1
Чеснокова Н.П. 1
Понукалина Е.В. 1
Жевак Т.Н. 1
Афанасьева Г.А. 1
Бизенкова М.Н. 1
1 Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского
1. Войнов В.А. Атлас по патофизиологии. – 2-е изд. – М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2007. – 256 с.
2. Кеттайл В.М. Патофизиология эндокринной системы: учеб. / В.М.
Кеттайл, Р.А. Арки. – М.: БИНОМ, 2001. – 336с. 3. Литвицкий П.Ф. Патофизиология: учеб. – 4-е изд. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 496 с.
4. Малышев В.Д. Кислотно-основное состояние и водно-электролитный баланс в интенсивной терапии. – М.: БИНОМ, 2005. – 228 с.
5. Патологическая физиология: учеб. / под общ. ред. В.В. Моррисона, Н.П. Чесноковой. – 4-е изд.
– Саратов: Изд-во Сарат. гос. мед. ун-та, 2009. – 679 с.
6. Патофизиология: учеб. / под ред. В.В. Новицкого, Е.Д. Гольдберга, О.И. Уразовой. – 4-е изд. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 848 с.
7. Патофизиология: учеб. / И.А. Воложин и др.; под ред. И.А. Воложина, Г.В. Порядина. – М.: «Академия», 2006. – Т. 2. – 256 с.
8. Патологическая физиология: учеб. / Н.Н. Зайко, Ю.В.
Быць, А.В. Атаман и др.; под ред. Н.Н. Зайко, Ю.В. Быця. – 3-е изд. – М.: МЕДпресс-информ, 2008. – 644 с. 9. Серов В.Н. Гинекологическая эндокринология / В.Н. Серов, В.Н. Прилепская, Т.В. Овсянникова. – 5-е изд. – М.: МЕДпресс-информ, 2015. – 512 с.
10. Сухоруков В.П. Водно-электролитный обмен, нарушения и коррекция. – Киров, 2006. – 144 с.
11. Хейтц У.И.
Водно-электролитный и кислотно-основный баланс: краткое руководство / У.И. Хейтц, М.М. Горн. – М.: БИНОМ; Лаборатория знаний, 2009. – 359 с.
12. Robbins and Cotran pathologic basis of disease. – 7 th ed. / Edited by V. Kumar, A.K. Abbas, N. Fausto. – Philadelphia, Pennsylvania: Elserier, 2005. – 1525 p.
Надпочечники – парный внебрюшинный орган, представлен мозговым веществом и корковым слоем. Кора надпочечников, включающая до 90% массы, представлена тремя зонами: наружной – клубочковой (z. glomerulosa), средней – пучковой (z. fasticulata), внутренней – сетчатой (z. reticularis).
В корковом слое надпочечников вырабатывается около 50 стероидных соединений из холестерина, липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) или из ацетата.
Клубочковая зона, составляющая около 15% ткани надпочечников, является местом продукции минералокортикоидов, в первую очередь альдостерона. Промежуточными этапами образования альдостерона являются прогестерон, ДОК, кортикостерон и 18-оксикортикостерон.
Клетки пучковой зоны, составляющие до 75% ткани коркового вещества, продуцируют глюкокортикоиды (в основном кортизол – гидрокортизон). Клетки сетчатой зоны вырабатывают не только кортизол, но и половые гормоны – эстрогены и андрогены. Промежуточными продуктами синтеза гормонов пучковой и сетчатой зон являются С-19-стероиды, обладающие андрогенной активностью.
В ряде случаев имеет место дополнительная эктопированная ткань коркового вещества надпочечников (в почках, селезенке, вдоль аорты и т. д.).
Окончательное формирование указанных зон коркового вещества надпочечников происходит к 3-х-летнему возрасту.
Стимуляторами клубочковой зоны коры надпочечников являются ангиотензин-II и в меньшей степени ангиотензин-III.
Ангиотензин-II активирует продукцию альдостерона как на стадии включения холестерина в прегненолон, так и на поздних стадиях превращения кортикостерона в 18-гидроксикортикостерон. В то же время он является митогеном для клеток клубочковой зоны.
Одним из дериватов ангиотензина-II является ангиотензин-III, обладающий слабой вазоконстрикторной активностью. Ангиотензиназы эндотелия сосудов завершают инактивацию ангиотензинов.
АКТГ обладает слабым тропным и митогенным действием на клубочковую зону в условиях нормы, но при гиперпродукции этого гормона резко возрастают активационные эффекты. Выраженным стимулирующим влиянием на клубочковую зону обладают мелатонин и серотонин, а также β-липотропин. При стрессе возникает усиление продукции минералокортикоидов под влиянием АКТГ, АДГ, ангиотензинов, катехоламинов.
Продукция минералокортикоидов подавляется натриуретическими пептидами (атриопептидами), эндогенными опиатами, дофамином.
Атриопептиды – естественные антагонисты минералокортикоидов и вазопрессина, продуцируются секреторными кардиомиоцитами предсердия, а также в легких, цнс, вегетативных ганглиях и других тканях.
Атриопептиды оказывают дилататорный и гипотензивный эффекты, снижают реабсорбцию натрия в почках и увеличивают процессы фильтрации. Секреция атриопептидов возрастает при гиперволемии, гипертензии, растяжении предсердий, солевой нагрузке.
Стимуляторами секреции атриопептидов являются глюкокортикоиды, минералокортикоиды, вазопрессин. Как компенсаторная реакция гиперпродукция атриопептидов возрастает при сердечной и почечной недостаточности.
Резкие нарушения эндокринных влияний со стороны надпочечников на метаболические процессы и, в частности, на водно-электролитный баланс имеют место в условиях гипер- и гипокортицизма.
