулюються нейрони супраоптичного ядра, посилюється секреція вазопресину (АДГ), зростає реабсорбція води в канальцях і зменшується сечовиділення. Встановлено, що в людини в нормі при осмолярності крові близько 280 мосмоль/кг Н₂О повністю припиняється секреція вазопресину (АДГ) і нирка виділяє найбільшу кількість води. При зневодненні, коли осмолярність крові зростає, секреція вазопресину (АДГ) зростає і відповідно спостерігається осмотичне концентрування сечі в нирках. Сприяє відновленню осмотичного тиску при дефіциті води в організмі виникнення такого суб‘єктивного відчуття як спрага.

 

Регуляція сталості об’ємів позаклітинної води, концентрації іонів натрію і калію в організмі

В організмі людини є рецептори, які реагують на зміну об’ємів позаклітинної води – це волюморецептори. Вони локалізовані в серцево-судинній системі.

При зменшенні об’єму позаклітинної води знижується венозний притік до серця, падає серцевий викид і відповідно зменшується кровонаповнення судин. При цьому збуджуються волюморецептори дуги аорти каротидного синуса. Збудження надходить до супраоптичного ядра гіпоталамуса і збільшується секреція вазопресину (АДГ), а відповідно і зростає реабсорбція води в нирках.

Крім цього, внаслідок зменшення кровонаповнення, а відповідно і артеріального тиску в аферентних артеріолах нирок підвищується активність юкстагломерулярного апарату і зростає секреція реніну. Ренін являє собою протеазу, під дією якої з ангіотензину печінки утворюється ангіотензин І. З цієї речовини під впливом ангіотензинперетворюючого ферменту легень виникає ангіотензин ІІ, який зокрема викликає такі фізіологічні ефекти: активує секрецію альдостерону клітинами кори надниркових залоз; стимулює виділення вазопресину (АДГ); викликає відчуття спраги. Альдостерон сприяє затриманню натрію та секреції калію нирками. Вазопресин (АДГ) збільшує реабсорбцію води, а також посилює вплив альдостерону на зворотнє всмоктування натрію. Альдостерон збільшує активність і кількість натрієвих і калієвих каналів в апікальній мембрані, а також Nа, К-АТФазних насосів в базальній мембрані канальцевих клітин. Останнє підвищує виведення натрію і надходження калію. Затримання натрію та води сприяє збільшенню об’єму позаклітинної рідини.

Таким чином, об’єм позаклітинної рідини може збільшуватися внаслідок зростання секреції вазопресину (АДГ) та активування ренін-ангіотензин-альдостеронової системи.

При збільшеному об’ємі позаклітинної рідини в першу чергу реагують волюморецептори лівого передсердя. Внаслідок перерозтягнення їх кров‘ю імпульси передаються аферентними волокнами блукаючого нерва в центральну нервову систему до супраоптичних ядер гіпоталамуса. Це пригнічує секрецію вазопресину (АДГ), а отже зростає виділення води. Крім цього в передсерді виробляється так званий натрійуретичний гормон. У нирках він посилює фільтрацію, пригнічує реабсорбцію натрію та води. Разом з тим натрійуретичний гормон гальмує виділення альдостерону та вазопресину (АДГ). Це сприяє зменшенню реабсорбції натрію, води і секреції калію. Зростання об’ємів позаклітинної води сприяє  розтягненню аферентних артеріол нирок, пригнічується секреція реніну, а відповідно знижується утворення ангіотензину І, ангіотензину ІІ, альдостерону, що веде до збільшення виведення натрію, відповідно і води з організму при зменшенні секреції калію. Втрата натрію та води веде до зменшення об‘єму позаклітинної рідини.

Отже, зменшуватися об’єм позаклітинної рідини може за рахунок пригнічення секреції вазопресину (АДГ), натрійуретичного гормону та активності ренін-ангіотензин-альдостеронової системи.

У підтримуванні сталості концентрації іонів натрію і калію внутрішнього середовища приймають участь нирки, внаслідок зміни реабсорбції натрію та секреції калію. Зворотнє всмоктування натрію регулюється альдостероном та передсердним натрійуретичним гормоном, а секреція калію – альдостероном.

Спрага

Спрага виникає при збільшенні осмолярності внутрішнього середовища організму (гіперосмотична спрага), так і зниженні об’єму позаклітинної рідини (гіповолемічна спрага).

Гіперосмотична спрага. Підвищення осмолярності внутрішнього середовища є специфічним подразником осморецепторів, які заходяться в передньому гіпоталамусі. Внаслідок цього у людини появляється відчуття спраги і активується секреція вазопресину (АДГ), що затримує в організмі воду.

Гіповолемічна спрага. Зниження об’єму позаклітинної рідини супроводжується нагромадженням у внутрішньому середовищі ангіотензину ІІ. Ця речовина, впливаючи на гіпоталамус, викликає відчуття спраги, стимулює виділення вазопресину (АДГ) та альдостерону, які відновлюють порушену рівновагу.

При сухості в роті і горлі може виникати так звана несправжня спрага, яка проходить при змочуванні цих ділянок слизових оболонок.

 

Регуляція сталості концентрації іонів кальцію та фосфатів у позаклітинній рідині за участю нирок

Концентрація кальцію у позаклітинній рідині в нормі підтримується на відносно постійному рівні.

Кальцій плазми (у нормі вміст складає приблизно 2,5 ммоль/л) знаходиться в трьох формах: 45% в іонізованій (Са²⁺) формі, яка є фізіологічно активною в нервах, м’язах та ін.; 15% з’єднується з аніонами з відносно низькою молекулярною масою, скажімо фосфатами; 40% зворотньо зв’язані з білками плазми.

Нирки приймають участь в обміні кальцію шляхом збільшення або зменшення його виділення через зміни фільтрації і реабсорбції. Близько 60% кальцію плазми фільтрується, решта зв’язана з білками. Найбільша реабсорбція проходить у проксимальному звивистому канальці (близько 60%), а решта у висхідній частині петлі Генле, дистальному звивистому канальці і системі збірних трубочок. Сумарне зворотнє всмоктуваня в нормі складає від 97 до 99%.

Реабсорбція кальцію в проксимальному звивистому канальці і висхідній частині петлі Генле відбувається пасивно і залежить від реабсорбції натрію. Гомеостатична регуляція реабсорбції кальцію відбувається в дистальних відділах ниркових канальців і знаходиться під регуляторним впливом паратгормону. Коли зменшується концентрація кальцію в позаклітинній рідині, що омиває клітини прищитоподібних залоз, посилюється секреція паратгормону. Паратгормон збільшує реабсорбцію кальцію і, таким чином, зменшує екскрецію кальцію з сечею.

