yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Фізиологія та анатомія->Содержание->Глава 7. Регуляція видільної та гомеостатической функцій нирок

Механізми регуляції вегетативних функцій організма

Глава 7. Регуляція видільної та гомеостатической функцій нирок

Організм тварин і людини нормально суті ет у зовнішньому середовищі завдяки підтримці сталості внутрішнього середовища. Гомеостаз може бути збережений в нормі при підтримці основних параметрів внутрішнього середовища і постійному видаленні продуктів обміну, шкідливих для організму.

У підтримці гомеостазу виняткову роль виконують головні видільні органи в організмі людини та вищих тварин - нирки. Анурія (припинення видільної функції нирок) неминуче веде організм до смерті через чотири - шість діб внаслідок порушення більшості констант гомеостазу та отруєння організму продуктами азотистого обміну і солями калію, хоча при цьому видільна функція шкіри і шлунково-кишкового тракту значно збільшується в порівнянні з нормою. Нирки беруть участь у регуляції осмотичного тиску крові (осморегуляція), обсягу позаклітинної рідини в організмі (волюморегуляція), сталості іонного складу крові, кислотно-лужної рівноваги і в екскреції рідких продуктів обміну, непридатних для організму.

Функціональною одиницею нирки є нефрон. Сучасна наука розглядає процес мочеобразования як двуфазность процес: процес ультрафільтрації в клубочковом апараті і процес реабсорбції і секреції - в канальцевом відділі нефрона.

Фільтрація забезпечується гідростатичним тиском крові в капілярах клубочка і залежить від співвідношення кров'яного тиску в капілярах, внутрипочечного тиску і онкотичного тиску білків плазми. З кожних 100 мл плазми фільтрується 20 мл первинної сечі, всього за добу фільтрується 150-180 л первинної сечі. Первинна сеча ідентична плазмі крові, позбавлений ной великомолекулярних білків. Так як кровообіг в корковому шарі нирки завдяки ауторегуляції значною мірою величина постійна, то і рівень фільтрації при фізіологічних умовах є постійним.

Освіта кінцевої сечі в основному відбувається шляхом зворотного всмоктування в канальцях води і розчинених в ній речовин. Глюкоза, іони натрію та інші речовини реабсорбуються завдяки активній діяльності ниркового епітелію. Вода дифундує через стінку канальців пасивно, її рухом управляють осмотические закономірності. Активний транспорт іонів натрію через епітелій канальців забезпечує пасивний перехід аніонів хлору і гідрокарбонатів в тому ж напрямку завдяки силам електростатичного взаємодії. Реабсорбция в проксимальних звивистих канальцях порівняно постійна (облігатні), а в дистальних - мінлива, факультативна, так як саме тут можлива регуляція її інтенсивності, определя емая зміною обсягу позаклітинної рідини, рівнем осмотичного тиску, концентрацією в плазмі крові різних іонів, і в першу чергу натрію.

Петля Генле і система прямих судин функціонують як поворотно-протівоточная умножаючу система, що дозволяє нирці виконувати дуже велику роботу по концентрування сечі при порівняно невеликих енергетичних затратах.

Канальцевий епітелій володіє не тільки реабсор бціонной функцією, а й секреторною. Секреції піддаються: калій при надлишку його в раціоні, іони водо роду, антибіотики, парааміногіппуроваякислота, деякі сторонні колоїдні речовини, ліки. Таким чином, після проходження канальців в кінцевій сечі залишаються істинні продукти виділення, деякі чужорідні речовини і невеликий надлишок зазвичай реабсорбіруемих речовин. Обсяг кінцевої сечі склад ляет 1,5-2 л на добу.

Найбільш вивченими механізмами регуляції де ятельности нирок є механізми регуляції їх водовиделітельной і натрийуретических функції (схема 14).

Прямі еферентні нервові впливу на функцію нирок

Нирки іннервуються симпатичними нервовими волокнами - переважно гілками чревного нервів, і парасимпатичними, в основному йдуть у складі блукаючих нервів.