В 15-30% случаев в основе гиперкортицизма лежит первичное поражение клеток коркового вещества надпочечников чаще опухолевой природы (глюкостерома), что обуславливает развитие синдрома Иценко-Кушинга. Злокачественные опухоли – глюкостеромы – возникают чаще у мужчин, у женщин опухоли аналогичной локализации носят доброкачественный характер. В ряде случаев формируется глюкоандростерома.
Гиперкортицизм, связанный с развитием адренокортикотропиномы гипофиза, именуется в России болезнью Иценко-Кушинга. С указанной патологией связаны до 50-80% случаев эндогенного гиперкортицизма.
Синдром эктопической автономной секреции АКТГ составляет 5-15% эндогенного гиперкортицизма, возникает чаще у мужчин при бронхогенном раке легкого, карциноидах желудочно-кишечного тракта, при тимоме, β-инсуломе, раке щитовидной железы и т. д.
Ятрогенный гиперкортицизм возникает при длительном лечении глюкокортикоидами заболеваний иммуноаллергической, онкогенной природы.
Нарушения водно-электролитного обмена при гиперкортицизме характеризуются развитием гипернатриемии, гипокалиемии, отеками, гиперкальциемией, развитием интрацеллюлярного ацидоза и экстрацеллюлярного алкалоза. Указанные изменения связаны с избыточной потерей калия с мочой при одновременном усилении поступления в клетки натрия и водорода под влиянием глюкокортикоидов.
Нарушения водно-электролитного баланса при синдроме Иценко-Кушинга (первичном гиперкортицизме) сочетаются с системными нарушениями белкового, жирового, углеводного обменов, как и при болезни Иценко-Кушинга.
Последние характеризуются усилением катаболических реакций в лимфоидной, соединительной, мышечной, костной, хрящевой тканях, развитием отрицательного азотистого баланса. Глюкокортикоиды – контринсулярные гормоны, – в связи с чем возможны гипергликемия, глюкозурия, полиурия, полидипсия. Одновременно возникают перераспредение жиров, активируется атеросклеротический процесс.
Минералокортикоиды – альдостерон и дезоксикортикостерон – важнейшие регуляторы функции дистальных почечных канальцев и собирательных трубочек – обеспечивают задержку натрия, усиление секреции калия и протонов водорода.
В то же время мишенями аналогичного действия минералокортикоидов являются слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, потовые, слюнные и молочные железы.
Минералокортикоиды, являясь производными холестерина, достаточно легко проникают через липидный бислой цитоплазматических мембран клеток-мишеней, связываются с цитозольными рецепторами I типа, а затем проникают в ядро, вызывая дерепрессию определенных участков генома, синтез белков-переносчиков, обеспечивающих реабсорбцию натрия в обмен на экскрецию калия и водорода.
Неконкурентным антагонистом альдостерона является предсердный натрийуретический фактор.
Так называемые быстрые эффекты минералокортикоидов на водно-электролитный баланс обусловливаются их прямым действием на цитоплазматические мембраны клеток различных органов и тканей, в частности на фосфатидил-инозитоловые посредники.
При этом чрезвычайно быстро (в течение 1-2 минут) возникает задержка ионов натрия с одновременной потерей протонов водорода и калия практически всеми клетками организма человека, что приводит к повышению их возбудимости и функциональной активности.
В связи с этим очевидны выраженные нарушения водно-электролитного баланса в условиях гиперальдостеронизма.
Гиперальдостеронизм может быть первичным (наследственным), связанным с аномалией структуры альдостеронсинтетазы. Значительно чаще встречается приобретенный первичный гиперальдостеронизм (синдром Конна).
Приобретенный первичный гиперальдостеронизм, или синдром Конна, впервые был описан в 1955 году.
Причиной этой патологии в 85% случаев является гормонально активная опухоль клубочковой зоны коры надпочечников (альдостерома), реже (~ в 9%) диффузная гиперплазия коры надпочечников, ~ в 6% случаев наблюдается карцинома и иногда опухоль с эктопической локализацией (яичник, кишечник, щитовидная железа). Заболевание наиболее часто возникает в возрасте 30-45 лет.
При всех формах первичного гиперальдостеронизма тормозится продукция ренина за счет активации волуморецепторов на фоне гиперволемии.
Симптоматика заболевания связана со свойственным гиперпродукции минералокортикоидов нарушением водно-электролитного баланса, т.е. чрезмерной задержкой натрия в органах-мишенях при одновременном усилении экскреции калия и ионов водорода.
Клиническая манифестация нарушений водно-электролитного баланса при синдроме Конна характеризуется развитием нервно-мышечных расстройств, симптоматики нефропатии и гипертензии.
К нервно-мышечным симптомам относятся мышечная слабость, судороги, парестезии, обусловленные чрезмерной потерей калия. Миастения проявляется в виде периодических приступов.
Потеря калия в условиях гиперальдостеронизма сопровождается развитием гипокалиемической нефропатии в 80% наблюдений, нарушением структуры и функции проксимальных и дистальных канальцев, снижением чувствительности V2-рецепторов к вазопрессину.
Чрезмерная задержка натрия в гладкомышечных элементах сосудистой стенки приводит к их частичной деполяризации, повышению возбудимости, развитию вазоконстрикции даже в ответ на действие физиологических концентраций вазоконстрикторов: адреналина, норадреналина, АДГ.
Одновременно возникают гидратация сосудистой стенки, снижение ее эластичности, повышение базального сосудистого тонуса. Все перечисленные факторы приводят к развитию гипертензии.
Задержка натрия и воды под влиянием минералокортикоидов способствует повышению объема циркулирующей крови, развитию внутриклеточной гидратации.
Вторичный гиперальдостеронизм – наиболее частая форма патологии.