Збільшення вмісту кальцію в позаклітинній рідині веде до зменшення секреції паратгормону і відповідно зростання виділення кальцію з сечею.

Обмін кальцію в організмі тісно пов‘язаний з фосфорним обміном. Основним шляхом гомеостатичної регуляції балансу фосфатів в організмі є рівень їх екскреції ниркою.

Приблизно 5-10% фосфатів плазми зв‘язані з білком, так що тільки 90-95% фільтрується у нирковому клубочку. У нормі майже 75% від профільтрованих фосфатів нирки повністю реабсорбуються у проксимальних звивистих канальцях шляхом вторинно активного котранспорту з натрієм.

Тому регуляція концентрації фосфатів у позаклітинній рідині в основному забезпечується зміною і інтенсивністю їх всмоктування в канальцях. Цей процес контролюється паратгормоном. При збільшенні вмісту фосфатів у плазмі, він зменшує їх реабсорбцію в проксимальних звивистих канальцях, відповідно зростає екскреція і зменшується концентрація в позаклітинній рідині.

Протилежні зміни мають місце при зменшенні вмісту фосфатів в крові.

Роль нирок у регуляції кислотно-основної рівноваги внутрішнього середовища.

Участь нирок у підтримуванні рН внутрішнього середовища обумовлена потребою в очищенні крові від нелетких кислот, утворених у процесі метаболізму, та тих, що надійшли в організм із продуктами харчування у надмірній кількості. Тут важливу роль відіграє секреція іонів водню, яка відбувається в основному в проксимальному звивистому канальці, висхідній частині петлі Генле і збиральних трубочках. Відомі три транспортні системи, що забезпечують перенесення іонів водню через апікальну мембрану в канальцеву рідину – це Н⁺-АТФаза; Nа⁺/Н⁺ перенощик і Н⁺, К⁺-АТФаза.

У просвіті канальця секретований іон водню з’єднується з бікарбонатом, що профільтрувався, для утворення вугільної кислоти. Остання розкладається до води і вуглекислоти, яка дифундує в клітину. Там проходить каталізована карбоангідразою реакція утворення бікарбоната з наступним надходженням його в кров.

Внаслідок секреції іонів водню в проксимальному канальці реабсорбується приблизно 80% бікарбонату, що профільтрувався. У висхідній частині петлі Генле реабсорбується 10-15%, і майже весь бікарбонат що залишився, реабсорбується в дистальних звивистих канальцях і збиральних трубочках.

У клітинах канальця внутрішньоклітинна карбоангідраза приймає участь у реакціях утворення іонів водню і бікарбоната. У проксимальному звивистому канальці карбоангідраза також локалізована на апікальних мембранах клітин. Ця карбоангідраза каталізує розкладання в просвіті канальця вугільної кислоти, що утворюється в даному канальцевому сегменті.

Секретовані іони водню в просвіті канальців можуть взаємодіяти з профільтрованими фосфатами. Не вся кількість профільтрованих фосфатів взаємодіє з іонами водню, оскільки близько 75% їх реабсорбується. Не реабсорбовані фосфати, проявляють буферний ефект, зв’язуючи іони водню. При цьому в канальцевих клітинах протікає реакція каталізована карбоангідразою, утворення бікарбоната, який надходить у кров і збільшує її лужні резерви.

Клітини, в основному проксимального звивистого канальця, захоплюють глутамін як з клубочкового фільтрату, так і з крові перетубулярних капілярів і перетворюють його до глютамату і NН₄⁺. Потім більша частина глютамату метаболізується до α-кетоглютарату із звільненням ще одного іона NН₄⁺. α-кетоглютарат метаболізується до 2 молекул СО₂ і 2 молекул води, з яких утворюється дві молекули бікарбонату, який надходить у кров. Іони NН₄⁺, втрачаючи протони, перетворюються в аміак. Будучи нейтральним, він легко дифундує через апікальні клітинні мембрани в канальцеву рідину, де приєднуючи іон водню перетворюється в NН₄⁺ і видаляється з організму.

Таким чином, нирки регулюють рН внутрішнього середовища через секрецію і видалення з організму іонів водню та надходження в кров бікарбонатів.

Нирки беруть участь в підтриманні постійної концентрації Н⁺ в крові. Активна реакція сечі у людини і тварин може дуже різко мінятися в залежності майже в 100 разів при ацидозі і алкалозі, рН може знижуватися до 4,5, а при алкалозі – до 8,0. Механізм підкислення сечі оснований на секреції клітинами канальців Н⁺. Секреція Н⁺ створює умови для реабсорбції разом з гідрокарбонатом рівної кількості Na⁺. Поряд з натрій-калієвим насосом, що обумовлює перенесення Na⁺ i Cl^–, реабсорбція Na⁺ з гідрокарбонатом відіграє велику роль в підтриманні натрієвого балансу. Гідрокарбонат, що фільтрується у плазмі крові, з΄єднується з секретованим Н⁺ і в просвіті канальця перетворюється в СО₂ . Утворення Н⁺ проходить таким чином: в середині клітини внаслідок гідратації СО₂ утворюється Н₂СО₃ і дисоціює на Н⁺ і Н^–СО₃^–. В просвіті канальця Н⁺ зв΄язується не тільки у НСО₃^–, але із двохзамісним фосфатом (Na₂HPO₄), в результаті чого збільшеується екскреція кислот, що титруються з сечею (ТА^–). Накінець секретований Н⁺ може зв΄язуватися з NН₃ і в просвіті канальця утворювати іон амонію:  NH₃ + H⁺ NH₄⁺. Цей процес сприяє збереженню в організмі Na⁺ i K⁺, які реабсорбуються в канальцях. Таким чином, загальна екскреція кислот ниркою (U_H⁺ · V) складається з трьох компонентів – кислот, що титруються (V_TA · V), амонію (U_NH4 · V) і гідрокарбонату: U_H⁺ · V = U_TA · V + U_NH4 · V – U_NCO3 · V. При харчуванні м΄ясом утворюєть більша кількість кислот і сеча становиться кислою ,а при вживанні рослинної їжі рН зсувається в лужну сторону. При інтенсивній фізичній роботі із м΄язів у кров поступає велика кількість молочної і фосфорної кислоти і нирки збільшують виділення “кислих” продуктів з сечею. При гіповентиляції легень йде затримка СО₂ і знижується рН в крові – розвивається дихальний ацидоз. При гіпервентиляції – зменшення СО₂ к врові, зростає рН і вникає стан дихального алкалозу. Вміст ацетонової кислоти і β-аксимальної може зростати при нелікованому цукровому діабеті. При порушенні балансу Н⁺ внаслідок первинних змін напруження СО₂ розвивається дихальний алкалоз, а при зміні концентрації НСО₂^– наступає метаболічний ацидоз або алкалоз. Поряд з нирками в нормалізації основного стану беруть участь і легені. Метаболічний ацидоз компенсується гіпервентиляцією легень. В кінцевому результаті нирки стабілізують концентрацію гідрокарбонату в плазмі крові на рівні 26-28 ммоль/л, а рН на рівні 7,36.

