Сечоутворювальна функція нирок

СЕЧОУТВОРЮВАЛЬНА ФУНКЦІЯ НИРОК. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ І ХІМІЧНИЙ СКЛАД НОРМАЛЬНОЇ СЕЧІ. ПАТОБІОХІМІЯ НИРОК. ПАТОЛОГІЧНІ КОМПОНЕНТИ СЕЧІ

Нирки – парний орган, призначений для підтримання постійності внутрішнього середовища організму та виділення кінцевих продуктів  обміну. Вони регулюють водно-сольовий баланс, кислотно-основну рівновагу, виділення азотових шлаків, осмотичний тиск рідин організму. Крім того, нирки беруть участь у регуляції артеріального тиску і стимулюють еритропоез.

Структурно-функціональні особливості нирок

У структурі ниркової тканини розрізняють зовнішній, або кірковий, шар червоного кольору та внутрішній, або мозковий, шар, що має жовто-червоне забарвлення.

 

 

Функціонально-структурною одиницею ниркової тканини є нефрон.

 

 

http://www.youtube.com/watch?v=glu0dzK4dbU

Макроскопічна будова нирки.

Нирки - це паренхіматозний орган, що складається з речовини або паренхіми, яка в свою чергу складається з двох шарів:

1. Кіркова речовинна - світлого кольору, розміщується суцільним шаром і дає відростки в мозкову речовину - ниркові стовпи.

2. Мозкова речовина - темного кольору знаходиться всередині, представлена 12-15 нирковими пірамідами, верхівки яких направлені в ниркову пазуху, основа напрямлена до поверхні нирки.

Верхівки 2-3 пірамід з'єднуються і утворюють - нирковий сосочок, який виступає в малу ниркову чашку. Є 12 ниркових сосочків, які мають дрібні отвори, через які сеча виділяється в малі чашки.

Мікроскопічна будова нирок.

Нирка являє собою складну трубчасту залозу, трубочки якої називають нирковими (сечовими) канальцями. Вони являються складовою частиною структурно-функціональної одиниці нирки - нефрона.

У людини загальна кількість нефронів в нирці досягає в середньому 1млн. - (коркові і юкстамедулярні).

Нефрон представляє собою каналець, початковий відділ якого у вигляді двохстінної чаші, що оточує артеріальний капілярний клубочок, а кінцевий - впадає в збирну трубку.

В нефроні виділяють такі відділи:  ниркове (мальпігієве) тільце складається з судинного клубочка і капсули ниркового клубочка (Шумлянського-Боумена), що оточує його (її називають ще сліпим кінцем).

 Проксимальний сегмент включає прокручений каналець І порядку, і пряму частину (нисхідний відділ петлі нефрона), петля включає такі частини:

1. Нисхідна частина

2. Власне петля або коліно петлі

3. Висхідна частина

4. Дистальний сегмент, що складаються з висхідної частини петлі і покрученої частини (покручений каналець ІІ порядку).

Дистальні покручені канальці відкриваються в збірні трубочки, які зливаються утворюють загальні вивідні протоки (сосочковий канал) проходять через мозковий шар до верхівок сосочків і відкриваються на верхівках сосочків пірамід, а вони виступають в порожнину пазухи. Ниркові пазухи відкриваються в сечоводи.

 

http://www.youtube.com/watch?v=aQZaNXNroVY&feature=related

 

Існують два типи нефронів:

1. Кіркові, які знаходяться в кірковому шарі нирки. Їх частка складає 85 % від усіх нефронів нирки.

2. Юкстамедулярні нефрони (15 %), капілярні клубочки яких розташовані на межі кіркового і мозкового шарів нирки. 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):

Функції нирок.

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.

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.

Для підтримання  нирками сталого об΄єму і складу внутрішнього середовища існують спеціальні системи складу рефлекторної регуляції, що включають специфічні рецептори, аферентні шляхи і нервові центри, де проходить переробка інформації. Команди до нирки поступають по еферентних нервах чи гуморальним шляхом.

В цілому перебудування роботи нирки , її пристосування до постійно змінних умов визначається впливом на гуморальний, гломерулярний та канальцевий аппарат вазопресину (антидіуретичного гормону АДГ), альдостерону, паратгормону та ряду інших гормонів.

 

Роль нирок в осмо- і  волюморегуляції.

Нирки є основним органом осморегуляції. Вони забезпечують виведення надлишку води із організму у вигляді гіпотонічної сечі при збільшеному вмісті води  (гіпергідратація)  чи економлять воду і екскретують сечу, гіпертонічну по відношенню до крові, при обезводненні організму (дегідратація).

Після вживання води чи при її надлишку в організмі  понижується концентрація розчинних осмотично активних речовин в крові і знижується її осмоляльність.  Це зменщує  активність  центральних осморецепторів, що розташовані в області супраоптичного ядра гіпоталамуса, а також переферійних осморецепторів, які є в печінці, нирці і інших органах, котрі сприяють зниженню секреції АДГ нейрогіпофізу і збільшенню виділення води ниркою.  Центральні осморецептори  відкрив англійський фізіолог Мерней (1947), а уявлення про осморегулюючий рефлекс і переферійні осморецептори розробив А.Г.Гінецинський.

При обезводненні організму і введенні в судинне русло гіпертонічного розчину NaCl збільшується концентрація осмотично активних речовин в плазмі крові, збуджуються осморецептори, підсилюється секреція, АДГ, зростає всмоктування води в канальцях, зменшується сечовиділення і виділяється осмотично концентрована сеча. В експерименті було доказано, що крім осморецепторів, секреція АДГ стимулюють натріорецептори. При введенні в область ІІІ шлуночку мозку гіпертонічного розчину NaCl спостерігається антидіурез, якщо ж вводити в те ж місце гіпертонічний розчин сахарози, то сечовиділення не зменшується.Осморецептори високочутливі до зсувів концентрації осмотично активних речовин в плазмі крові. При збільшенні концентрації в плазмі осмотично активних речовин на 1% концентрація вазопресину зростає на 1 кг/мл. Підвищення концентрації осмотично активних речовин викликає збільшення  осмотичної концентрації сечі, а перехід стану водного діурезу до максимального осмотичного концентрування сечі потребує 10-кратного збільшення активності АДГ в крові – з 0,5 до 5 кг/мл.