Вторичный гиперальдостеронизм носит симптоматический характер, возникает в случаях гиповолемии, гипоксии и ишемии почек, гипонатриемии и гиперкалиемии, при беременности, рениноме, а также при активации симпатоадреналовой системы в связи с возбуждением соответствующих рецепторов (волумо-, хемо-, осморецепторов), клеток ЮГА почек, а также ряда других органов и тканей. Пусковым механизмом вторичного гиперальдостеронизма является активация ренин-ангиотензиновой системы. В настоящее время очевидно наличие циркулирующей (системной) и тканевой (местной) ренин-ангиотензиновых систем.
Циркулирующая ренин-ангиотензиновая система включает следующие компоненты: ренин, ангиотензиноген, ангиотензины, ангиотензинпревращающий фермент. Ренин – протеолитический фермент, продуцируемый клетками ЮГА почек, расщепляет ангиотензиноген (α2-глобулин с ММ около 60 кД) и его в ангиотензин-I. Последний обладает незначительным вазоконстрикторным эффектом.
Ангиотензин-I под влиянием ангиотензинпревращающего фермента (металлопротеиназы) последовательно переходит в ангиотензин-II, ангиотензин-III и ангиотензин-IV.
Ангиотензин-II обладает наиболее выраженным вазоконстрикторным действием, влияя на соответствующие рецепторы сосудистой стенки, и стимулирует секрецию минералокортикоидов, задержку натрия и воды в организме, потерю калия и протонов.
Тканевая ренин-ангиотензиновая система, включающая экспрессию генов ренина, наличие ангиотензина-I, ангиотензинпревращающего фермента, ангиотензина-II, ангиотензиновых рецепторов, обнаружена в надпочечниках, головном мозге, сердце, кровеносных сосудах, почках. Причем в тканях возможно образование ангиотензина-II из ангиотензина-I без участия ангиотензинпревращающего фермента, а под влиянием химазы, катепсина, тканевого активатора плазминогена.
В тканях имеет место и прямой путь превращения ангиотензиногена в ангиотензин-II под влиянием ферментов катепсина Q, тонина, элластазы, тканевого активатора плазминогена.
Нарушения водно-электролитного баланса в условиях вторичного гиперальдостеронизма аналогичны таковым, возникающим при синдроме Конна, но выражены в меньшей мере. Это, прежде всего, чрезмерная задержка натрия и воды, потеря калия и протонов водорода в дистальных сегментах почек, слизистой желудочно-кишечного тракта.
Расстройства электролитного баланса при гиперальдостеронизме приводят к развитию отеков, задержке натрия и воды внутри клеток, формированию гипертензивного синдрома, гипертрофии миокарда.
Длительная задержка натрия сопровождается усилением продукции атриопептидов; при этом в собирательных трубках увеличивается выделение натрия и воды, отеки спадают. Однако в дистальных канальцах атриопептиновые рецепторы представлены слабо, где эффекты альдостерона сохраняются в полной мере.
Длительная потеря калия при гиперальдостеронизме обуславливает формирование гипокалиемической нефропатии и, соответственно, снижение чувствительности дистальных канальцев почек к АДГ. При этом возникает полиурия.
Гипокортицизм проявляется в виде надпочечниковой недостаточности. Различают острую и хроническую недостаточность надпочечников. Острая недостаточность развивается при тромбозе и эмболии сосудов надпочечников (синдром Уотерхауса-Фридериксена).
Хроническая надпочечниковая недостаточность может быть первичной и вторичной.
Первичная хроническая недостаточность надпочечников связана чаще с их аутоиммунным поражением, развитием туберкулеза, реже – опухолевого процесса (ангиомы, ганглионевромы), в ряде случаев связана с метастазированием опухолевых клеток в надпочечники или с грибковым, сифилитическим разрушением надпочечников.
Острая недостаточность надпочечников – критическое состояние, проявляющееся развитием коллапса, резкой адинамии, потерей сознания. Основные клинические проявления надпочечниковой недостаточности обусловлены тяжелыми нарушениями водно-электролитного баланса и углеводного обмена в связи с дефицитом глюко- и минералокортикоидов.
При этом возникает резкое снижение реабсорбции натрия и хлоридов в дистальных сегментах почек и кишечнике, развиваются чрезмерная потеря натрия и полиурия. Снижение содержания натрия и воды в организме приводят, в частности, к падению базального сосудистого тонуса, развитию гипотонии различной степени тяжести.
Достаточно весомый вклад в развитие клинических проявлений гипокортицизма вносит усиление реабсорбции ионов калия в дистальных сегментах почек и кишечнике и увеличение его концентрации в крови.
Гиперкалиемия сопровождается нарушением сократительной способности миокарда вплоть до остановки сердца, развитием спастических сокращений кишечника и, соответственно, диареей, рвотой, абдоминальными болями.
- При дефиците глюкокортикоидов – контринсулярных гормонов – усиливается гипогликемизирующее действие инсулина, уровень сахара в крови резко снижается вплоть до развития гипогликемического коматозного состояния.
- Дефицит глюкокортикоидов при гипокортицизме сопровождается подавлением гемопоэза в костном мозге, эритропоэза, одновременно возникает гиперплазия лимфоидной ткани.
- При хроническом гипокортицизме (болезнь Аддисона) возникает гиперпигментация кожи, что связано в определенной степени с гиперпродукцией проопиомеланокортина аденогипофиза, содержащего в своем составе меланоцитостимулирующий гормон (МСГ).
Нарушения метаболического статуса, в частности водно-солевого гомеостаза, при хроническом гипокортицизме выражены в значительно меньшей мере, чем при остро развивающейся патологии.
Однако в основе расстройств водно-электролитного баланса лежат усиленная потеря натрия и воды при одновременной активации всасывания калия, протонов водорода в дистальных сегментах почек и в желудочно-кишечном тракте, приводящие к типичным системным функциональным расстройствам.