Роль нирок в регуляції іонного складу крові.

Нирки є ефекторним органом системи іонного гомеостазу. В організмі існують системи регуляції балансу кожного з іонів. Для деяких іонів вже описані специфічні рецептори. Рефлекторна регуляція транспорту іонів в ниркових канальцях здійснюється так само, як периферичними, так і центральними нервовими механізмами. Регуляція реабсорбції і секреції іонів в нервових канальцях здійснюється з допомогою кількох гормонів. Реабсорбція натрію підвищується в кінцевих частинах ристального сегменту нефрона і збірних трубочок під впливом альдостерону. Цей гормон виділяється в кров при зменшенні концентрації натрію в плазмі крові і зменшенні концентрації натрію в плазмі і зниженні об΄єму циркулюючої крові. В підвищенні виділення наукою натрію бере участь натрійуретичний гормон, одним з місць утворення якого є передсердя. При збільшенні об΄єму циркулюючої крові, підвищенні об΄єму позаклітинної рідини в організмі підвищується секреція в кров цього пептидного гормону. Секрецію калію в дистальному сегменті і збірних трубочках підвищує альдостерон. Інсулін зменшує виділення калію. Алкалоз супроводжується підвищенням виділення К, а при ацидозі калій урез зменшується . При зменшенні концентрації К в крові паращитовидні залози виділяють паратгормон, який сприяє нормалізації рівня Са в крові, в тому числі завдяки збільшенню його реабсорбції в ниркових канальцях і вивільненню із кісткової тканини. При гіперкальцемії стимулюється виділення в кров парафолікулярними клітинами щитовидної залози кальцитоніну, який сприяє зменшенню концентрації Са²⁺ в плазмі завдяки збільшенню екскреції ниркою і переходу Са²⁺ в кістку. В регуляції обміну Са²⁺ беруть участь утворені в нирці активні форми вітаміну Д₃. В ниркових канальцях регулюється рівень реабсорбції Mq²⁺, Cl^–, SO₄^2- і мікроелементів.

Сечовипускання – складний рефлекторний акт, що полягає в одночасному скороченні стінки сечового міхура і розслаблення його сфінктерів. У результаті цього сеча виганяється з міхура.

Підвищення тиску в сечовому міхурі призводить до порушення механорецепторів цього органу. Аферентні імпульси надходять у спинний мозок до центру сечовипускання (II-IV сегменти крижового відділу). Від центру з еферентних парасимпатичних (тазовим) нервах імпульси йдуть до м’яза сечового міхура і його сфінктера. Відбувається рефлекторне скорочення м’язової стінки і розслаблення сфінктера. Одночасно від центру сечовипускання збудження передається в кору великого мозку, де виникає відчуття позиву до сечовипускання. Імпульси від кори великого мозку через спинний мозок надходять до сфінктера сечовипускального каналу. Відбувається сечовипускання. Вплив кори великого мозку на рефлекторний акт сечовипускання проявляється у його затримці, посиленні або навіть довільному викликанні у дітей раннього віку корковий контроль затримки сечовипускання відсутнє. Він виробляється поступово з віком.

 

Виділення сечі

 

Саме нирки запобігають змінам внутрішнього середовища і забезпечують підтримку таких основних параметрів гомеостазу:Ізоволемія – постійність об’єму крові.Ізотонія – постійність осмотичного тиску.Ізоіонія – постійність іонного складу.Ізогідрія – постійність концентрації водневих іонів.

Підтримання гомеостазу нормально діючими нирками здійснюється за рахунок їх екскреторної функції і включає три процеси:

VIDEO

Фільтрація плазми клубочками.

Селективна реабсорбція канальцями матеріалів, необхідних для підтриання внутрішнього середовища.

Секреція іонів водню і продукція амонію.

Сеча, яка надходить із збиральних трубочок у ниркову миску, сечоводом спрямовується в сечовий міхур. Для цього миска повинна заповнитися до певного рівня, який контролюється барорецепторами. Подразнення цих рецепторів сприяє розкриттю сечовода і скороченню м’язів ниркової миски. Надходження сечі в сечовід викликає його перистальтичні скорочення.

Внаслідок косого напрямку ходу сечоводів, у місці їх входження в міхур, створюється своєрідний клапан, перешкоджаючий зворотньому виходу сечі.

На початковому етапі заповнення сечового міхура відбувається релаксація м’язів його стінок і тиск у ньому не змінюється. Розтягнення стінок призводить до подразнення барорецепторів і появи позивів до сечовипускання. Певне значення має й швидкість розтягання міхура – при швидкому його наповненні імпульсація різко збільшується. У дорослої людини перші позиви до сечовипускання починають з‘являтися за наявності в міхурі 150 мл сечі, а при 200-300 мл потік імпульсів різко збільшується.

Подразнення механорецепторів міхура передається доцентрованими нервами до крижового відділу спинного мозку, де розташований центр сечовипускання. Спинальний центр регулюється вищерозташованими відділами: кора великих півкуль і середній мозок гальмують, а задній відділ гіпоталамуса і передня частина моста стимулюють його активність. Стійкий кортикальний контроль сечовиділення формується на кінець другого року життя, хоча умовні рефлекси починають з‘являтися на кінець першого року.

Коркові впливи, забезпечуючи довільний акт сечовипускання, викликають скорочення детрузора, що веде до підвищення тиску в середині сечового міхура. Відбувається вкорочення і розширення задньої уретри та відкриття сфінктера шийки сечового міхура. Разом з тим розслабляються м’язи промежини та зовнішнього сфінктера уретри. Коли міхур спорожнений, детрузор розслабляється, закривається сфінктер шийки сечового міхура, скорочуються м’язи промежини і зовнішній сфінктер уретри.