Роздратування симпатичних еферентних нервів нирки призводить до звуження ниркових судин зовнішньої зони коркового шару і зміни фільтрації: звуження виносить артеріоли призводить до підвищення фільтра ционного тиску та зростання фільтрації, звуження приносить артеріоли супроводжується падінням філь траціонного тиску і фільтрації. В хронічних опи тах роздратування симпатичних еферентних нервів нирки викликає також стимуляцію реабсорбції води, глюкози, іонів натрію, збільшення секреції діодраста.

Прямі впливу симпатичної нервової імпульсації на канальцевий функції в цьому випадку підтверджуються тим, що їх зміни не спостерігаються на противополож ной нирці і не збігаються за часом з судинними ефектами. Результати роздратування еферентних волокон блукаючих нервів менш визначені.

Досліди з роздратуванням ниркових нервів хоча і дають прямі докази існування еферентних нервів, стимулюючих діяльність усіх відділів нефро на, але не вирішують питання про питому значенні їх в регуляції функцій нирок. Відповідь на це питання дає денервация нирок. У лабораторії А. Г. Гинецинського (1958) досліджувався обсяг фільтрації, реабсорбції і секреції интактной і денервированной нирки у собак в звичайних умовах і при навантаженні осмотично активними речовинами, дегідратації і ацидозі. В усіх ви чаях функція денервированной нирки кілька умень шилася за обсягом, але в якісному відношенні не відрізнялася від функції интактной нирки.

Переконливі в цьому відношенні і досліди на собаках з аутотрансплантірованной ниркою (Г. М. Шпугі, 1947). Аутотрансплантація нирки на шию (друга нирка віддалялася) не викликала у собаки ніяких симптомів по Чечні недостатності протягом 1,5-2 років. Нирка зберігала здатність реагувати значним посиленням обсягу діурезу на водне навантаження і зниженням діурезу, збільшенням вмісту сечовини і солей в сечі при обмеженому надходженні води в організм.

З результатів дослідів з денервацией стає очевидним, що в регуляції діяльності нирок еферентні нервові імпульси не єдині керуючі механізми, особливо в умовах розвиненої гормональної регуляції. Це, однак, не применшує ролі нервових впливів в життєдіяльності та розвитку нирки. В денервированной нирці поступово розвиваються трофічні порушення, змінюється чутливість до катехоламінів. У разі денервации, виробленої на ранніх етапах постнатального онтогенезу (досліди на щенятах), розвивається дегенерація нирки аж до її повної атрофії.

Гуморальна регуляція функції нирок

В регуляції функції нирок важлива роль принадле жит залозам внутрішньої секреції, особливо нейрогіпо фізу і корі надниркових залоз.

Нейрогіпофіз (задня частка гіпофіза) - виробляє антидіуретичний гормон (АДГ). АДГ посилює реабсорбцію води в дистальному сегменті нефрона. При посиленому надходженні цього гормону в кров діурез зменшується, а за відсутності гормону діурез збільшується. Припускають, що АДГ впливає на процеси реабсорбції води, змінюючи стан міжклітинної речовини дистальних звивистих канальців і збірних трубок (А. Г. Гинецинський, 1958).

Механізм дії АДГ в даний час представляється так. АДГ взаємодіє з клітинним рецептором базальної плазматичної мембрани клітин дистального канальця нефрона і збірних трубок. Основний компонент рецептора - фермент аденілциклазу, під впливом якого в клітці з АТФ утворюється циклічний 3,5-АМФ - внутрікле точний медіатор дії АДГ. 3,5-АМФ підсилює вироблення ферментів, деполімеризує гіалуронові комплекси міжклітинної речовини стінки дистального відділу нефрона, і стінка втрачає свою герметичність. Через проникну стінку вода, підкоряючись осмотичного градієнту, йде з нефрона.

Кора наднирників. В регуляції функції нирок приймають участь мінералкортікоіди і глюкокортикоїди. Мінералкортікоіди (основний гормон групи - альдостерон) підсилюють реабсорбцію натрію в дистальному відділі нефрона (Сміт, 1951), так як вони спосіб ствуют синтезу транспортних білків, необхідних для перенесення натрію через клітинні мембрани. Через апи Кальному мембрану епітелію канальців іони натрію транспортуються пасивно (за електрохімічного градієнту) за допомогою спеціальних переносників, а через базальну мембрану - активно. Роль натрієвої помпи виконує в основному натрій-калій 'активируемая АТФаза, яка за рахунок енергії АТФ транспортує натрій з клітини в міжклітинну рідину в обмін на іони калію.