Библиографическая ссылка
Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Жевак Т.Н., Афанасьева Г.А., Бизенкова М.Н. РОЛЬ НАДПОЧЕЧНИКОВ В РЕГУЛЯЦИИ ВОДНО-СОЛЕВОГО ГОМЕОСТАЗА В УСЛОВИЯХ НОРМЫ И ПАТОЛОГИИ // Научное обозрение. Медицинские науки. – 2016. – № 1. – С. 61-64;
URL: https://science-medicine.ru/ru/article/view?id=871 (дата обращения: 11.04.2022). 
Физиологическая роль основных ионов в организме ребенка
В организме взрослого человека содержится 70-100 г натрия, у детей его содержание ниже. Он обнаруживается во всех тканях в виде катионов натрия. Содержание натрия в плазме крови 130-150 ммоль/л (биохимический анализ крови ребенку, детская поликлиника «Маркушка»).
Натрий — главный внеклеточный катион: на его долю приходится более 90 % всех катионов плазмы. Около 85 % ионов натрия представлено в свободной форме и приблизительно 15 % его удерживается белками.
Натрий создает и поддерживает осмотическое давление жидкостей организма (преимущественно внеклеточной), задерживает воду в организме, участвует во всасывании в кишечнике и реабсорбции в почках глюкозы и аминокислот.
Натрий участвует в регуляции кислотно-щелочного состояния организма, является щелочным резервом крови, активатором некоторых ферментов. Содержание натрия в клеточной микросреде определяет величину мембранного потенциала и, соответственно, возбудимость клеток.
Совместно с ионами калия натрий стимулирует АТФазную активность фракций клеточных мембран, стабилизирует симпатический отдел нервной системы, принимает участие в регуляции тонуса сосудов.
Основное количество натрия поступает в организм с поваренной солью, небольшое количество его ребенок потребляет в виде бикарбоната натрия, цитрата, сульфата и глутамата натрия, которые как добавки встречаются в продуктах питания. Суточная потребность ребенка в натрии составляет в среднем 1,5-2,0 ммоль/л.
Основное количество натрия (около 95 %) выводится почками с мочой в виде натриевых солей фосфорной, серной, угольной и других кислот. Натрий выводится также с потом и через кишечник. Дефицит или избыток натрия вызывают серьезные изменения в организме ребенка.
Калий. Внутриклеточный катион
В отличие от натрия является внутриклеточным катионом. У взрослых содержание калия составляет приблизительно 53 ммоль/л и 95 % его обменивается.
Уровень калия в организме ребенка ниже. Основное количество калия (90 %) находится внутри клеток в виде непрочных соединений с белками, углеводами и фосфором.
Часть калия содержится в клетках в ионизованном виде и обеспечивает мембранный потенциал.
Суточная потребность ребенка в калии — 1,5-2,0 ммоль/л. Основным пищевым источником калия являются продукты растительного происхождения. Из организма калий выводится преимущественно почками (80—90 %), в меньшей степени пищеварительным трактом и потовыми железами. Основным регулятором выведения его с мочой является альдостерон.
Калий участвует в ряде жизненно важных физиологических процессов: вместе с натрием создает и поддерживает осмотическое давление жидкостей организма (преимущественно внутриклеточной), участвует в регуляции кислотно-щелочного состояния организма.
Калий — активатор ряда ферментов, вместе с катионом натрия формирует электрохимический потенциал в мембранах клеток.
Уровень калия в клетках и внеклеточной среде играет важнейшую роль в деятельности сердечно-сосудистой, мышечной и нервной систем, в секреторной и моторной функциях пищеварительного тракта, экскреторной функции почек.
Обычно выход калия из клеток зависит от увеличения их биологической активности, распада белка и гликогена, недостатка кислорода. Дефицит и избыток калия вызывают серьезные изменения в организме ребенка.
Кальций. Внутриклеточный и в костной ткани
В различных тканях содержится внутриклеточно и почти исключительно в форме растворимых белковых комплексов. Лишь в костной ткани, включающей до 97 % всех запасов кальция в организме, он находится главным образом в виде нерастворимых внеклеточных включений гидроксиапатита.
Содержание кальция в организме у детей составляет около 200 ммоль/л, у взрослых — 475 ммоль/л. Содержание кальция в крови поддерживается в норме в диапазоне 2,5-2,8 ммоль/л.
Основной источник кальция — продукты питания: молоко и молочные продукты, яйца, бобовые, сухофрукты и др. Для детей грудного возраста основной источник кальция — молоко.У взрослого человека поддерживается нулевой баланс кальция, у детей — положительный.
Кальций участвует в физиологических процессах только в ионизованном виде.
Кальций — необходимый участник процесса мышечного сокращения, важнейший компонент свертывающей системы крови (превращения протромбина в тромбин, фибриногена в фибрин, способствует агрегации тромбоцитов), как кофактор или активатор участвует в работе многих ферментов.
Кальций входит в состав костей и хрящей в форме апатитов, является стабилизатором клеточных мембран, регулирует возбудимость нервов и мышц. Кальций — внутриклеточный посредник в действии некоторых гормонов на клетку, универсальный триггер многих секреторных процессов.
Ионизация кальция зависит от рН крови. При ацидозе содержание ионизованного кальция повышается, а при алкалозе падает. Алкалоз и снижение уровня кальция ведут к резкому повышению нейромышечной возбудимости.
Магний. Внутриклеточный и в костной ткани
Как и калий, является основным внутриклеточным катионом (его концентрация в клетках значительно выше, чем во внеклеточной среде). Общее количество магния в организме у детей составляет 11 ммоль/л, у взрослых — 14 ммоль/л.
Половина всего магния находится в костях (1/3 этого количества свободно обменивается), 49 % — в клетках мягких тканей, он играет существенную роль во многих ферментативных реакциях, в том числе в активации АТФ-азы.