Регуляторні впливи при здійсненні сечовиділення опосередковуються в першу чергу через парасимпатичну нервову систему. Парасимпатичні волокна тазових нервів, що відходять від другого і четвертого крижових сегментів, викликають скорочення м’язів сечового міхура. Під впливом симпатичних нервів, що відходять від верхніх поперекових сегментів детрузор розслабляється. Зовнішній сфінктер уретри отримує соматичну інервацію руховими волокнами соромітного нерва, які виходять з середніх крижових сегментів.

Сеча, яка міститься в сечовому міхурі. може зазнавати подальшої трансформації і певною мірою впливати на процес утворення сечі в нирках. Так, наповнення сечового міхура до 100 мл призводить до зниження швидкості утворення кінцевої сечі, оскільки збільшується реабсорбція води. У сечовому міхурі із сечі, при тривалому її перебуванні там, всмоктується ряд речовин, в тому числі сечовина, натрій.

 

Вікові зміни сечоутворення та сечовиділення.

Починаючи з 5-го тижня, у ембріона формується кінцева нирка. Незважаючи на те, що під час внутрішньоутробного періоду розвитку основним органом виділення є плацента, але вже з 9-го тижня починають функціонувати нирки. Сеча, яка утворюється, виводиться в навколоплідну рідину. З 5-го по (-й місяць внутрішньоутробного розвитку утворення сечі збільшується з 2 до 26,7 мл/год. Але до моменту народження розвиток нирок ще не завершується. У новонародженого ще багато недиференційованих нефронів і співвідношення кіркової та мозкової речовин становить 1:4 (у дорослого – 1:2). Найбільш активно нирки розвиваються протягом першого року життя та в період статевого дозрівання.

У першу добу після народження дитина виділяє 20-30 мл сечі, хоча іноді її зовсім немає. У наступні дні вона з’являється в невеликій кількості. Добовий діурез залежить від об’єму прийнятої рідини і втрати її іншими шляхами. Проте як би не зменшився діурез, він повинен бути не меншим за 40 % норми. Ця кількість сечі дістала назву облігатної (обов’язкової), а інша частинадобового діурезу – факультативної (необов’язкової).
Діурез підпорядкований циркадному (близькодобовому) ритму: вдень виділяється приблизно 60 % добової норми, вночі – 40 % (удень п’ють більше рідини і вища фізична активність). Якщо нічний (з 20 год до 8) діурез переважає над денним, можна вважати це за зниження функції нирок.

Добовий діурез дитини, мл

 

У новонароджених клубочковий апарат ще не сформований і відносний нирковий кровотік та фільтрація складають лише 1/4–1/5 таких у дорослих. До моменту народження і канальцевий апарат нирки ще не сформований. Проте реабсорбція білків та вуглеводів відбувається досить інтенсивно, хоча амінокислоти можуть з’являтися і у вторинній сечі. Також знижена реабсорбція Nа⁺ і води. Структури нефрона нирки у перший рік слабо реагують на гормональні регулятори процесів реабсорбції. Так, у ранньому віці нирки не чутливі до вазопресину (АДГ). Процеси секреції в нирках новонароджених теж ще не досконалі.

З віком змінюються кількість і склад сечі. Сечі у дітей на одиницю маси виділяється порівняно більше, ніж у дорослих, а сечовиділення відбувається частіше внаслідок інтенсивного водного обміну і відносно більшої кількості води і вуглеводів у раціоні харчування дитини. Тільки в перші 3-4 дні кількість сечі, яка виділяється, у дітей невелика. У місячної дитини сечі виділяється за добу 350-380 мл, на кінець першого року життя – 750 мл, в 4-5 років – близько 1 л, в 10 років – 1,5 л, а в період статевого дозрівання майже 2 л.

У новонароджених реакція сечі різкокисла, з віком стає слабокисла і може змінюватися залежно від характеру їжі, яку одержує дитина. При харчуванні переважно м’ясною їжею в організмі утворюється багато кислих продуктів обміну, відповідно і сеча стає кислішою. При вживанні рослинної їжі реація сечі може змінюватися в лужний бік.

У клубочках дітей сечовина фільтрується набагато в меншій кількості, ніж у дорослих, а отже і в сечі її буде менше. Проте це не веде до нагромадження сечовини в крові дітей внаслідок особливостей білкового обміну дитячого організму. Для ростучого організму характерна ретенція білка. Тому продукти білкового обміну в організмі дітей утворюється в 5 разів менше, ніж в організмі дорослого.

Іони натрію і хлориди у дітей легко всмоктуються в канальцях. З віком кількість хлоридів у сечі дітей збільшується.

Особливо недостатньо виражена в дитячій нирці здатність до зворотнього всмоктування глюкози, яка повністю формується лише на другому році життя. Ці особливості процесів канальцевої реабсорбції обумовлюють і схильність дітей до глюкозурії.

У перші шість місяців життя нирки дітей майже не здатні до секреції чужорідних речовин. Так, здатність до секреції пеніциліну формується лише до кінця першого півріччя життя дитини.

Підтримання сталості внутрішнього середовища організму є умовою нормальної діяльності всіх органів і тканин і значною мірою залежить від того, як функціонує система виділення.

У процесі обміну речовин постійно утворюються кінцеві продукти обміну жирів, білків і вуглеводів, які вже не потрібні організму і навіть шкідливі для нього, а тому повинні бути видалені з організму. Процес виділення як складова частина обміну речовин – один із головних у збереженні гомеостазу.

Кінцевими продуктами обміну жирів і вуглеводів є вуглекислий газ і вода. При розпаді білків, крім вуглекислого газу і води, утворюється сечовина, сечова кислота, креатинін, фосфорно- і сірчанокислі солі та інші сполуки. Кінцеві продукти обміну речовин надходять у кров і вино­сяться нею до органів виділення.

Нирка у новонароджених і дітей грудного віку округла, горбиста за рахунок часточкової будови. Часточкова будова нирки зберігається до 2–3 років. Довжина нирки у новонародженого становить 4 см, маса – 12 г. У грудному віці розміри нирки збільшуються приблизно в 1,5 рази, а маса досягає 37 г. В період першого дитинства довжина нирки сягає, в середньому, 8 см, а маса – 56 г, у підлітків довжина нирки 10 см, а маса – 120 г; у період від 5 до 9 років і,  особливо, в 16–19 років розміри нирки збільшуються за рахунок розвитку коркової речовини. Ріст мозкової речовини припиняється до 12 років. Маса коркової речовини нирок збільшується завдяки росту в довжину і ширину звивистих канальців і висхідних частин петель нефронів. Товщина коркової речовини у дорослої людини, в порівнянні з такою ж у новонародженого, збільшується приблизно в 4 рази, а мозкової – лише в 2 рази. Фіброзна капсула нирки стає добре помітною до 5 років життя дитини. Жирова капсула починає формуватися лише до періоду першого дитинства, продовжуючи при цьому поступово потовщуватись. До 40–45 років товщина жирової капсули нирки досягає максимальної величини, а в похилому і старечому віці вона потоншується, інколи зникає.

