Физиология почек. Регуляция водного и электролитного баланса
Большинству из нас знакома лишь одна важная функция почек — выделительная, которая позволяет организму избавляться от ненужных соединений, поступивших с пищей, или продуктов обмена. Второй не менее важной функцией является регуляция объема и состава жидких сред организма. Баланс воды и практически всех электролитов, включая поступление (в результате пищеварительных или обменных процессов) и выведение (путем выделения или метаболической переработки), в основном поддерживается почками. Для осуществления клетками разнообразной деятельности необходимо постоянство окружающей их среды. Оно поддерживается с помощью регуляторной функции почек.
Выполнение почками наиболее важных функций происходит за счет фильтрации плазмы и удаления из нее веществ со скоростью, необходимой для потребностей организма. В результате почки «очищают» фильтрат (а следовательно, и кровь) от нежелательных веществ, выделяя их с мочой, в то же время необходимые организму соединения вновь возвращаются в кровь. Почкам присущи следующие функции:
• выделение продуктов обмена и чужеродных веществ;
• регуляция водного и электролитного баланса;
• регуляция осмолярности жидких сред и концентрации электролитов;
• регуляция артериального давления;
• регуляция кислотно-щелочного равновесия;
• секреция, переработка и выделение гормонов;
• глюконеогенез.
а) Выделение продуктов обмена, чужеродных веществ, лекарственных препаратов и продуктов переработки гормонов. Почки играют ведущую роль в выведении продуктов обмена, в которых организм более не нуждается. Такими продуктами являются следующие метаболиты: мочевина (обмен аминокислот), креатинин (источник — креатин мышечной ткани), мочевая кислота (источник — нуклеиновые кислоты), конечные продукты расщепления гемоглобина (например, билирубин) и различные продукты метаболизма гормонов. Эти вещества необходимо вывести из организма сразу после их образования. Почки также выводят большинство токсинов и других чужеродных веществ, которые либо образуются в организме, либо попадают в него через пищеварительный тракт (например, пестициды, лекарственные препараты, пищевые добавки).
Влияние десятикратного (с 30 до 300 мэкв/л) увеличения поступления натрия в организм на выделение натрия с мочой и объем внеклеточной жидкости. Закрашенные области под кривой представляют суммарную задержку или потерю натрия, определяемую разницей между поступившим и выведенным натрием
б) Регуляция водного и электролитного баланса. Для поддержания гомеостаза выделение воды и электролитов должно в точности соответствовать их поступлению. Если поступление превышает выделение, количество данного вещества в организме будет возрастать. Если же вещества поступает меньше, чем выводится, то его количество уменьшится.
Поступление воды и многих электролитов определяется в основном индивидуальными особенностями питьевого и пищевого поведения субъекта. Почки приводят в соответствие скорость выведения различных веществ скорости их поступления в организм. На рисунке показана реакция почек на резкое десятикратное возрастание поступления натрия: от низкого уровня в 30 мэкв/сут до высшего значения в 300 мэкв/сут. В течение 2-3 сут после повышения потребления натрия выделение его почками также возрастает до 300 мэкв/сут. Таким образом, между поступлением и выведением натрия вновь установится равновесие. Однако во время 2-3-дневной адаптации к высокому потреблению натрия наблюдается его незначительное накопление, которое приводит к небольшому увеличению объема внеклеточной жидкости, активирует гормональные реакции и другие компенсаторные ответы, оповещая почки о необходимости вывести натрий.
Способность почек изменять выделение натрия велика. В эксперименте показано, что у многих лиц его поступление может быть увеличено до 1500 мэкв/сут (в 10 раз выше нормы) или уменьшено до 10 мэкв/сут (менее 1/10 от нормы). При этом объем внеклеточной жидкости или концентрация ионов Na+ в плазме изменяется незначительно. Это также справедливо для воды и большинства таких электролитов, как хлориды, калий, кальций, протоны, магний, фосфат-ион. В следующих главах мы рассмотрим особые механизмы, которые позволяют почкам проявлять поистине удивительные способности поддерживать гомеостаз.
в) Регуляция артериального давления. Почкам принадлежит ведущая роль в долговременной регуляции артериального давления, осуществляемая с помощью изменения выделения натрия и воды. Почки также вносят вклад в систему быстрой регуляции артериального давления путем секреции факторов или веществ, влияющих на сосуды, например ренина, приводящего к образованию ангиотензина II.
г) Регуляция кислотно-щелочного равновесия. Путем выделения кислых продуктов и регуляции буферной емкости жидких сред почки совместно с дыхательной системой принимают участие в регуляции кислотно-щелочного равновесия. Почки являются единственными органами, выделяющими определенные виды кислот, например серную и фосфорную, образовавшихся в результате обмена белков.
д) Регуляция образования эритроцитов. Почки вырабатывают эритропоэтин, который стимулирует образование эритроцитов. Одним из главных стимулов выработки эритропоэтина служит гипоксия. Практически весь выделяемый в кровоток эритропоэтин приходится на долю почек, поэтому у лиц с тяжелыми урологическими заболеваниями или с удаленными почками и проходящими процедуру гемодиализа в результате недостатка эритропоэтина развивается тяжелая анемия.
е) Участие в образовании витамина D3. Почками синтезируется активная форма витамина D: 1,25-дигидроксивитамин D3 (кальцитриол). Он образуется вследствие гидроксилирования молекулы данного витамина в первом положении. Кальцитриол необходим для процесса депонирования кальция в костях и его реабсорбции в пищеварительном тракте. Кальцитриол играет важную роль в регуляции содержания кальция и фосфатов (все это подробно расписано в отдельной статье на сайте - просим вас пользоваться формой поиска выше).
ж) Синтез глюкозы. При продолжительном воздержании от пищи почки вырабатывают глюкозу из аминокислот и других веществ. Данный процесс относится к глюконеогенезу. При длительном голодании способность почек к выработке глюкозы соперничает с печенью.
При хронической почечной патологии эти гомеостатические функции нарушаются, при этом быстро возникают тяжелые нарушения объема и состава жидких сред организма. В терминальной стадии почечной недостаточности калий, кислоты, жидкость и другие вещества в большом количестве накапливаются в организме в течение нескольких дней, пока с помощью гемодиализа хотя бы частично не будет восстановлен баланс жидкости и электролитов.
Видео физиология водно-солевого баланса - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