Уровень магния в крови составляет 0,75-0,9 ммоль/л, при этом более 60 % катиона находится в ионизованном виде.
Суточная потребность в магнии взрослого человека составляет около 300 мг. Овощи с зелеными листьями и фрукты, бобовые и злаки, мясо являются основными пищевыми источниками магния.
Значительное количество эндогенного магния поступает в пищеварительный тракт с пищеварительными секретами. Главным регулятором содержания магния в организме являются почки.
При недостатке его в организме он полностью реабсорбируется почками.
Магний — структурный элемент костной ткани. Он стабилизирует биологические мембраны, уменьшая их текучесть и проницаемость. Образуя хелаты с нуклеиновыми кислотами, он стабилизирует структуры ДНК, ассоциации субъединиц рибосом, связанные транспортными РНК с рибосомой.
Магний входит в состав более 300 разных ферментных комплексов, обеспечивая их активность. Катион магния уменьшает возбудимость нервно-мышечной системы, сократительную способность миокарда и гладких мышц сосудов, оказывает депрессивное действие на психические функции.
При дефиците магния повышается возбудимость ЦНС, что проявляется слабостью и расстройством психики (спутанность сознания, беспокойство и агрессивность), возникновением судорог.
Повышение уровня магния в плазме (более 1,5 ммоль/л) вызывает тошноту и рвоту. Высокие концентрации магния могут вызвать гипотензию.
Хлор. Основной анион внеклеточной жидкости
Главным анионом внеклеточной жидкости является хлор, в организме он находится преимущественно в ионизованном состоянии (хлорид-анион) в форме солей натрия, калия, кальция, магния и т. д. Общее количество хлора в организме составляет 33 ммоль/кг.
Распределение хлоридов в жидкостях организма определяется распределением ионов натрия. В крови хлориды встречаются главным образом в виде натрия хлорида. Концентрация хлора в плазме крови в норме колеблется от 90 до 105 ммоль/л, 90 % аниона хлора находится во внеклеточной жидкости.
Суточная потребность хлора (2-4 г) полностью покрывается пищевой поваренной солью.
Хлориды участвуют в создании и поддержании осмотического давления жидкостей организма, в синтезе соляной кислоты в желудке. Хлориды также участвуют в генерации электрохимического градиента на плазматических мембранах клеток, являются активаторами ряда ферментов.
Изменение концентрации хлора в крови приводит соответственно к изменению концентрации натрия. Однако иногда изменение концентрации хлора не сопровождается эквивалентными изменениями концентрации натрия. Избыток хлора ведет к ацидозу.
Фосфор. Исключительно большое биологическое значение для растущего организма
Около 70 % фосфора сосредоточено в костной ткани, он входит в состав межклеточной жидкости и активных биохимических соединений каждой клетки организма.
Фосфаты являются основными анионами внутриклеточной жидкости, где концентрация их выше, чем во внеклеточной среде, в 40 раз.
Содержание неорганического фосфора в крови составляет 0,94-1,60 ммоль/л, у детей первого года жизни — 1,26-2,26 ммоль/л.
Потребность в фосфатах взрослого человека — около 1200 мг/сут. Фосфор в достаточном количестве присутствует в пищевом рационе, так как содержится практически во всех пищевых продуктах и всасывается (около 50 %) в виде неорганических фосфатов.
Фосфаты — необходимый компонент клеточных мембран, играют ключевую роль в метаболических процессах, входя в состав многих коферментов, нуклеиновых кислот и фосфопротеидов.
Фосфат — структурный компонент костей и зубов в виде апатитов, участвует в регуляции концентрации водородных ионов (фосфатная буферная система), важнейший компонент фосфорорганических соединений организма: нуклеотидов, нуклеиновых кислот и фосфопротеидов, фосфолипидов и др. Органические соединения фосфора (АТФ, АДФ) составляют основу энергетического обмена.
Избыток фосфора в организме встречается редко и наблюдается при нарушении функции почек или гипофункции паращитовидных желез. Это приводит к гипокальциемии и нарушению метаболизма костной ткани. Проявлениями недостатка фосфора являются ломкость костей, нарушение диссоциации оксигемоглобина, слабость, миопатия, кардиомиопатия.
Сульфаты, бикарбонаты
Сульфаты в большем количестве содержатся во внутриклеточном пространстве, входят в состав многих биологически активных веществ. Сульфаты необходимы для обезвреживания токсических соединений в печени.
Ион бикарбоната в наибольшем количестве содержится в экстрацеллюлярной жидкости. Ион бикарбоната находится в динамическом равновесии с угольной кислотой и является компонентом основной буферной системы организма.
4.Образование конечной мочи, ее состав и свойства. Реабсорбция в канальцах, механизм ее регуляции
В
сутки у человека образуется и выделяется
от
0,7 до 2 л мочи.
Эта величина носит название суточного
диуреза
и зависит от количества выпитой жидкости,
так как здоровым человеком выделяется
65—80 % ее объема с мочой.
Основное
количество мочи образуется днем, тогда
как ночью оно составляет не более
половины дневного объема.
Удельный
вес мочи
колеблется в широком диапазоне — от
1005 до 1025, обратно пропорционально объему
принятой жидкости и образовавшейся
мочи.
Реакция
суточной мочи
обычно слегка кислая, однако рН колеблется
в зависимости от характера питания. При
растительной пище моча приобретает
щелочную реакцию, а при белковой —
становится более кислой.
Моча
обычно прозрачна,
но имеет небольшой осадок, получаемый
при центрифугировании и состоящий из
малого количества эритроцитов, лейкоцитов
и эпителиальных клеток. В осадке мочи,
собранной за 12 ночных часов, содержится
от 0 до 400 000 эритроцитов, от 300 000 до 1,8
миллионов лейкоцитов.