            З віком змінюється топографія нирок. У новонародженого верхній кінець нирки проектується на рівні верхнього краю ХІІ грудного хребця, а в грудному віці (до 1 року) – вже на рівні середини тіла ХІІ грудного хребця, що пов’язано з швидким ростом хребетного стовба. Після 5–7 років положення нирок відносно хребта наближається до такого як у дорослої людини.

            У віці старше 50 років, особливо у старих і виснажених людей, нирки можуть розташовуватись нижче, ніж в молодому віці. У всі періоди життя людини права нирка розташована дещо нижче лівої.

            Сечоводи у новонародженого мають звивистий хід, довжиною 5–7 см, яка  до 4 років збільшується до 15 см. М’язева оболонка в ранньому дитячому віці розвинена слабо.

            Сечовий міхур у новонароджених веретеноподібний, у дітей перших років життя – грушеподібний, а у підлітків має форму, характерну для дорослої людини. Єність сечового міхура у новонароджених становить 50–80 мл, до 5 років він вміщує 180 мл сечі, а після 13 років – 250 мл. У новонародженої дитини циркулярний м’язевий шар у стінці міхура виражений слабо, слизова оболонка розвинена добре, складки наявні.

            Верхівка сечового міхура у немовляти досягає половини відстані між пупком і лобковим симфізом, тому сечовий міхур у дівчаток в цьому віці не дотикається до вагіни, а у хлопчиків – до прямої кишки. У віці від 1 до 3 років дно сечового міхура розташоване на рівні верхнього краю лобкового симфізу. У підлітків дно сечового міхура знаходиться на рівні середини, а в юнацькому віці – на рівні нижнього краю лобкового симфізу. В подальшому відбувається опускання дна сечового міхура в залежності від стану м’язів сечостатевої діафрагми.

Невеликий об’єм фільтрації у новонароджених і грудних дітей пояснюється низькою величиною системного артеріального тиску, низьким об’ємом фракції серцевого викиду, що поступає безпосередньо в нирки (5 % порівняно з 20 % у дорослих), меншою інтенсивністю коркового кровотоку в порівнянні з мозковим, меншою площею фільтруючої мембрани клубочків, меншим діаметром пор у ній. У новонароджених і грудних дітей добре розвинена реабсорбція білка та глюкози, гірше – реабсорбція амінокислот. У них також дуже активно йде процес реабсорбції іонів натрію і хлору (за рахунок високої активності альдостерону), у зв’язку з чим надмірний вміст NaCl в їжі приводить до затримки солі в організмі, і через недосконалість у таких дітей механізму осморегуляції у них легко розвиваються набряки (так само як і при надмірному споживанні води). У новонароджених і грудних дітей понижена здібність до секреції іонів калію, надмірний вміст якого в їжі виклкає гіперкаліємію. Селективна регуляція секреції іонів калію розвивається лише до 10 років. У новонароджених і грудних дітей нирки, як органи регуляції кислотно-лужної рівноваги, малоефективні, оскільки, в цей період ще не сформовані механізми секреції. Така ситуація особливо повинна враховуватися при вживанні дитиною коров’ячого молока. Концентраційна здатність нирок у новонароджених і грудних дітей теж понижена.

 Умовнорефлекторна регуляція сечовипускання формується до кінця 1-го року життя, хоча привчати дитину сигналізувати про майбутнє сечовипускання слід починати з 3–4 міс. Умовний рефлекс закріплюється до 2 років. Проте він ще нестійкий, і тому у дітей навіть у віці 7–10 років періодично виникає нічне нетримання сечі (енурез), якому сприяють перевтома, переохолодження, психічна травма, порушення сну, прийом гострої їжі, вживання великої кількості рідини перед сном. В період статевого дозрівання енурез звичайно проходить самостійно.

 

З віком (після 40-50 років) функція сечотворення нирок поступово знижується. Зменшується інтенсивність кровопостачання і фільтрації, а також реабсорбції і секреції. Цілком імовірно, що основною причиною таких змін є розвиток склерозу.

 

Видільна функція шкіри, органів травлення та легень.

Одна з функцій шкіри – видільна – забезпечується потовими та частково сальними залозами. Потові залози знаходяться в підшкірній клітковині і поширені на поверхні тіла нерівномірно. Найбільше їх на долонях, підошвах і в пахвових ямках. Кількість поту, яка виділяється за добу в умовах температурного комфорту і відносного спокою, складає в середньому 500 мл. Виділення цієї кількості поту відбувається безперервно і не відчувається звичайно людиною, тому що піт випаровується зразу ж після його виділення на поверхню шкіри. З потом виділяється вода, розчинені в ній солі, сечовина, сечова кислота, азот та інші речовини, які надходять у організм ззовні або утворюються в процесі обміну.

Не дивлячись на деякі відмінності складу поту і сечі, потові залози до деякої міри можуть заміняти нирки в тих випадках, коли внаслідок захворювання нирок зменшується кількість виділення.

На поверхні шкіри до поту домішується деяка кількість сала, яке виділяється сальними залозами. У момент виділення шкірне сало рідке, але швидко гусне. Воно складається головним чином з нейтральних жирів. Під впливом кислот поту шкірне сало розкладається, при цьому утворюються жирні кислоти з характерним запахом.

Органи травлення відіграють істотну роль у виведенні з організму різних речовин екстраренальним шляхом. Ці органи здатні виводити як ендогенні метаболіти, так і екзогенні речовини. Слинні залози можуть виводити продукти метаболізму, наприклад, вуглекислоту, сечовину, сечову кислоту та ін., а також речовини, що поступили в організм ззовні.

У порожнину шлунка разом із шлунковим соком виділяються метаболіти (сечовина, сечова кислота, креатин, креатинін), концентрація яких у внутрішньому середовищі перевищує порогові значення, а так само речовини, які поступили в організм (солі важких металів, фармакологічні препарати).

У процесах екскреції важлива роль належить печінці: вона виводить сечовину, креатинін, холестерин, жовчні пігменти та багато інших речовин.