Крім осмо-  і натріорецепторів рівень секреції АДГ визначає активність волюморецепторів, що сприймають зміну об΄єму внутрішньосудинної і позаклітинної рідини. Ведуче значення  в регуляції секреції АДГ мають рецептори, котрі реагують на зміну  напруження судинної стінки в області низького тиску. Перш за все це рецептори лівого передсердя, імпульси від яких  передаються в ЦНС по аферентних волокнах блукаючого нерва. При збільшенні кровонаповнення лівого передсердя активуються волюморецептори і пригнічується секреція АДГ, що викликає посилене сечовиділення. Оскільки активація волюморецепторів на відміну від  осморецепторів супроводжується збільшенням об΄єму рідини, тобто підвищеним складом в організмі води і солей натрію, збудження волюморецепторів призводить до підвищення екскреції ниркою не тільки води, але й натрію. Ці процеси пов΄язані із секрецією натрійуретичного гормону, зменшенням секреції реніну, ангіотензину, альдостерону, при цьому знижується тонус симпатичної нервової системи, в результаті  зменшення реабсорбції натрію і підвищується натрійурез і сечовиділення.  В кінцевому результаті відновлюється об΄єм крові і міжклітинної рідини.

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 калійурез 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 Са ²⁺ в плазмі завдяки збільшенню екскреції ниркою і переходу Са ²⁺ в кістку.

В регуляції обміну Са²⁺ беруть участь утворені в нирці активні форми вітаміну Д3. В ниркових канальцях регулюється рівень реабсорбції Mq^2+, Cl-, SO₄^2- і мікроелементів.

Роль нирок в регуляції кислотно-основного стану.

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-СО^3-. В просвіті канальця Н+ зв΄язується не тільки у НСО^3-, 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 складається з трьох компонентів – кислот, що титруються, амонію  і гідрокарбонату.

При харчуванні м΄ясом утворюється 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 в крові,  зростає рН і виникає стан дихального алкалозу. Вміст ацетооцтової кислоти і β-оксимасляної може зростати при нелікованому цукровому діабеті. При порушенні балансу Н+ внаслідок первинних змін  напруження СО₂ розвивається дихальний алкалоз, а при зміні концентрації НСО_2- 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.

Екскреторна функція нирок.

Нирки відіграють провідну роль у виділенні із крові нелегких кінцевих продуктів обміну та чужорідних речовин, що потрапили у внутрішнє середовище організму.  В процесі метаболізму білків і нуклеїнових кислот утворюються різні продукти азотистого обміну. Катоболізм пуринових основ в організмі зупиняється на рівні утворення сечової кислоти, яка фільтрується в клубочках, потім реабсорбується в канальцях, частина сечової кислоти секретується клітинами в просвіт нефрона. Інтерес до вивчення механізмів транспорту сечової кислоти в ниркових канальцях  обумовлений різко зростаючою частотою захворювань подагрою, при якій порушений обмін сечової кислоти.

Креатинін, що утворюється на протязі доби, виділяється нирками. Його добова екскреція залежить не стільки від вживання м΄яса, скільки від м΄язевої маси тіла. Креатинін, як і сечовина вільно фільтрується в ниркових клубочках, з сечею виволдиться весь профільтрований креатинін, в той час як сечовина частково реабсорбується в канальцях.

Крім перерахованих є ще багато речовин, що постійно відновлюються в крові. Про це, які речовини виділяє чи руйнує нирка, можна судити при вивченні складу крові у людей з видаленими нирками. В їх крові, крім сечовини, креатиніну, сечової кислоти, накопичуються гормони (глюкагон, паратгормон, гастрин), ферменти (рибонуклеаза, ренін), похідні індола, глюкоронова кислота і ін.

Підвищена екскреція органічних речовин  (глюкози, амінокислот) може спостерігатися в умовах патології і при нормі, але коли порушена робота клітин, що реабсорбують ту чи іншу профільтровану речовину із канальцевої рідини в кров.

Інкреторна функція нирок.

В нирках виробляється кілька біологічно активних речовин, що дозволяють розглядати її як інкреторний орган. Гранулярні клітини юксагломерулярного апарату виділяють в кров ренін при зменшенні артеріального тиску в нирці, зниженні вмісту Na+, при переході людини з горизонтального положення в вертикальне. Рівень викиду реніна із клітин в кров змінюється в залежності від концентрації Na+ і Cl- в області дистального канальця, забезпечуючи регуляцію електролітного і клубочково-канальцевого балансу. Ренін синтизується в гранулярних клітинах і є протеолітичним ферментом. В плазмі він відщеплює від ангіотензину фізіологічно неактивний  пептид, що складається з 10 амінокислот – ангіотензин. В плазмі від нього під впливом ангіотензинперетворюючого ферменту відщеплюється 2 амінокислоти, Він перетворюється в ангіотензин ІІ, який підвищує артеріальний тиск завдяки звуженню судин, підсилює секрецію альдостерону, збільшує почуття спраги, регулює реабсорбцію Na+ в дистальних канальцях і збірних трубках.

В нирці активується активатор плазміногена – урокіназа. В мозковій речовині нирки утворюються простогландини. Вони беруть участь в регуляції ниркового і загального кровотоку, збільшують виділення Na+ з сечею, зменшують чутливість  канальців до АДГ. Клітини нирки вилучають із плазми прогормон – вітамін Д3, який утворюється в печінці і перетворюють в фізіологічно  активний гормон. Цей стероїд стимулює утворення кальцій зв΄язуючого білка в кишечнику, сприяє звільненню Са2+ із кісток, регулює реабсорбцію Са2+ в ниркових канальцях. Нирка є місцем продукції еритропоетину, що стимулює еритропоез в кістковому мозку. В нирці виробляється  брадикінін, який є вазоділятатором.

Метаболічна функція нирок.

Нирки беруть участь в обміні білків, жирів, вуглеводів. Але не треба путати “метаболізм нирок”, тобто процес обміну речовин в  нирках, завдяки чому здійснюються всі форми діяльності цього органу і “метаболічну функцію нирок”. Ця функція обумовлена участю нирок в забезпеченні постійності концентрації ряду речовин в крові. В ниркових клубочках фільтруються низькомолекулярні білки, пептиди. Клітини проксимального відділу нефрону розщеплюють їх до амінокислот чи дипептидів і транспортують через базальну плазматичну мембрану в кров. Це сприяє відновленню в організмі фонду амінокислот, що є важливим  при нестачі в організмі білків. При захворюваннях нирок їх функція може порушуватись. Нирки можуть синтезувати глюкозу (глюконеогенез). При тривалому голоданні нирки можуть синтезувати до 50% від загальної кількості глюкози, що поступає із кров΄ю. Нирки є місцем синтезу фосфату мінозиту – необхідного компоненту плазматичних мембран. Для енерговитрат нирки можуть використовувати глюкозу чи вільні жирні кислоти. При низькому рівні глюкози клітини нирки в значній мірі використовують жирні кислоти, при гіперглікемії – розщеплюється глюкоза. Значення нирок в ліпідному обміні полягає в тому, що вільні жирні кислоти можуть включатися в склад триацилгліцерину і фосфоліпідів, у вигляді цих речовин надходити в кров.