Здесь также могут
присутствовать кристаллы мочевой
кислоты, уратов и оксалата кальция (в
кислой моче) или кристаллы мочекислого
аммония, фосфорнокислого и углекислого
кальция (в щелочной моче). Белок и глюкоза
в конечной моче практически отсутствуют,
содержание аминокислот не превышает
0,5 г за сутки.
Поскольку в канальцах
нефрона происходит обратное всасывание
основной части профильтровавшейся
воды, солей и других веществ, то выделяется
их с мочой от 45 % (мочевина) до 0,04 %
(бикарбонат) от профильтровавшегося
количества.
Однако за счет всасывания
воды и процессов концентрирования мочи,
а также секреции в канальцах, содержание
в конечной моче ряда веществ превышает
их концентрацию в плазме крови: мочевины
в 67 раз, калия в 7, сульфатов в 90, фосфатов
в 16 раз, тем самым обеспечивается
эффективность их экскреции из организма.
В небольших количествах в мочу поступают
производные продуктов гниения белков
в кишечнике — индола, скатола, фенола.
В моче содержится широкий спектр
органических кислот, небольшие
концентрации витаминов (кроме
жирорастворимых), биогенные амины и их
метаболиты, стероидные гормоны и их
метаболиты, ферменты и пигменты,
определяющие цвет
мочи.
С
мочой в разных концентрациях, зависящих
от ее количества, выделяются практически
все неорганические катионы и анионы, в
том числе и широкий спектр микроэлементов.
Реабсорбция
в канальцах, механизм .
При
сравнении состава и количества первичной
и конечной мочи
выявляется, что в канальцах нефрона
происходит процесс обратного всасывания
воды и веществ, профильтровавшихся в
клубочках, что необходимо для поддержания
их внешнего баланса.
Этот процесс называется канальцевой
реабсорбцией
и в зависимости от отдела канальцев,
где он происходит, различают реабсорбцию
проксимальную
и дисталъную.
В процессе реабсорбции вода и вещества
из просвета канальцев через люминальную
мембрану поступают в цитоплазму клеток
эпителия, затем через базолатеральную
мембрану выносятся из клеток эпителия
в интерстициальное пространство, после
чего поступают в перитубулярные
(околоканальце-вые) капилляры.
Такой
путь реабсорбции носит название
трансцеллюляр-ного, в его основе лежат
общие механизмы транспорта веществ
через плазматические мембраны.
Кроме
того, возможен путь реабсорбции через
плотные соединения между клетками
эпителия посредством простой диффузии
или переносом вещества вместе с
растворителем, что носит название
парацеллюлярного пути реабсорбции.
Реабсорбция представляет собой транспорт
веществ из мочи в лимфу и кровь, и в
зависимости от механизма выделяют
пассивный, первично и вторично активный
транспорт.
Проксимальная
реабсорбцияобеспечивает
полное всасывание ряда веществ первичной
мочи
— глюкозы, белка, аминокислот и витаминов.
В проксимальном отделе канальцев
всасывается 2/з профильтровавшихся воды
и ионов натрия (рис. 14.
7), большие количества
ионов калия, двухвалентных катионов,
анионов хлора, бикарбоната, фосфата, а
также мочевая кислота и мочевина.
К
концу проксимального
отдела
в его просвете остается только 1/3 объема
ультрафильтрата, и, хотя его состав
из-за неодинаковой реабсорбции разных
компонентов уже существенно отличается
от плазмы крови, осмотическое давление
первичной мочи остается таким же, как
в плазме.
Эпителий
проксимального канальца
хорошо проницаем
для воды,
благодаря наличию в апикальной мембране
водных каналов, образованных особыми
белковыми молекулами аквапоринами.
В структурах нефрона описано 6 типов
аквапоринов, первый из них (AQP-1) имеется
в мембранах клеток проксимальных
канальцев (рис. 14.8).
Всасывание
воды происходит
пассивно путем простой диффузии по
осмотическому градиенту и прямо зависит
от реабсорбции
ионов натрия хлорида, других осмотически
активных веществ. Благодаря этому
содержимое проксимального отдела
остается изоосмотичным плазме крови.
Реабсорбция
ионов натрия в
проксимальном отделе
осуществляется несколькими механизмами
активного и пассивного транспорта.
Во-первых, реабсорбция натрия осуществляется
первично активным
транспортом.
Ионы натрия входит в клетки эпителия
через апикальную мембрану пассивно
через натриевые каналы по концентрационному
градиенту, его выведение через
базолатеральные мембраны эпителиальных
клеток происходит активно с помощью
натрий-калиевых насосов, использующих
энергию АТФ.
Именно деятельность этих
насосов обеспечивает градиент концентрации
ионов натрия между внутриканальцевой
и внутриклеточной средами.
Во-вторых,
на апикальной мембране имеется
электронейтральный переносчик,
обеспечивающий активный обмен Na+ и Н+,
при этом ион натрия поступает в клетку
в обмен на удаляемый из клетки Н-ион.
Такой механизм транспорта носит название
антипорта.
Этот
переносчик обеспечивает и всасывание
бикарбонатного
аниона.
Профильтровавшийся бикарбонатный анион
вместе с Н-ионом образуют угольную
кислоту: HCO3 + Н+ = Н2С03.
Располагающаяся
на щеточной каемке эпителия канальца
карбоангидраза катализирует разложение
в канальцевой жидкости угольной кислоты:
Н2С03 о Н20 + С02, после чего С02 диффундирует
в клетку по градиенту концентрации.
В
клетке под влинием цитоплазменной
карбоангидразы протекает обратная
реакция: С02 + Н20=Н2С03, угольная кислота
диссоциирует: Н2С03 о Н+ + HCO3.