Глюкокортикоїди також можуть посилювати реабсорбцію натрію в канальцях нефрона. Крім того, вони посилюють нирковий кровообіг і фільтрацію в клубочковом апараті нефрона і зменшують реабсорбцію води в канальцях.

Вищенаведені дані про участь кори наднирників в регуляції функції нирок пояснюють клінічні симптоми, що розвиваються у тварин після адреналектоміі або у людей при надниркової недостатності точності. У тому і іншому випадку відбувається збільшення виділення з сечею натрію, хлору і гідрокарбонатів з еквівалентної втратою води, зменшення екскреції калію, сечовини і фосфору. Ступінь втрати натрію визначає тяжкість клінічних проявів адренало виття недостатності. Надлишкова втрата натрію призводить також до зменшення кислотної та кіслотови делительной функції нирок.

Адреналін - гормон мозкового шару надниркових залоз; найкраще вивчено його дія на процеси клубоч ковой фільтрації. Адреналін звужує судини коркового шару нирки. Залежно від переважного дії на які дають і виносять артеріоли клубочка адреналін може зменшувати або збільшувати обсяг фільтрації в клубочку. При введенні адреналіну в кров спостерігається також зменшення діурезу і натрійурезу. Припускають, що на канальцевий функції адреналін може надавати непряме дію - через ренін-ангіотензин системи (див. нижче) і альдостерон.

Ренін-ангиотензінная система. В області судинного полюса мальпігієвих тілець нефронів розташовується Юкстагломерулярного апарат (ЮГА), відповідальний за вироблення реніну. ПІВДНЯ складається з декількох елементів, найбільш важливими з них є епітеліоїдних клітини, оточуючі приносить артериолу у її входу в клубочок і клітини щільної плями частини стінки дистального звивистих канальців, що примикає до сосудіс того полюсу клубочка. В юкстагломерулярних клітинах утворюється ренін - фермент, що каталізує початковий етап освіти ангіотензину з α2-глобулінів плазми.

Ангіотензин-2 володіє вираженим сосудосужі вающим дією на аферентні і еферентні артеріоли клубочка, в силу чого він забезпечує ауторегуляцию коркового кровообігу в нирках і процес си фільтрації в клубочках. Крім того, ангіотензин-2 стимулює секрецію альдостерону в корі наднирників і регулює, таким чином, транспорт натрію і води в канальцях. У великих дозах ангіотензин-2 викликає деяке збільшення секреції і глюкокортикоїдів.

Секреція реніну ПІВДНЯ стимулюється: а) падінням артеріального тиску в судинах нирки, б) підвищенням внутріканальцевой і интерстициального тиску в нирках, в) ​​зменшенням концентрації іонів натрію в крові, г) збільшенням концентрації натрію в рідини дистальних канальців. Зміни першого і другого факторів сприймаються епітеліоїдними клітинами приносять артеріол (виконують функцію барорецепторів), а зміна балансу натрію між плазмою і рідиною сечових канальців сприймає ся клітинами щільного плями, які виконують функцію хеморецепторов. Роздратування баро- і хеморецепторів юкстагломерулярного апарату супроводжується уве личен вироблення реніну і збільшенням концентрації ангіотензину-2 в крові.

Дія ангіотензину-2 на клубочки і канальці сприяє узгодженому функціонуванню цих відділів нефрона і направлено на збереження натрію в організмі. Кількість натрію, яке надходить в канальці в результаті фільтрації повинно відповідати реабсорбційної здатності канальців. При порушенні цього співвідношення (прискорення фільтрації при підвищенні сис темного тиску крові; придушення активності ферментів, що беруть участь в транспорті натрію) концентрація натрію на початку дистальних канальців підвищується, вироблення реніну і утворення ангіотензину-2 посилюються. Ангіотензин-2 викликає дві реакції: з одного боку, він сприяє звуженню приносять артеріол клубочка і зменшенню фільтрації, а з іншого - уси ливает продукцію альдостерону корою наднирників і підвищує реабсорбцію натрію епітелієм дистального відділу нефрона. Обидві реакції сприяють відновленню нормального співвідношення між надходженням і реабсорбцией натрію в канальцях і запобігають втраті натрію організмом.