В  основі діяльності нирок лежать наступні механізми:

1. Активний транспорт. У процесах виборчої реабсорбції і секреції молекули і іони активно секретуються в фільтрат або всмоктуються з нього. Так, наприклад, здійснюється всмоктування глюкози в перітубулярні капіляри, що оточують проксимальний звивистий нирковий каналець, і хлористий натрій - у товстому висхідному коліні петлі Генле.

2. Виборча проникність. Різні ділянки нефрона мають виборчу проникністю для іонів, води та сечовини. Наприклад, проксимальні звиті ниркові канальці відносно мало проникні в порівнянні з дистальними звитими нирковими канальцями. Проникність дистальної ниркової трубки може регулюватися гормонами.

3. Концентраційні градієнти. У результаті дії двох описаних механізмів в інтерстиціальному просторі ниркового мозкової речовини підтримуються концентраційні градієнти.

4. Пасивна дифузія і осмос. Іони натрію і хлору, і молекули сечовини будуть дифундувати в фільтрат і з нього по концентраційному градієнту в тих ділянках нефрона, які проникні для них. А молекули води в проникних для них ділянках нефрона будуть, виходити осмотично з фільтрату в тканинну (інтерстиціальну) рідину нирки там, де ця рідина гіпертонічно.

5. Гормональна регуляція. Водний баланс організму та екскрецію солей регулюють гормони, що діють на дистальні звивисті ниркові канальці і ниркові збірні трубки - антидіуретичний гормон, альдостерон і інші. 

6. Нирки служать головним органом виділення і головним органом осморегуляції. Їх функції включають видалення з організму непотрібних продуктів обміну і чужорідних речовин, регуляцію хімічного складу рідин тіла шляхом видалення речовин, кількість яких перевищує поточні потреби, регуляцію вмісту води в рідинах тіла (і тим самим їх обсягу) і регуляцію рН рідин. Тільки  нирки рясно забезпечуються кров'ю і гомеостатично регулюють склад крові. Завдяки цьому підтримується оптимальний склад тканинної рідини, і отже, внутрішньоклітинної рідини омиваних нею клітин, що забезпечує їх ефективну роботу. Нирки пристосовують свою діяльність до змін, що відбуваються в організмі. При цьому тільки в двох останніх відділах нефрона - в дистальних звивистих канальцях нирки і збиральної трубці нирки - змінюється функціональна активність з метою регулювання складу рідин тіла. Інша частина нефрона аж до дистального канальця функціонує при всіх фізіологічних станах однаково.

Кінцевим продуктом діяльності нирок є сеча, обсяг, і склад якої варіює в залежності від фізіологічного стану організму. у нормі відокремлюється велика кількість розведеної сечі, але при нестачі в організмі води утворюється концентрована сеча.

 

Особливості обміну речовин у нирках

 

Нирки є основним органом виділення. З їх участю відбувається виділення з організму кінцевих продуктів білкового обміну, а також води і солей.

За своєю функціональною здатністю нирки більш важливі, ніж такі органи виділення, як кишечник, шкіра, легені й печінка. Зупинка функції нирок несумісна з життям – людина помирає на 4-6 день після її відключення.

Тканина нирки містить багато води (близько 84 %), що вказує на високий рівень метаболічних процесів. Про високу інтенсивність окисних процесів у нирках свідчить значна здатність їх поглинати кисень: нирки поглинають до 10 % усього кисню, що використовується організмом. Протягом доби через нирки протікає 700-900 л крові. Основним енергетичним матеріалом для роботи нирок є вуглеводи. У нирках інтенсивно відбувається гліколіз, кетоліз, аеробне окиснення і пов'язане з ним фосфорилювання, що зумовлює найефективніше використання енергії та утворення найбільшої кількості АТФ. У кірковій речовині нирок домінує аеробний тип обміну речовин, а у мозковій – анаеробний.

У нирках на високому рівні інтенсивно відбувається обмін білків. Зокрема, досить активно перебігають процеси трансамінування і дезамінування, що супроводжуються утворенням аміаку. Головним джерелом для його утворення є розщеплення глутаміну, який потрапляє в нирки із різних тканин.

У результаті взаємодії аргініну і гліцину під впливом трансамідинази в нирках утворюється гуанідинацетат, який переноситься кров'ю в печінку, де перетворюється в креатин. Підвищення в крові активності даного ферменту спостерігається за умов ураження нирок або некрозу підшлункової залози.

Ниркова тканина багата на різні ферменти, зокрема, ЛДГ, АсАТ, АлАТ. Тут проявляють високу активність ізоферменти ЛДГ₁, ЛДГ₂, ЛДГ₃, ЛДГ₅, але розподіл їх неоднорідний. Так, у кірковій речовині нирок переважають ЛДГ₁ і ЛДГ₂ форми, а в мозковій – ЛДГ₃ і ЛДГ₅.

Важлива роль у нирках належить ізоформам аланінамінопептидази (ААП). Існує 5 ізоформ ААП, кожна з яких є характерною для певного органа.

ААП₁ зосереджена в основному в тканині печінки, ААП₂ – в підшлунковій залозі, ААП₃ – в нирках, ААП₄ і ААП₅ – в різних відділах стінки кишечника.

Поява в крові й сечі ізоферменту ААП₃ вказує на пошкодження тканини нирки. При гострих запальних процесах у нирках насамперед підвищується проникність клубочкових мембран, що спричиняє появу в сечі білка, зокрема ферментів.

Регуляція діяльності нирок:

1. Нервова регуляція вегетативна нервова система регулює процесами механізму сечоутворення.

2. Гуморальна регуляція - здійснюється за рахунок гормонів - вазопресину і альдостерону.