Бикарбонатный
анион (НСОз) пассивно переносится в
перитубулярную жидкость по электрохимическому
градиенту, создаваемому активным
переносом натрия через ба-золатеральную
мембрану, а Н-ион через апикальную
мембрану с помощью антипорта Na+-H+
выводится в просвет канальца.
Таким
образом, сопровождающим всасывающийся
ион натрия в начальных отделах
проксимального канальца анионом является
бикарбонат. Анионы хлора
всасываются в начальных отделах
плохо из-за низкой проницаемости стенки.
Объем мочи в канальце уменьшается из-за
пассивной реабсорбции воды, и концентрация
хлоридов в его содержимом растет.
В
конечных участках проксимальных
канальцев межклеточные контакты уже
проницаемы для хлоридов (концентрация
которых повысилась) и они пассивно по
градиенту концентрации всасываются из
мочи путем парацеллюлярной диффузии,
создавая электрохимический градиент
для натрия. В-третьих, ион натрия
реабсорбируется пассивно, по
электрохимическому градиенту, вслед
за анионом хлора. Такой пассивный
транспорт одного иона (натрия) вместе
с пассивным транспортом другого (хлорида)
носит название котранспорта. В-четвертых,
на апикальной мембране расположены
переносчики-котранспортеры
натрия и органических веществ (глюкозы,
аминокислот), натрия и фосфата или
сульфата.
Проксимальная
реабсорбция глюкозы
и аминокислот
осуществляется
с помощью специальных переносчиков
щеточной каемки апикальной мембраны
эпителиальных клеток. Эти переносчики
транспортируют
глюкозу или аминокислоту,
только если одновременно связывают и
переносят натрий.
Пассивное перемещение
натрия по градиенту концентрации внутрь
клеток ведет к транспорту через мембрану
и переносчика с глюкозой или аминокислотой.
Для реализации этого процесса необходима
низкая концентрация натрия в эпителиальной
клетке, создающая градиент концентрации
между внешней и внутриклеточной средой,
что обеспечивается энергозависимой
работой натрий-калиевого насоса базальной
мембраны.
Поскольку
перенос глюкозы или аминокислоты
связан с натрием, а его транспорт
определяется активным удалением натрия
из клетки, такой вид транспорта называют
вторично активным, или симпортом,
т. е. совместным пассивным транспортом
одного вещества (глюкоза) из-за активного
транспорта другого (натрия) с помощью
одного переносчика.
Реабсорбция
пептидов и белков
осуществляется практически полностью
в проксимальных канальцах. Количество
профильтровавшегося белка относительно
невелико и составляет около 1,8 г в сутки.
Некоторую его часть составляют альбумины,
но фильтрационный барьер клубочков
проходят и полипептиды меньшего размера,
и в первичную мочу фильтруются, например,
соматотропин, а также лизоцим и др. В
конечную мочу поступает не более 0,15 г
белка в сутки (рис. 14.10).
Молекулы альбуминов
после связывания с рецепторами на
люминальной мембране клеток эпителия
канальцев подвергаются эндоцитозу,
внутриклеточные пузырьки поглощенного
белка сливаются с лизосомами и белковые
молекулы гидролизуются пеп-тидазами
(аналог внутриклеточного пищеварения).
Продукты гидролиза, в основном
аминокислоты, выводятся в интерстициальную
жидкость и поступают в перитубулярные
капилляры. Пептиды, особенно с короткой
цепью, подвергаются гидролизу ферментами
щеточной каемки (аналог мембранного
пищеварения), образующиеся аминокислоты
реабсорбируются из просвета канальцев.
Дистальная
реабсорбция ионов и воды
по объему значительно меньше
проксимальной. Однако, существенно
меняясь под влиянием регулирующих ее,
преимущественно гормональных, воздействий,
она определяет состав конечной мочи и
способность почки выделять либо
концентрированную, либо разведенную
мочу (в зависимости от водного баланса
организма).
В
дистальном
отделе нефрона
происходит активная реабсорбция
ионов натрия.
Хотя здесь всасывается всего 10 % от
профильтровавшегося количества катиона,
этот процесс обеспечивает выраженное
уменьшение его концентрации в моче и,
напротив, повышение концентрации в
интерстициальной жидкости, что создает
значительный градиент осмотического
давления между мочой и интерстицием,
необходимый для всасывания из мочи
воды.
Анион
хлора
всасывается
в толстой восходящей части петли Генле
благодаря наличию в апикальной мембране
клеток эпителия переносчика-котранспортера
ионов хлора, натрия и калия, а в дистальных
извитых канальцах и собирательных
трубочках анион хлора реабсорбируется
пассивно по электрохимическому градиенту
вслед за активным транспортом натрия.
Способность эпителия дистальных
канальцев секретировать в мочу Н-ионы
связана с реабсорбцией ионов натрия,
этот вид транспорта в виде обмена натрия
на протон получил название «антипорт».
Активно всасывается в дистальном отделе
канальцев ионы калия, кальция и фосфатов.
Стенка
дистального извитого канальца
из-за отсутствия аквапоринов имеет
низкую проницаемость для воды и, несмотря
на реабсорбцию здесь ионов натрия и
хлорида, вода почти не всасывается и в
собирательные трубки поступает
гипотоническая моча.
Регуляция
канальцевой реабсорбции
осуществляется как нервным, так и, в
большей мере, гуморальным путем.
Нервные
влияния
реализуются преимущественно симпатическими
проводниками и медиаторами через
бета-адренорецепторы мембран клеток
проксимальных и дистальных канальцев.
Симпатические эффекты проявляются в
виде активации процессов реабсорбции
глюкозы, ионов натрия, воды и анионов
фосфатов и осуществляются через систему
вторичных посредников (аденилатциклаза
— цАМФ).