Простагландини. У мозковій речовині нирки осу ществляется постійний синтез простагландинів груп Е, Р і А. Перша група відрізняється найбільшою активністю. Під впливом простагландинів спостерігається збільшення кровотоку в мозковому шарі нирки, збільшення діурезу і натрійурезу. Підвищення екскреції води і натрію при дії простагландинів може бути обумовлено, по-перше, посиленням кровотоку в мозковому шарі нирки («вимивання» іонів натрію, хлору і сечовини, що створюють осмотичний градієнт в тканинах сосочка), по-друге, безпосередньою дією на канальцевий епітелій . Припускають, що простагландини знаходяться в конкурентних відносинах з АДГ при їх спільному дії на клітинні рецептори.

Гормональна регуляція процесів реабсорбції води і солей в канальцевої частини нефрона не є самостійним процесом, вона підпорядкована центральній нервовій системі, зокрема гіпоталамічної області проміжного мозку, і втягується в реакцію попринципу рефлексу. Такі реакції можуть розвиватися при зміні осмотичного тиску крові або при зміні обсягу рідини, циркулюючої в організмі. Підтвердженням цього служать як експери ниє, так і клінічні дані. У тварин при раздра жении або руйнуванні ядер гіпоталамуса, у хворих з пухлинами, локалізованими в діенцефальний області, часто спостерігаються порушення водно-електролітного гомеостазу.

Нервово-гуморальна регуляція сталості осмотичного тиску крові

О. д крові і позаклітинної рідини, яке визначається сумарною концентрацією розчинених в них молекул та іонів, - одна з найбільш точно під держивался констант організму. У здорової людини концентрація осмотично активних речовин в плазмі крові становить 290-300 мосм / л. Так як осмотичний тиск крові і тканинної рідини визначається головним чином вмістом в них хлористого натрію, то і регуляція сталості осмотичного тиску полягає в підтримці певного співвідношення між натрієм і водою.Будь-які, навіть короткочасні відхилення осмотичного тиску від константного рівня викликають зміни діурезу. При підвищенні ос мотіческого тиску діурез зменшується, а при зниженні - підвищується. Регуляція сталості осмотичного тиску крові здійснюється нейронами супраоптичних ядер гіпоталамуса. Функція цих ядер дуже своєрідна. В них є нейрони, що володіють функцією осморецепторов (можливо, натріорецепторов), і нейрони, здатні виробляти нейросекрет з властивостями АДГ гормону (аргінін-вазопресин).

Нейрони-осморецептори містять вакуоль, заповнений ву рідиною з постійною осмолярностью, рівної осмолярності плазми крові. При підвищенні концентра ції розчинених речовин навколо нейрона-осморецептори вода з нього виходить і вакуоль зморщується, при зниженні концентрації солей у навколишньому середовищі вакуоль набухає. Коливання обсягу вакуолі осморе Цептор викликають розряди нервових імпульсів; импуль сація надходить до Нейросекреторні клітинам і змінює вироблення нейросекрета в них. Нейросекрет з нейронів супраоптичних ядер по гіпоталамо-гіпофі Зарн тракту транспортується за допомогою аксоплазматического струму в нейрогипофиз, звідки після визна ділених змін АДГ надходить у кров і впливає на процеси реабсорбції води в дистальних канальцях і збірних трубках.

Осморецепторную функцію виконують не тільки нейрони-осморецептори гіпоталамуса. Мережа осморецепто рів мається і в периферичному судинному руслі: в судинах печінки, селезінки, підшлункової залози і ін. (Я. Д. Фінкінштейн і співр.).Роздратування осморецеп торів судин викликає рефлекторну реакцію на нирку через той же центральний нейро-гормональний апарат, що й роздратування нейронів-осморецепторов гіпотала муса. Можливо, що в звичайних умовах жізнедеятель ності контроль через осморецептори судин портальної системи має провідне значення, так як з кишечника в процесі травлення всмоктується велика кількість розчинених речовин і води.