Механізм сечоутворення

 

Сеча являє собою рідину, в якій містяться різноманітні органічні й неорганічні речовини, що виводяться з організму. Із сечею виходить надлишок води, в якій розчинені кінцеві продукти азотового обміну, продукти гниття білків, що всмоктуються в кишечнику і через кров надходять до печінки, де перетворюються на парні сполуки, мінеральні солі та сторонні для організму речовини (ксенобіотики). Це сполуки, що потрапили в організм як домішки їжі, лікувальні препарати, токсини тощо. Із сечею виділяються також гормони, вітаміни та їх похідні. Усі названі речовини можуть бути в сечі у вигляді різних продуктів перетворення їх в організмі. Вміст багатьох із них в сечі значно вищий, ніж у плазмі крові.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ ВМІСТ ДЕЯКИХ РЕЧОВИН У ПЛАЗМІ  КРОВІ Й СЕЧІ:

 

 

Ці факти свідчать про те, що з крові в сечу через нирки речовини потрапляють не простою дифузією чи фільтрацією.

Тут спостерігається явище, що нагадує активне всмоктування поживних речовин у кишечнику. Отже, нирки виконують дуже складну роботу, спрямовану проти осмотичного тиску і призначену для концентрування певних речовин у сечі.

Як утворюється сеча? Три процеси, що відбуваються в нефронах, лежать в основі її виникнення: фільтрація, реабсорбція і секреція.

 

 

http://www.youtube.com/watch?v=aQZaNXNroVY&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=lH9IXpp5zTU

 

Клубочкова фільтрація води і низькомолекулярних компонентів плазми зумовлена різницею між гідростатичним тиском крові в капілярах клубочків (приблизно 70 мм Нg), онкотичним тиском білків плазми крові (приблизно 30 мм Нg) та гідростатичним тиском ультрафільтрату плазми крові в капсулі клубочка (приблизно 20 мм Нg). У нормі ефективний фільтраційний тиск, що спричиняє клубочкову фільтрацію, визначається за формулою

70 мм Hg – (30 мм Hg + 20 мм Hg) = 20 мм Нg.

Зрозуміло, що для проходження фільтрації необхідно, щоб сума онко­тичного тиску білків плазми крові й тиску рідини в капсулі клубочка була меншою від гідростатичного тиску крові в капілярах клубочка.

Величина гідростатичного тиску в капсулі клубочка нирок визначається, в основному, співвідношенням просвіту приносної і виносної артеріол клубочка. У нормі діаметр приносної артеріоли на 30 % більший, ніж виносної. Звуження виносної артеріоли, яке призводить до збільшення різниці в діаметрі приносної і виносної артеріол, буде збіль­шувати фільтрацію і навпаки, звуження приносної артеріоли знижує фільтрацію.

http://www.youtube.com/watch?v=lH9IXpp5zTU

 

Ті речовини, що посилюють кровообіг у нирках, а також збільшують фільтрацію в клубочках, є сечогінними чинниками (наприклад, теофілін, теобромін).

У результаті фільтрації утворюється так звана первинна сеча, в якій практично немає білка. За добу в просвіт канальців надходить 180‑200 л ультрафільтрату плазми крові. Оскільки фільтрація є пасивним процесом, то у фільтраті компоненти містяться приблизно в таких концентраціях, як і в плазмі. Тільки білки потрапляють в ультрафільтрат у дуже незначній кількості (з невисокою молекулярною масою), та й ті здебільшого реабсорбуються. Зворотному всмоктуванню не підлягають сечовина (частково), сечова кислота, креатинін, парні сполуки та інші кінцеві продукти обміну, які не потрібні організмові. Таким чином, другим чинником сечоутворення є реабсорбція.

За добу епітелій канальців зворотно всмоктує (реабсорбує) значну кількість речовин: 179 л води, 1 кг NaCl, 500 г NaHCO₃, 250 г глюкози, 100 г вільних амінокислот.

http://www.youtube.com/watch?v=KINOArtDeWg&feature=related

 

Крім реабсорбції, в канальцях відбувається ще додаткова секреція лугів, кислот, деяких пігментів, лікарських речовин тощо. Внаслідок усіх цих процесів, тобто зворотного всмоктування одних речовин, концентрації інших, а також додаткової секреції, первинна сеча поступово перетворюється на вторинну. Ця сеча вже істотно відрізняється за своїм складом від плазми крові. Таким чином, завдяки переміщенню крові через нирки відбувається очищення її від різних непотрібних і шкідливих речовин. Для оцінки стану очищення організму від різних речовин використовують показник клубочкової фільтрації, так званий кліренс (очищення). Кліренс будь-якої речовини виражають кількістю мілілітрів плазми крові, яка очищається від речовин (зокрема, продуктів обміну) за 1 хв при проходженні через нирки.

Нирковий фільтр. За 1 добу в нирках людини утворюється близько 180 л первинної сечі, що відповідає утворенню за 1 хв приблизно 125 мл ультрафільтрату.

 

 

 

Утворення первинної сечі

Якщо будь-яка речовина (наприклад глюкоза) в проксимальних канальцях повністю зворотно всмоктується, то в такому випадку кліренс крові від даної речовини дорівнює нулю. І навпаки, якщо речовина (наприклад, інулін, креатинін), яка перейшла в ультрафільтрат, зворотно зовсім не всмоктується, то кліренс її, виражений в мілілітрах плазми, дорівнює величині ультрафільтрату, тобто 125 мл за 1 хв.

Практично кліренс є величиною трохи меншою, ніж 125 мл. Так, кліренс сечовини близький до 70, тобто за 1 хв від цього кінцевого продукту азотового обміну звільняється 70 мл плазми, а зворотно всмокту­ється в канальцях кількість сечовини, що міститься в 55 мл ультрафільтрату. Якщо кліренс перевищує величину 125, то це свідчить, що дана речовина не тільки фільтрується в клубочках, а й активно виділяється і секретується в канальцях. Речовинами, за якими найчастіше визначають клубочкову фільтрацію, є інулін (полімер фруктози), манітол, креатинін.

Кліренс визначають за формулою

де С – кліренс;

Кс – концентрація речовини в сечі (мг %);

Кпл – концентрація речовини в плазмі (мг %);

V – кількість сечі (мл за 1 хв).

Чітке зниження клубочкової фільтрації при запальних захворюваннях нирок (нефрити) супроводжується зменшенням виділення з організму кінцевих продуктів обміну речовин, зокрема сечовини, сечової кислоти, креатиніну та ін., що призводить до так званої азотемії.

 

Механізми реабсорбції речовин у канальцях нирок

Більша кількість первинної сечі під час переміщення по ниркових канальцях (довжина всіх ниркових канальців перевищує 100 км) віддає багато своїх компонентів назад у кров. Практично всі біологічно важливі для організму речовини реабсорбуються.