Нервная регуляция кровообращения
в мозговом веществе почки увеличивает
или уменьшает эффективность сосудистой
противоточной системы и концентрирование
мочи. Сосудистые эффекты нервной
регуляции также опосредуются через
внутри-почечные системы гуморальных
регуляторов — ренин-ангиотензиновую,
кининовую, простагландины и др.
Основным
фактором регуляции
реабсорбции воды в дистальных отделах
нефрона
является гормон вазопрессин,
называвшийся ранее антидиуретическим
гормоном. Этот гормон образуется в
супраоптическом и паравен-трикулярных
ядрах гипоталамуса, по аксонам нейронов
транспортируется в нейрогипофиз, откуда
и поступает в кровь.
Влияние вазопрессина
на проницаемость эпителия канальцев
обусловлено наличием рецепторов к
гормону, относящихся к V2-типу, на
поверхности базолатеральной мембраны
клеток эпителия.
Образование
гормон-рецепторного комплекса влечет
за собой через посредство GS-белка и
гуанилового нуклеотида активацию
аденилатциклазы и образование цАМФ,
активацию синтеза и встраивания
аквапоринов 2-го типа («водных
каналов»)
в апикальную мембрану клеток эпителия
собирательных трубочек.
Перестройка
ультраструктур мембраны и цитоплазмы
клетки ведет к образованию внутриклеточных
специализированных структур, переносящих
большие потоки воды по осмотическому
градиенту от апикальной к базолатеральной
мембране, не позволяя транспортируемой
воде смешиваться с цитоплазмой и
препятствуя набуханию клетки.
Такой
трансцеллюлярный транспорт воды через
клетки эпителия реализуется вазопрессином
в собирательных трубочках. Кроме того,
в дистальных канальцах вазопрессин
обусловливает активацию и выход из
клеток гиалуронидаз, вызывающих
расщепление гликозаминогликанов
основного межклеточного вещества, тем
самым способствуя межклеточному
пассивному транспорту воды по осмотическому
градиенту.
Канальцевая
реабсорбция воды
регулируется и другими гормонами.
По механизму действия все гормоны,
регулирующие
реабсорбцию воды,
делятся на шесть групп: • повышающие
проницаемость мембран
дистальных отделов нефрона для воды
(вазопрессин, пролактин, хорионический
гонадотропин); • меняющие
чувствительность клеточных рецепторов
к вазопрессину
(паратирин, кальцитонин, кальцитриол,
простагландины, альдостерон); • меняющие
осмотический градиент интерстиция
мозгового слоя почки
и, соответственно, пассивный осмотический
транспорт воды (паратирин, кальцитриол,
тиреоидные гормоны, инсулин, вазопрессин); • меняющие
активный транспорт натрия и хлорида,
а за счет этого и пассивный транспорт
воды (альдостерон, вазопрессин,
атриопептид, прогестерон, глюкагон,
кальцитонин, простагландины); •
повышающие
осмотическое давление канальцевой мочи
за счет нере-абсорбированных осмотически
активных веществ, например глюкозы
(контринсулярные гормоны); • меняющие
кровоток по прямым сосудам мозгового
вещества
и, тем самым, накопление или «вымывание»
осмотически активных веществ из
интерстиция (ангиотензин-П, кинины,
простагландины, паратирин, вазопрессин,
атриопептид).
Канальцевая
реабсорбция электролитов,
так же как и воды, регулируется
преимущественно гормональными, а не
нервными влияниями.
Реабсорбция
ионов натрия
в проксимальных канальцах активируется
альдостероном и угнетается паратирином,
в толстой части восходящего колена
петли Генле реабсорбция натрия
активируется вазопрессином, глюка-гоном,
кальцитонином, а угнетается —
простагландинами Е.
В дистальном отделе
канальцев главными регуляторами
транспорта натрия являются альдостерон
(активация), простагландины и атриопептид
(угнетение).
Основной активатор реабсорбции
натрия — альдостерон
— обеспечивает образование и активацию
всех структур, необходимых для транспорта
натрия: компонентов натрий-калиевого
насоса базолатеральной мембраны и
ферментов его энергетического обеспечения,
структур натриевых каналов апикальной
мембраны и переносчиков иона
Наиболее
отчетливо выражена активация
реабсорбции ионов натрия
под влиянием альдостерона
в корковом отделе собирательных трубочек.
Действие альдостерона имеет место не
только в почках, но также и в
желудочно-кишечном тракте, железах
внешней секреции — везде этот гормон
способствует всасыванию натрия в кровь.
В почках альдостерон стимулирует также
секрецию ионов калия в мочу.
Регуляция
канальцевого транспорта ионов кальция,
фосфата и частично магния обеспечивается,
в основном, кальций-регулирующими
гормонами. Влияния паратирина отличаются
в разных отделах канальцевого аппарата
почки.
В проксимальных канальцах (прямой
отдел) всасывание кальция происходит
параллельно с транспортом натрия и
воды.
Угнетение реабсорбции ионов натрия
в этом отделе под влиянием паратирина
сопровождается параллельным снижением
реабсорбции ионов кальция.
За
пределами проксимального канальца
паратирин избирательно усиливает
реабсорбцию кальция,
особенно в дистальном извитом канальце
и корковой части собирательных трубочек.
Реабсорбция ионов кальция активируется
также кальцитриолом, а подавляется
кальцитонином.
Всасывание анионов
фосфата в канальцах почки угнетается
и паратирином (проксимальная реабсорбция),
и кальцитонином (дистальная реабсорбция),
а усиливается кальцитриолом и
соматотропином.
Паратирин активирует
реабсорбцию ионов магния в корковой
части восходящего колена петли Генле
и тормозит проксимальную реабсорбцию
аниона бикарбоната.
Загрузка...