Нервово-гуморальна регуляція об'єму позаклітинної рідини

Сталість обсягу позаклітинної рідини визначає сталість параметрів системи кровообігу, а отже, і нормальну роботу всіх органів і систем організму. При зміні обсягу циркулюючої крові або обсягу води в міжклітинному просторі спостерігаються реакції, спрямовані на зміну роботи серця, ємності судинного русла, обсягу депонованої крові. Поряд з цим змінюються діурез і натрійурез. Якщо обсяг позаклітинної рідини збільшується, спостерігається збільшення діурезу та натрійурезу, при зменшенні обсягу розвиваються противопо помилкові реакції.

Регуляція діурезу і натрійурезу здійснюється рефлекторним шляхом. Рецептори, що сприймають изме нение об'єму циркулюючої крові і позаклітинної води, розташовані в стінках передсердь, в судинах і в інтерстиції різних органів і тканин. Ці рецептори називають волюморецепторов, а регуляцію об'єму рідин тіла - волюморегуляція. Найбільш вивчена волюморегуляція з рецепторів передсердь. Зміни діурезу при волюморегуляції реалізуються через нейрони супраоптичних ядер гіпоталамуса і нейрогипофиз. Зміна обсягу циркулюючої крові в організмі або її перерозподіл міняють розтягнення стінок пред передсердь. Імпульсація з рецепторів передсердь передає ся по блукаючим нервах в довгастий мозок, а звідти - в супраоптіческіе ядра гіпоталамуса. При перерастяжении стінок передсердь секреція АДГ гальмується і діурез посилюється, а при зменшенні обсягу передсердь, навпаки, секреція АДГ посилюється і діурез зменшується.

Щодо механізму змін натрийуреза висловлено кілька гіпотез. 1. Імпульси з волюморецепторов при гіповолемії надходять у гіпоталамус і через вироблення адренокортикотропного гормону (АКТГ) аденогипофизом стимулюють утворення альдостерону в корі надниркових залоз. 2. Припускають, що рівень продукції альдостерону контролюється і адреногло мерулотропним гормоном (АГТГ), виробляється в епіфізі під впливом нейросекрета стовбурових структур мозку (середній мозок, район сильвиева водопроводу). При зменшенні об'єму циркулюючої крові проіс ходить зменшення розтягування стінок передсердь (особ але правого), стимулюється вироблення АГТГ, яка веде до збільшення продукції альдостерону, підвищення реабсорбції натрію в дистальному сегменті, зниженню натрийуреза і вдруге - до зниження діурезу. 3. При збільшенні об'єму циркулюючої крові в задньому відділі гіпоталамуса виробляється спеціальний натрийуретический гормон (третій фактор). Він гальмує проксимальную реабсорбцію натрію. Оскільки обсяг про ксімальной реабсорбції натрію і води порівняно великий, зменшення реабсорбції натрію тільки на 1% призводить до значного збільшення натрийуреза і ді урізу.

Поряд з центральними нейрогормонального хутра низмами в волюморегуляції може приймати участь і ренін-ангиотензінная система. При гиперволемии гальмується вироблення реніну, що призводить до посилення діурезу та натрійурезу, а при гіповолемії спостерігаються протилежні реакції.

Гіпоталамічні центри є первинними мотиваційними центрами, регулюючими водно-сольову рівновагу організму і побуждающими тварина або людини до реалізації поведінки, спрямованої на пошук факторів середовища, необхідних для його відновлення. В організації цілеспрямованого пошуку води і в узгодженні вегетативних і соматичних компонентів цієї реакції, як і в організації інших мотивацій, приймають участь лімбічна система і кора великих півкуль. Регуляція діурезу також не зводиться тільки до підкіркових механізмам. Кора великих півкуль бере участь в умовно-рефлекторної регуляції видільної функції нирок. Про це свідчать результати дослідів з гіпнотичним навіюванням, з умовно-рефлекторним зміною діурезу у собак при багато кратному введенні в шлунок води в поєднанні з яким-небудь «сигналом», умовно-рефлекторна больова анурія. Умовно-рефлекторний вплив кори великих півкуль на нирку також здійснюється через залучення в реакцію нейрогипофиза і зміна інтенсивності про дукции АДГ.