Реабсорбція відбувається або простою дифузією, або активним транспортом. Більшість речовин реабсорбується за допомогою активного транспорту, який потребує значних затрат енергії. Тому в канальцях нирок надзвичайно розвинута система активного транспорту речовин. Висока активність Na⁺, K⁺-АТФази створює Na⁺/K⁺-градієнт для вторинного активного транспорту різних речовин.

 

Залежно від ступеня реабсорбції в проксимальних канальцях, усі речовини діляться на 3 групи:

1. Речовини, що активно реабсорбуються.

2. Речовини, що мало реабсорбуються.

3. Речовини, що не реабсорбуються.

http://www.youtube.com/watch?v=KINOArtDeWg&feature=related

 

Активно реабсорбуються іони натрію, хлору, магнію, кальцію, вода, глюкоза та інші моносахариди, амінокислоти, фосфати неорганічні, гідрокарбонати, білки тощо.

Глюкоза і білки реабсорбуються майже стовідсотково, амінокислоти – на 93 %, вода – на 96 %, NaCl – на 70 %, решта речовин більше, ніж на половину. Іони натрію реабсорбуються епітелієм канальців з участю активного транспорту. Спочатку вони потрапляють із ниркових канальців у клітини епітелію, а звідти – в міжклітинне середовище.

За Na⁺ із первинної сечі пасивно рухаються Сl- та НСО₃-, відповідно до принципу електронейтральності, а вода – за осмотичним градієнтом внаслідок підвищення осмотичного тиску в міжклітинному просторі. Звідси речовини проникають у кровоносні капіляри.

Глюкоза й амінокислоти транспортуються за допомогою спеціальних переносників разом з Na⁺, використовуючи енергію Na⁺-градієнта на мембрані. Са²⁺ і Мg²⁺ реабсорбується, вірогідно, з участю спеціальних транспортних АТФаз. Білок реабсорбується шляхом ендоцитозу.

Мало реабсорбується сечовина й сечова кислота. Вони переносяться простою дифузією в міжклітинне середовище, а звідси – назад у петлю Генле. До нереабсорбованих речовин відносяться креатинін, манітол, інулін та ін.

Функціональне значення різних відділів ниркових канальців у сечоутворенні неоднозначне. Низхідне і висхідне коліна петлі Генле утворюють протипротічну систему, яка бере участь у концентруванні й розведенні сечі, завдяки чому густина сечі може коливатися в межах від 1,002 до 1,030.

 

Рідина, що переміщується з проксимального відділу канальця (кіркова зона) в тонкий низхідний відділ петлі Генле, потрапляє в зону нирки, де концентрація осмотично активних речовин вища, ніж у корі нирки. Це підвищення осмолярної концентрації зумовлене дією товстого висхідного відділу петлі, стінка якого непроникна для води, а клітини його транспортують іони Сl- і Na⁺ в інтерстиціальну тканину. Стінка низхідного тонкого відділу петлі, навпаки, проникна для води і тому тут вона всмоктується за осмотичним градієнтом із просвіту канальця в оточуючу проміжну тканину нирки, тоді як осмотично активні речовини залишаються в просвіті цього відділу канальця. Чим далі від кори по прямій лінії знаходиться рідина в низхідному коліні петлі, тим вища її осмолярна концентрація. У кожній сусідній ділянці низхідного відділу петлі спостерігається незначне наростання осмотичного тиску, а вздовж петлі осмолярна концентрація збільшується від 300 мосм/л до1450 мосм/л .

Переміщення рідини по висхідному відділі петлі нефрону супроводжується реабсорбцією іонів хлору і натрію, тому в початкові ділянки дистального звивистого канальця завжди потрапляє гіпотонічна рідина. Частина води з цієї рідини за осмотичним градієнтом реабсорбується, тому осмолярна концентрація рідини в усьому відділі зростає. Рідина тут спочатку стає ізоосмолярною, а завершальне концентрування її відбувається в збірних трубочках. У результаті цього виділяється гіперосмотична сеча.

Значна роль в активному транспорті натрію із дистальних канальців в міжклітиннй простір належить гормону кори надниркових залоз  альдостерону.

Секреція альдостерону зростає, коли концентрація Nа⁺ в плазмі крові нижча за норму. Під дією альдостерону іони Nа⁺ можуть повністю реабсорбуватися із сечі. Зрозуміло, що за умов підвищення концентрації Nа⁺ в плазмі дія альдостерону буде незначною.

 

 

 

У нормі через петлю Генле проходить щоденно від 40 до 60 л води. Цей об'єм далі зменшується приблизно до 2-1,5 л, але частка реабсорбованої води може змінюватися залежно від потреб організму. В петлі Генле, дистальних канальцях і збірних трубочках відбувається диференційована реабсорбція води і розчинених у ній речовин.

http://www.youtube.com/watch?v=6x5pVoMb_vI&feature=related

 

У цих процесах беруть участь два механізми:

1. Активний процес у петлі Генле, що призводить до виникнення високої осмолярності в мозковому шарі нирки та низької осмолярності сечі. Цей механізм при відсутності антидіуретичного гормону (АДГ) сприяє утворенню розведеної (гіпоосмолярної) сечі.

 

2. Пасивний процес, який відбувається тільки при наявності АДГ і забезпечує реабсорбцію води без розчинених речовин із дистальних відділів канальців і збірних трубочок за осмотичним градієнтом. Цей механізм призводить до концентрації сечі й розбавлення плазми. Отже, при відсутності АДГ стінки дистальних відділів канальців і збірних трубок непроникні для води, осмоляльність у них не змінюється і виводиться гіпоосмоляльна сеча.

При наявності АДГ стінки дистального відділу канальців і збірних трубок стають проникними для води. Вона переміщується за осмотичним градієнтом, що спонукає концентрування сечі в міру проходження її через мозковий шар нирки. Вода реабсорбується доти, поки осмоляльність сечі не досягне такого рівня, який є в найглибшому шарі нирки, що в 4 або 5 разів вище відповідних величин для плазми крові.

На виділення нирками води та іонів Nа⁺ впливають також простагландини. Зокрема встановлено, що простагландини А₂ і Е₂ стимулюють діурез і сприяють виділенню із сечею натрію. Цю дію пов'язують з перерозподілом крові в нирці від кіркового шару до мозкового, який супроводжується гальмуванням реабсорбції Nа⁺.