Підшлункова залоза, як і інші залози травного тракту приймає участь в екскреції органічних речовин ендогенного (сечовина, сечова кислота, креатин, креатинін, молочна кислота та ін.) і екзогенного походження (бром, барвники, фармакологічні препарати).

Різні відділи тонкої кишки виділяють сечовину, сечову кислоту, калій, майже половину всього екскретованого організмом кальцію, фосфор, солі важких металів тощо.

Процеси газообміну, що відбуваються в легенях, забезпечують видалення з внутрішнього середовища організму леткі метаболіти і екзогенні речовини – вуглекислого газу, ацетону, етанолу та ін. Через дихальні шляхи виводиться значна кількість води – від 400 мл у спокої до 1 л при посиленому диханні. Збільшення секреції слизової оболонки дихальних шляхів сприяє виділенню сечовини. Це спостерігається при порушенні відповідної функції нирок.

Водяний баланс. Вміст і  кругообіг води в організмі.

Вміст води в організмі значно перевищує вміст всіх інших хімічних елементів. У немовляти на долю води приходиться близько 75% загальної ваги тіла. В міру розвитку дитини відносний вміст води в організмі зменшується; у юнаків воно складає в середньому 63%, а в дівчат – 52%. Надалі цей вміст продовжує знижуватися, досягаючи в середньому 52 і 46% відповідно.

Таблиця 1. Відносний вміст води в різних органах і тканинах. Приведена частка загальної ваги тіла, що приходиться на даний орган ( у %).

Як видно з табл. 1, вміст води в різних тканинах організму по-різному .Оскільки жирова тканина особливо бідна водою, відносний вміст води в організмі в значній мірі залежить від кількості жирової тканини. Оскільки в жінок цієї тканини в середньому більше, ніж у чоловіків, вміст води в їхньому організмі приблизно на 6-10% нижче. У дорослої людини на долю води приходиться 73,2+3% безжирової маси тіла (тобто маси всіх тканин, крім жирової, вміст якої може варіювати). У більшості ссавців частка води в безжировій масі тіла така ж і, як у людини, не залежить від статі.

Ця величина -73,2%- наскільки постійна, що, виходячи зі змісту води, можна обчислити відносну кількість жиру в організмі: Відсоток жиру =100-зміст води в % від ваги тіла / 0,732

Питома вага організму дорослої людини також корелює зі змістом в організмі жирової тканини. Ця тканина володіє найменшою в порівнянні з іншими тканинами густиною-0,94г/мл. Визначивши питому вагу організму шляхом зважування в повітрі і під водою (при цьому роблять виправлення на обсяг повітря в дихальній системі), можна за допомогою графіка, представленого на мал. 1, знайти вміст в організмі жиру і води. У вкрай худих людей питома вага тіла складає близько 1,1. При збільшенні кількості жиру на 10% питому вагу організму знижується приблизно на 0,02, а частка води від загальної ваги тіла – на 7,3%. Варто пам’ятати, що така кореляція справедлива лише для здорових дорослих людей. У дітей і хворих з порушеннями водяного балансу загальний вміст води в організмі можна визначити лише за допомогою надійного методу розведення індикатора (див. нижче). Цей метод більш розповсюджений, чим розрахунки по питомій вазі.

Водяний баланс. У нормі надходження води в організм і утрата води урівноважені. В умовах помірного клімату при звичайному харчуванні і манері вдягатися людина споживає в середньому близько 2,5 л води в добу. Приблизно половина цієї кількості надходить при питві, а половина приходиться на частку води в складі їжі і так називаної «метаболічної води», що утвориться в результаті розпаду органічних речовин (див. табл. 2).виведення ж води здійснюється нирками, кишечником, легенями і шкірою. У середньому за добу близько 1,4 л води виводиться із сечею, 1OO мол з калом і 900 мол видаляється у виді пари з поверхні шкіри і через легені, на випар води в значній мірі впливають температура і відносна вологість навколишнього середовища. Вода постійно випаровується з поверхні шкіри в таких невеликих кількостях, що ми не зауважуємо (сховане потовиділення); при тепловому навантаженні включаються потові залози, і виділення води (разом із солями) стає дуже відчутним.

Таким чином, щодобовий круговорот води в дорослої людини в середньому складає близько 3-4% від ваги тіла. У немовляти ця величина значно більше (близько 10%).

У людей, що звикли споживати значну кількість води, водяна рівновага може істотно відхилятися від приведених вище середніх цифр. У тому випадку, якщо надмірне споживання рідини входить у звичку, гормональні регуляторні системи швидко перебудовуються відповідно до нових потреб: виділення антидіуретичного гормону, що перешкоджає виведенню рідини, знижується або цілком гнітиться. Згодом зменшується й утворення цього гормону . Це приводить до деякої недостатності механізмів, що регулюють водяний баланс: дані механізми не можуть перешкоджати значній утраті води. У результаті навіть після рясного питва в людини знову виникають недостатність води і почуття спраги. Якщо така людина хоче знову повернуться до звичайного споживання води, то для перебудови гормональних систем, необхідної для створення антидіурезу (тобто збереження води нирками) повинен пройти якийсь час. У зв’язку із цим на перших етапах обмеження прийому води після її регулярного надлишкового споживання вимагає значного вольового зусилля. З повсякденної практики  відомо, що звичка може переростати в пристрасть; у даному випадку деякі механізми цього явища розкриті.

Збільшення круговороту води під час теплового навантаження, зв’язаної або з характером роботи, зумовлено головним чином потовиділенням. Хоча піт гіпотонічний, вміст у ньому NaCl досить для того, щоб при рясному потовиділенні виникла істотна втрата солей. У перші моменти теплового навантаження, коли втрати електролітів можуть компенсуватися підвищеним споживанням води і солі, ці втрати значно більше, ніж на стадії адаптації. У людей, що працюють при підвищеній температурі навколишнього середовища, утрати води можуть досягати 1,6 л у годину; відповідно до цього збільшується і споживання рідини. На початковому етапі роботи вміст NaCl у поті в таких людей складає 0,3%, а на стадії адаптації – близько 0,03%.

Мінімальні добові потреби дорослої людини у воді складають близько 1,5 л. щонайменше 500 мол води в добу необхідні для виведення шлаків бруньками, і не менш 900 мол у добу неминуче видаляють шляхом випару. Якщо мінімальні добові потреби людини у воді не задовольняються, виникає гіпертонічна дегідратація.