Регулювання іонного складу крові

Участь нирок в регуляції іонного складу крові має велике значення для нормальної життєдіяльності організму, так як стабільний електролітний склад внутрішнього середовища визначає не тільки водно-сольову рівновагу і обсяг позаклітинної рідини, а й активність усіх ферментних систем, трофікутканин, кислотно-лужну рівновагу.

Можливі роздільна і виборча регуляція виділення ниркою різних електролітів, але механізми регуляції іонного складу крові в даний час вивчені недостатньо. Найкраще вивчена регуляція балансу натрію в організмі - основного катіона поза клітинної рідини. Регуляція функції нирок по виведенню з організму натрію нами вже розглянута; вона найтіснішим чином пов'язана з регуляцією обсягу позаклітинної рідини і осмотичної концентрації внутрішнього середовища. Необхідно ще раз підкреслити, що зміна концентрації натрію в плазмі крові може викликати збудження волюмо- і осморецепторов, а можливо і спеціалізованих натріорецепторов. Збільшення концентрації натрію в крові підсилює секрецію АДГ і реабсорбцію води в нефроне. Умень шення концентрації натрію, навпаки, знижує секрецію АДГ і збільшує виведення води з організму. В цих умовах одночасно посилюється надходження в кров альдостерону, реніну і стимулюється всмоктування натрію в ниркових канальцях. В даний час в регуляції балансу натрію в організмі передбачається участь і третього чинника - натрийуретического гормону.

Так як з переносом натрію через мембрану ниркових канальців пов'язаний перенос іонів хлору, то під всіх перерахованих випадках можливі зміни його транспорту. Наявність спеціалізованих систем транспорту та регуляції балансу хлору в даний час невідомо.

Щодо ролі нирок в регуляції рівня калію в позаклітинній рідини відомостей поки вкрай мало. Показано, що калійуретіческая функція нирок може регулюватися гормонами кори наднирників і инсу лином - гормоном підшлункової залози. Альдостеронактивує натрій-калієвий насос вбазальної мембра ні, збільшує проникність апікальної мембрани ниркового епітелію дистального канальця і тим самим сприяє секреції калію в обмін на реабсорбіруемий натрій. Інсулін зменшує калійурез; він посилює перехід глюкози і калію в клітини. Припускають наявність та інших гуморальних регуляторів калійурез, так як реабсорбция і секреція калію необов'язково пов'язані з переносом натрію через мембрани ниркового епітелію.

На строго константностей рівні в плазмі крові утримується концентрація двовалентних катіонів - каль ция і магнію. Ступінь участі нирок в регуляції їх балансу визначається гормоном паращитоподібних же ліз - паратгормоном і щитовидної залози - тірокаль цітоніном. Можливо, зміни в реабсорбції магнію під впливом цих гормонів - явище вторинне, свя занное зі зміною реабсорбції кальцію. Паратгормон сприяє активації холекальциферола і посилює реабсорбцію кальцію в дистальних ниркових канальцях, а тирокальцитонін підвищує його фільтрацію через клу бочки і, можливо пригнічує реабсорбцію в канальцях. Обидва гормону беруть участь також в регуляції виведення з організму фосфатних іонів, гальмуючи їх реабсорбцію в проксимальних канальцях.

Оцінюючи роль нирок в регуляції іонного складу крові, необхідно мати на увазі загальну закономірність, встановлену для тварин різних філогенетічес ких ліній: трансмембранний перенос великої групи органічних та неорганічних сполук (глюкоза,амінокислоти, сечовина, парааміногіппуроваякислота, магній, кальцій) прямо пов'язаний з транспортом натрію. Тому регуляція балансу натрію в організмі має важливе значення в регуляції гомеостатической функції нирок і по відношенню до перерахованих вище речовин.

 

12