 

Іони К⁺ реабсорбуються переважно в проксимальних канальцях, а виділяються в дистальних. Про функціонування секреторного механізму виділення іонів К⁺ засвідчує те, що його кліренс вищий, ніж для інуліну. Секреція К⁺ в дистальних канальцях здійснюється шляхом обміну на Nа⁺. Тільки за умов порушення реабсорбції Nа⁺, наприклад при недостатності кори надниркових залоз, секреція К⁺ знижується і може настати гіперкаліємія. Таким чином, механізм обміну Nа⁺– К⁺ можна розглядати як частину контрольованого альдостероном процесу реабсорбції Nа⁺ в дистальних канальцях нирки. Нормальна робота цього механізму забезпечує щоденне виділення приблизно 25 мекв К⁺ навіть при відсутності надходження К⁺ або при зниженні концентрації його в плазмі. Гіперфункція кори надниркових залоз за допомогою виділеного альдостерону спричиняє надмірну реабсорбцію Nа⁺, що супроводжується підвищеним виділенням К⁺ та загрозливим зниженням його вмісту в організмі.

В дистальних канальцях та збірних трубках іони Nа⁺ обмінюються не тільки на К⁺, але і на іони Н⁺ та NН₄⁺. З цими процесами пов'язана здатність нирок підкислювати або олужувати сечу і підтримувати на сталому рівні рН крові.

В транспорті речовин у ниркових канальцях беруть участь ферменти: глутаміназа, яка функціонує в час секреції NН₃⁺; карбоангідраза, що необхідна для обміну Н⁺–Nа⁺; Nа⁺, К⁺-АТФаза, за участю якої транспортуються іони Nа⁺, К⁺ та реабсорбуються з первинної сечі амінокислоти і глюкоза.

 

Корекції осмоляльності плазми крові за умов неоднакового надходження води в організм

1. Надмірне надходження води призводить до розведення позаклітинної рідини. При цьому зниження осмоляльності гальмує утворення АДГ. Оскільки стінки збірних трубочок стають непроникними для води, то утворюється розведена сеча.

Водне навантаження спричиняє максимальний діурез, при якому ­осмоляльність на кінці збірних трубочок може дорівнювати тільки 600 мосм/л, тоді як максимум сягає 1400 мосм/л. Збільшення об'єму циркулюючої рідини посилює кровообіг у нирках, що сприяє вимиванню гіперосмотичного середовища мозкового шару нирок і поверненню частини розчинених речовин у кровообіг. Таким чином, із сечею не тільки виводиться більше води, ніж у нормі, але і більше розчинених речовин потрапляє в загальний кровообіг у результаті реабсорбції. Але гіперосмоляльність у мозковому шарі нирки, а отже, і здатність до максимального концентрування сечі можуть повністю відновитися до початкового рівня через декілька днів після припинення водного навантаження.

2. Обмеження надходження води призводить до підвищення осмоляльності плазми крові, що зумовлює утворення АДГ і створює умови для нормалізації.

 

 

За фізіологічних умов найбільше значення для створення нормального рівня осмоляльності клубочкового фільтрату належить натрію і зв'язаним із ним аніонам. Активне видалення натрію з проксимального відділу канальців супроводжується пасивною реабсорбцією води.

 

Ниркова регуляція тиску крові

 

Нирки здійснюють контроль рівня артеріального кров'яного тиску. Ряд різновидів гіпертонії людини пов'язаний із різними нирковими порушеннями.

Експериментальну гіпертонію в собак можна викликати шляхом часткової перев'язки ниркових артерій, обмежуючи тим самим нирковий кровообіг. Такий самий ефект спостерігається і за умов денервації нирки, що свідчить про гуморальний механізм даної експериментальної гіпертонії. До виникнення цієї гіпертонії має відношення фермент ренін, що виробляється ниркою. Ренін діє на білок плазми крові ангіотензиноген (альфа₂‑глобулінова фракція), який синтезується в печінці, і відщеплює від нього поліпептид – ангіотензин І.

 

Доведено, що у хворих на есенціальну гіпертонію вміст реніну в плазмі підвищений. У здорових людей ренін плазми крові знаходиться в інгібованому стані завдяки дії речовин, що утворюються із серинфосфатиду. Треба підкреслити, що сам ренін не впливає на судини. Пресорна дія викликається ангіотензином ІІ, який утворюється з ангіотензину І під впливом карбоксикатепсину. Останній відщеплює від ангіотензину І дипептид. Продукт реакції – ангіотензин ІІ – має дуже сильну судинозвужувальну дію і викликає виникнення гіпертонії. Усім тканинам організму, особливо в кишечнику і нирках, притаманна висока пептидазна активність, що руйнує ангіотензин ІІ.

Утворення і виділення реніну здійснюється юкстагломерулярним апаратом для здійснення гомеостатичного контролю над артеріальним тиском (у відповідь на його зниження). Крім того, зменшення об'єму крові та позаклітинної концентрації іонів натрію або калію стимулює поза клітиною посилення синтезу і виділення реніну. Ангіотензин ІІ діє безпосередньо на надниркові залози, стимулюючи виділення альдостерону, який викликає затримку в організмі іонів натрію. Гіпертензивна дія ангіотензину ІІ регулюється також кінінами плазми, які мають здатність підвищувати проникність капілярів і розширювати судини, що спричиняє зниження артеріального тиску. Прикладом таких кінінів можуть бути калідин та брадикінін. Це пептиди, які утворюються в результаті протеолітичного розщеплення кініногену, що міститься в глобуліновій фракції плазми. Таке розщеплення можуть викликати трипсин, плазмін та інші протеолітичні ферменти тканин і рідин організму – калікреїни. Брадикінін (нонапептид) виникає під впливом калікреїну плазми, а калідин (декапептид) утворюється при дії на кініноген калікреїнів підшлункової залози й інших органів.

 

 

 

Калідин може перетворюватись на брадикінін за допомогою амінопептидази. Припускають, що активність ренін-ангіотензинової системи тісно пов'язана з утворенням простагландинів у нирці. Кожна з цих систем бере участь у регуляції водно-сольового обміну і тиску крові. Порушення водно-сольового обміну призводять до змін функціонування ренін-ангіотензинової системи. Синтезовані в нирках простагландини змінюють чутливість ниркових клітин до дії певних гормонів. В останні роки доведено, що в нирках синтезується також еритропоетин, який стимулює кістковомозкове кровотворення. Синтез еритропоетину зумовлюється крововтратами, шоком, гіпоксією та ін.