У немовлят, що характеризуються порівняно високою інтенсивністю круговороту води, водяний баланс легко порушується. У результаті може виникати гідропенія. Це явище служить причиною «сольової лихоманки » у зв’язку з цим при перекладі дитини з харчування молоком на м’які харчові продукти необхідно давати йому додаткова кількість води.

Потреби у воді і характер харчування . Характер харчування впливає на потребі у воді. В умовах чисто вуглеводної чи вуглеводно-жирової дієти ці потреби знижені, тому що розщеплення вутлеців і жирів супроводжується значним виділенням води. При цьому вуглекислий газ швидко видаляється легенями. В умовах же дієти, багатої білками, в організмі утвориться не тільки вуглекислий газ і вода, а також інші продукти метаболізму, що підлягають виділенню нирками. Чим вище продукція таких речовин, тим більше води потрібно для екскреції води із сечею. Так, якщо потреби людини в енергії покриваються переважно за рахунок білка, при щодобовому прийомі 500 г білка, то кількість води, що утвориться в процесі метаболізму, складе лише 220 мол. для виведення ж шлаків нирками в цьому випадку буде потрібно 500 мл води. Крім того, необхідно враховувати також, що вживання м’яса супроводжується підвищеним прийомом солі. Таким чином, в умовах переважно білкової дієти потреби організму у воді зростають.

Усе це особливо важливо враховувати при лікуванні хворих, що страждають порушеннями функцій нирок, і особливо олігуріею чи гіпостенурією. Швидкість видалення нирками осмотично активних речовин обмежена максимально можливою концентрацією таких речовин у сечі, що складає близько 1200 -1400 мосмоль/л. чим більше таких речовин необхідно вивести, тим вище повинний бути обсяг сечі і тим значніші потреби у воді.

Недостатність води. В умовах негативного водяного балансу осмотична концентрація рідин організму підвищується. Звичайно такий  стан виникає в результаті недостатнього споживання води. Якщо водяний баланс не відновлюється, виникає дегідратація; кров при цьому стає більш концентрованою, що приводить до серйозних порушень гемодинаміки. Важка дегідратація, чи гідропенії, виникає в тому випадку, коли недостатність води досягає приблизно 10% ваги тіла. Дефіцит води, що складає 20%, приводить до летального результату.

Водяна інтоксикація. Так називають м’язові судороги центрального генеза, що виникають після прийому води. Якщо навіть в умовах водяного діурезу бруньки не можуть виводити достатньої кількості води, виникає позитивний водяний баланс, осмотична концентрація позаклітинної рідини підвищується, клітки поглинають воду і набухають. Особливо чуттєві до зниження осмолярності міжклітинної рідини нервові клітки.

У тому випадку, якщо виведення нирками води знижується, споживання води варто збільшувати дуже обережно. Спроби лікаря викликати посилений діурез шляхом надлишкового введення рідини в таких випадках можуть бути помилковими, тому що можуть привести до водяної інтоксикації.

У людей, що звикли споживати значну кількість води, водяна рівновага може істотно відхилятися від приведених вище середніх цифр. У тому випадку, якщо надмірне споживання рідини входить у звичку, гормональні регуляторні системи швидко перебудовуються відповідно до нових потреб.

Наслідки видалення нирки. Штучна нирка.

Після видалення одної нирки в організмі людини і тварин на протязі кількох тижнів збільшується маса нирки, що залишилась, наступає її компенсаторна гіпертрофія. В ній майже  в 1,5  рази збільшується , порявняно з вихідним рівнем, клубочкова фільтрація, збільшується реабсорбційна і секреторна здатність нефронів.

Після видалення обох нирок чи їх виключення у людини протягом кількох днів розвивається уремія, в крові збільшується концентрація продуктів азотистого обміну, вміст сечовини може збільшуватися в 20-30 разів, порушується кислотно-основний стан та іонний склад крові, розвивається слабкість, розлади дихання, через кілька днів настає смерть.

Для тимчасової заміни деяких функцій нирок під час гострої і хронічної ниркової недостатності, а також постійно у хворих з видаленими нирками використовується  аппарат під назвою “штучна нирка”. Він являє собою діалізатор, в якому через пори напівпроникної мембрани кров очищується від шлаків, в результаті чого нормалізується її склад. Сконструйовані різні типи апаратів штучної нирки – спіральний, завитковий, пластинчатий. ВА цих апаратах використовують фільтр, радіус пор якого становить біля 9 мм. Через ці пори проходять  низькомолекулярні компоненти плазми, але не проникають білки. Хворого підключають до апарату зазвичай 2-3 рази в тиждень. За допомогою цього методу вдається підтримувати життя людини до 20 років. Один сеанс гемолізу триває кілька годин. Важливу роль в проведенні регуляторних гемодіалізів відіграло використання артеріо-венозних шунтів, котрі вживляють в променеву артерію і вену передпліччя, в результаті чого зникає необхідність хірургічних операцій перед кожним гемодіалізом.  В клініці гемодіаліз деколи поєднують з гемосорбцією, що дає можливість додатково видалити з крові ряд речовин, які повинна була би екскретувати нирка.

Аналіз за Нечипоренком

Аналіз сечі по Нечипоренко – це лабораторний метод діагностики, за допомогою якого лікар зможе оцінити функціональний стан нирок і сечовивідних шляхів у пацієнта. Як правило, він призначається хворому після проведення загального аналізу сечі, якщо вже виявлені зміни і відхилення від нормальних показників. Показаннями для призначення дослідження є: діагностика гострих і хронічних захворювань сечовидільної системи (ІМВП, цистити, пієлонефрити, гломерулонефрити); динамічне спостереження за перебігом захворювання; контроль за ефективністю лікування та інші.

Для проведення аналізу необхідно зібрати середню ранкову порцію сечі. Після гігієнічного ранкового туалету зовнішніх статевих органів хворий починає мочитися в першу скляну банку, потім продовжує в другу стерильну ємність і закінчує вже в третю. Всі ємності повинні бути стерильні і чисті. Найбільша кількість сечі має знаходитися в другій банку. Отриману порцію сечі переливають у вакуумну пробірку (спеціальна пробірка з тримачем для відбору сечі). Її можна купити в аптеці або отримати перед дослідженням в діагностичному центрі.