 

 

 

Нирки і кислотно-лужна рівновага

 

Разом із легеневою системою і буферними системами крові нирки підтримують на постійному рівні рН крові та інших тканин. Найшвидше реагують на зміну рН буферні системи крові (їх дія виявляється вже через 0,5-1 хв і менше), легені впливають на нормалізацію концентрації водневих іонів крові через 1-3 хв. Нормалізуюча дія нирки на зміну рН відзначається найпізніше (10-20 годин).

Визначальним механізмом підтримання концентрації водневих іонів в організмі за допомогою нирок є процеси реабсорбції натрію і секреції іонів водню. В основі їх дії лежать декілька хімічних процесів:

1. Реабсорбція іонів натрію під час перетворення двозаміщених фосфатів в однозаміщені. У процесі переміщення клубочкового фільтрату по нефрону відбувається вибіркове всмоктування клітинами канальців іонів Na⁺, замість яких у просвіт канальців із клітин потрапляють іони водню. Наслідком цього є перетворення двозаміщеного фосфату Na₂HPO₄ на однозаміщений NaН₂РО₄, який виділяється із сечею.

2. Затримці в організмі іонів натрію і виведенню іонів водню сприяє перетворення бікарбонатів у вугільну кислоту, яка розкладається на СО₂ і Н₂О під впливом ферменту карбоангідрази з утворенням вугільної  кислоти.

 

 

 Вугільна кислота дисоціює на аніон бікарбонату й іон водню. Далі Н⁺ (кислота) виноситься з клітин у канальці нефрону (за механізмом антипорту з Na⁺) й екскретується із сечею, а НСО₃^- (луг) із ниркових клітин потрапляє в кров у формі NaHCO₃, знижуючи її кислотність.

 

3. Затримці натрію в організмі сприяє утворення в нирках аміаку і використання його для нейтралізації та винесення кислих метаболітів замість інших іонів.

Аміак у тканині нирок утворюється в результаті дезамінування глутаміну та глутамату. Розпад глутаміну відбувається під впливом ферменту глутамінази, який розкладає його до глутамінової кислоти і вільного аміаку.

 

 

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.

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.

 

 

БІОХІМІЧНІ ПОКАЗНИКИ СЕЧІ

Сеча – це водний розчин, у якому міститься близько 200 хімічних інгредієнтів, серед яких розрізняють фізіологічні і патологічні, порогові та безпорогові.

Всього за добу з сечею дорослої людини виділяється близько 60 г речовин, з них органічних – 35 – 45 г і мінеральних – 15 – 25 г.

 

Об’єм добової сечі:

 

КІЛЬКІСТЬ, СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ СЕЧІ

 

Кількість сечі (діурез) у здорової людини становить 1000-2000 мл на добу. Добова кількість сечі, нижча 500 мл і вища 2000 мл, у дорослої людини вважається патологічною. У чоловіків діурез трохи більший, ніж у жінок, і складає в середньому 1500-2000 мл, у жінок – 1000-1600 мл. Добовий діурез може змінюватися залежно від характеру дієти, умов праці, температури навколишнього середовища тощо.

 

Вживання великої кількості води супроводжується збільшенням діурезу до 2000-3000 мл, і навпаки, обмежене споживання води призводить до зменшення діурезу до 700 мл і навіть менше.

 

 

Концентрація осмотично-активних речовин в сечі залежить від стану водного об΄єму і складає 50-1450 мосмоль/кг Н2О.  В умовах  високої температури навколишнього середовища внаслідок зростання потовиділення кількість виділяємої сечі зменшується. Вночі діурез менший ніж вдень.

З сечею виділяються електроліти, кількість яких залежить від вживаної їжі, а концентрація в сечі – від рівня сечовиділення. Добова екскреція Na+ – 170-260 ммоль, К+ – 50-80, Сl- -170-260, Са2+ – 5, Mg2+ – 4, сульйата – 25 ммоль.

Нирки служать головним органом екскреції кінцевих продуктів азотистого обміну. У людини при розпаді білків утворюється сечовина, яка складає до 90% азоту сечі, її добова екскреція 25-35 г. З сечею виділяється 0,4-1,2 г азоту аміаку, 0,7 г сечової кислоти.Креатин, що утворився в м΄язах переходить в креатинін, його виділяється біля 1,5 г за добу. Білки в нормальній сечі виявляються в дуже невеликій кількості(добова екскреція не перевищує 125 мг). невелика протеїнурія спостерігається у здорових людей після тяжкої фізичної нагрузки і зникає після відпочинку.

Глюкоза в сечі в звичайних умовах не виявляється. При налишковому вживанні цукру, коли концентрація глюкози в крові перевищує 10 ммоль/гр, при гіперглікемії іншого  походження спостерігають глюкозурію – виділення глюкози із сечею.

Колір сечі залежить від величини діурезу і рівня екскреції пігментів.  Колір змінюється від світло-жовтого до оранжевого. Пігменти утворюються в кишечнику із білірубіну жовчі. Частина пігментів сечі представляє собою окислені продукти розкладу гемоглобіну.

З сечею виділяються різні біологічно активні речовини і продукти іх перетворень, по яких відомо можна робити висновки про функції деяких залоз внутрішньої секреції. В сечі знайдені  похідні гормонів кіркової речовини наднирників, естрогени, АДГ, вітаміни, ферменти. При патології в сечі знаходяться – ацетон, жовчні кислоти, гемоглобін.

 

 

ВЛАСТИВОСТІ СЕЧІ

 

 

 

 

 

 

 

Хімічний склад сечі

У сечі міститься велика кількість (близько 200) різних органічних і неорганічних речовин. Вони є кінцевими продуктами метаболічних процесів у нирках та інших органах і тканинах організму. Розглянемо найважливіші органічні й неорганічні речовини, що є в сечі в нормі й при патології.

 

Органічні речовини сечі

 

 

Білки. Здорова людина за добу виділяє із сечею до 30 мг білка, який звичайними лабораторними методами не виявляється. Як правило, із сечею виділяються низькомолекулярні білки плазми крові або інших тканин і органів. Серед білків можуть бути і ферменти, наприклад, пепсин, трипсин, підшлункова амілаза та ін. У сечу потрапляють і білки злущених клітин сечовивідних органів. Збільшення вмісту білків у сечі дозволяє їх відзначати звичайними лабораторними методами і свідчить про патоло­гічний стан. При цьому вміст білка в сечі збільшується переважно за рахунок білків плазми крові або клітин сечовивідних шляхів. Запальні процеси нирок (гломерулонефрити) супроводжуються підвищенням проникності базальних мембран клубочків нефрону, що призводить до посилення фільтрації білків і появи їх у сечі. При нефрозах порушується реабсорбція білків у канальцях, що зумовлює вихід білків у сечу. Хворі на гломерулонефрити та нефрози за добу можуть втрачати із сечею до 20-40 г білка.