У клініко-діагностичну лабораторію доставка аналізу здійснюється протягом 24 годин при температурі +2 +24. Термін проведення дослідження становить 1,5-2 години. В аналізі сечі за Нечипоренко лікар лаборант визначає кількість лейкоцитів, еритроцитів і циліндрів з допомогою спеціальної лічильної камери. Норми аналізу сечі у дорослих: лейкоцити – не більше 2000 в 1 мл сечі; еритроцити – не більше 1000 в 1 мл сечі; циліндри – не більше 20 в 1 мл сечі. Лікар оцінює результати аналізу, проводить діагностику, при необхідності призначає додаткові дослідження, а також підбирає курс лікування при встановленні діагнозу. Для диференціальної діагностики між пієлонефритом і гломерулонефритом важливо з’ясування ступеня переважання лейкоцитурії або гематурії. Як правило, при хронічному або гострому перебігу пієлонефриту в сечі хворого визначається значне збільшення і переважання кількості лейкоцитів. У пацієнтів з гломерулонефритом в сечі переважають еритроцити. Збільшення кількості циліндрів зустрічається при таких захворюваннях, як гіпертонічна хвороба, пороки серця, серцева недостатність, подагрі та інших.

Аналіз сечі за Зимницьким.

Аналіз сечі за Зимницьким необхідний для оцінки здатності нирок до концентрування і розведення сечі. Для аналізу сечі за Зимницьким сечу збирають протягом доби. Потрібно заздалегідь приготувати 8 чистих і сухих ємностей. Їх можна купити в аптечному кіоску чи пристосувати для цього звичайні скляні банки. На 8 листочках вкажіть час з інтервалом 3 години: 6 -9 годин, 9 – 12 годин і т.д. Листочки наклейте на ємності. Кожне сечовипускання повинно бути вироблено в ємність, відповідає потрібному інтервалу часу. Сечу зберігайте при кімнатній температурі. Вранці наступного дня ємності, в т.ч. і незаповнені, потрібно віднести в лабораторію. Протягом дня проведення аналізу слід дотримуватися звичайний харчової та питної режим. Не можна приймати сечогінні засоби.

Показники сечі в нормі при дослідженні за Зимницьким: добовий діурез становить 0,8–2,0 л, або 65–80% випитої рідини за добу; значне коливання протягом доби кількості сечі в окремих порціях (40–300 мл) та її щільності (1,008-1,025 г/л); денний діурез переважає над нічним — 2:1; щільність хоча б однієї порції сечі не нижче 1,020–1,022 г/л.

При дослідженні сечі за Зимницьким основним є облік коливань щільності в окремих порціях сечі. Якщо вона залишається на низькому рівні, незважаючи на перерви в прийомі їжі та рідини, це вказує на порушення здатності нирок концентрувати сечу. Якщо щільність залишається на звичайному рівні або її коливання не перевищують 0,007 г/л після прийомів рідини, це свідчить про втрату нирками здатності до розведення. При різних захворюваннях у З.п. можуть бути виявлені такі відхилення:

1. При зіставленні добового діурезу з кількістю випитої рідини може виявитися, що протягом доби із сечею виводиться не близько ³/₄ (65–80%) випитої рідини, а значно більше або, навпаки, менша її кількість. Збільшення діурезу у порівнянні з об’ємом випитої рідини відзначається при спаданні набряків, зменшення — при збільшенні набряків (незалежно від їхньої причини) і внаслідок посиленого потовиділення. 2. Денний і нічний діурез однакові або навіть нічний діурез більше денного (ніктурія). Не обумовлене прийомом рідини ввечері збільшення нічного діурезу може виникати як пристосувальна реакція при обмеженні концентраційної функції нирок та при серцевій недостатності. 3. Щільність сечі у всіх порціях може виявитися низькою, а коливання її в окремих порціях протягом доби будуть менші за 0,012-0,016 г/л, тобто може бути виявлена ізостенурія. Ізостенурія є найважливішою ознакою ниркової недостатності і може відзначатися у хворих на хронічний гломерулонефрит, хронічний пієлонефрит, іноді у хворих з гіпертонічною хворобою. При амілоїдному (або амілоїдно-ліпоїдному) нефрозі концентраційна функція нирок тривалий час може залишатися не порушеною; ізостенурія з’являється на стадії розвитку амілоїдно-зморщеної нирки. Ізостенурія може відзначатися при гідронефрозі та значному полікістозі. Вона є більш ранньою ознакою ниркової недостатності, ніж збільшення креатиніну та сечовини крові і можлива при їхньому нормальному вмісті у крові. Необхідно пам’ятати, що низька щільність сечі та незначні коливання цього показника протягом доби можуть залежати від нениркових факторів. Так, при наявності набряків коливання щільності можуть бути зменшеними. Щільність сечі в цих випадках (при відсутності ниркової недостатності) буває високою; гіпостенурія відзначається тільки в період спадання набряків (зокрема при застосуванні сечогінних ЛП). При тривалому дотриманні безбілкової та безсольової дієти щільність сечі також може мати протягом доби низькі показники. Низька щільність сечі з незначними коливаннями (1,000–1,001 г/л), з рідкими підйомами до 1,003–1,004 г/л відзначається при нецукровому діабеті і не зустрічається при жодних інших захворюваннях, у т.ч. й при захворюваннях нирок, які перебігають із недостатністю їхньої концентраційної функції. Ніктурія іноді є симптомом гіпертрофії простати різної етіології. Підвищення щільності сечі у всіх порціях викликає гіповолемічні стани, сечокислий діатез.

 Дхерела інформації

Основнi:

1.      Нормальна фiзiологiя /За ред. проф. В.I.Фiлiмонова. – К., 1994. – С. 374-384, 428, 440, 489-504, 508-510.

2.      Посiбник з нормальної фiзiологiї /За ред. проф. В.Г.Шевчука, проф. Д.Г.Наливайка – К., 1995. – С. 256-267.

3.     Фізіологія людини: підручник / В.І. Філімонов. – К.:ВСВ «Медицина», 2010. – С. 706–735.

4.     .Довiдник для засвоєння основних клiнiко-фiзiологiчних методик /Вадзюк С.Н. i спiвавт. – Тернопiль, 1994. – С. 39-41.

5.     Основнi показники життєдiяльностi здорової людини (довiдник) /За ред. проф. С.Н.Вадзюка –Т., 1996. – С. 33-35.

6.      Лекцiйнi матерiали.

Додатковi:

1. Физиология человека /Под ред. Г.И.Косицкого.-М., 1985. – С. 223, 239, 407-423, 427.

2. Наточин Ю.В. Основы физиологии почек. – Л., 1982. – 57 с.

3. Фізіологія  /Під ред . В.Г.Шевчука , В.М. Мороз. – Вінниця : Нова Книга, 2012. – С. 406-422.