Поява білка в сечі (протеїнурія) за походженням може бути нирковою і позанирковою. Ниркові протеїнурії зумовлені органічним пошко­дженням нефронів, внаслідок чого білки плазми крові потрапляють у сечу. При цьому в сечі виявляють як альбуміни, так і глобуліни. Позаниркові протеїнурії пов'язані з ураженнями сечових шляхів або перед­міхурової залози. При патологічних станах у сечу потрапляє ряд ферментів: ліпази, амінотрансферази, рибонуклеази, амілази, фосфатази. Визначення їх активності застосовують для підтвердження діагнозів.

Сечовина становить основну масу органічного залишку сечі. Азот сечовини складає 80-90 % усього азоту сечі. Доросла людина за добу виділяє із сечею 20-35 г сечовини. Зменшення концентрації сечовини спостерігається за умов обмеження білка в раціоні, порушення функції печінки, зокрема при переродженні печінки й отруєнні її фосфором.  Кількість сечовини знижується також при ацидозі, оскільки значна частина NH3 використовується для нейтралізації кислот. Разом із тим, ураження нирок (нефрити) супроводжуються погіршенням виділення сечовини в сечу і нагромадженням її у крові. У таких випадках настає отруєння організму продуктами азотного обміну (уремія).

 

Низький вміст сечовини в сечі спостерігається в період інтенсивного росту організму і за умов вживання анаболітиків.

Переважне харчування білковою їжею, а також захворювання, що пов'язані з посиленим розпадом білків (цукровий діабет, злоякісні пухлини, деякі інфекційні хвороби, що супроводжуються лихоманкою), зумовлюють підвищення рівня сечовини в сечі.

Сечова кислота. За добу із сечею виводиться в середньому 0,6-1,0 г сечової кислоти. Вміст її в сечі може змінюватися залежно від характеру харчування. Зменшення виділення сечової кислоти із сечею (до 0,3-0,5 г на добу) буває в людей, що харчуються переважно вуглеводною їжею, яка не містить пуринів.

М'ясні продукти, ікра, залозисті тканини, багаті на нуклеопротеїни, можуть служити причиною підвищення сечової кислоти в крові й сечі.

Підвищене виділення сечової кислоти є характерним для лейкозів, а також після прийняття аспірину, кортикостероїдів. Внаслідок слабкої розчинності сечової кислоти та її солей вони можуть випадати в осад у зібраній сечі, а також утворювати камінці в нижніх відділах сечовивідних шляхів. При багатьох захворюваннях, пов'язаних із порушенням обміну білків і нуклеїнових кислот, вміст сечової кислоти в крові й сечі може значно підвищуватися. Сюди відносяться насамперед подагра, опікова і променева хвороби. Виділяється сечова кислота у вигляді солей (уратів), найчастіше – у вигляді натрієвої солі.

Із сечею виділяються також проміжні продукти пуринового обміну (20-50 мг на добу): ксантин, гіпоксантин та інші. Застосування деяких лікарських речовин (теобромін, кофеїн), а також споживання значної кількості кави, какао, чаю призводять до появи в сечі метилпохідних пуринових основ.

Креатинін і креатин. У нормі із сечею доросла людина виділяє 1-2 г креатиніну за добу. Межі коливання залежать від стану мускулатури. Кількість виділеного креатиніну є сталою для кожної людини і віддзеркалює її м'язову масу. У чоловіків на кожний 1 кг маси тіла за добу виділяється із сечею від 18 до 32 мг креатиніну (креатиніновий коефіцієнт), а в жінок – від 10 до 25 мг. Креатиніновий коефіцієнт невеликий у повних і худорлявих людей, але високий в осіб із розвинутими м'язами.

Синтез креатину, з якого утворюється креатинін, відбувається в нирках і печінці. Тому при тяжких ураженнях печінки і нирок кількість креатиніну в сечі зменшується. Крім того, концентрація креатиніну в сечі може зменшуватися у хворих із послабленням білкового обміну, наприклад, при атрофії м'язів та в інших випадках.

Креатинін не реабсорбується з первинної сечі в канальцях нефронів, тому кількість виділеного креатиніну відображає величину клубочкової фільтрації і за його кількістю можна розраховувати об'єм фільтрації й об'єм реабсорбції в нирках. У ниркових хворих із порушенням фільтрації зменшується виділення креатиніну, а вміст його в крові зростає. Захворювання, при яких відбувається руйнування білків (наприклад, інфекційні хвороби, інтоксикації, викликані деякими отруйними речовинами), проявляються підвищенням вмісту креатиніну в сечі.

При втраті білкової маси тіла внаслідок тривалого негативного азотового балансу виділення креатиніну зменшується, а креатину зростає, але сумарне виділення цих двох речовин залишається в загальному постійним. Це спостерігається у хворих на цукровий діабет, гіпертиреоз, лихоманку, а також при голодуванні.

Виділення креатину в дітей більше, ніж у дорослих, аналогічно в жінок його більше виділяється, ніж у чоловіків. Посилене виділення креа­тину буває у вагітних жінок і в ранньому післяпологовому періоді.

Креатинурія має місце й у людей похилого віку як наслідок атрофії м'язів. Найбільший вміст креатину в сечі спостерігається при патоло­гіч­них станах м'язової системи, особливо при міопатії та м'язовій ди­строфії.

Амінокислоти. За добу здорова людина виділяє із сечею близько 2‑3,0 г амінокислот. Виділяються із сечею як вільні амінокислоти, так і амінокислоти, що входять до складу низькомолекулярних пептидів та парних сполук. У сечі виявлено 20 різних амінокислот та багато продуктів їх обміну. Вміст амінокислот у сечі зростає при різних патологічних станах, що супроводжуються розпадом тканинних білків – у хворих з травмами, при променевій і опіковій хворобі. Зростання концентрації амінокислот у сечі є свідченням порушення функції печінки і, зокрема, пригнічення утворення білків та сечовини.

Зустрічаються порушення обміну окремих амінокислот, що мають спадковий характер. Наприклад, фенілкетонурія, зумовлена спадковою нестачею в печінці ферменту фенілаланінгідроксилази, внаслідок чого заблоковано перетворення фенілаланіну в тирозин. Для виявлення фенілкетонурії застосовують хлорне залізо: до свіжої сечі додають декілька крапель розчину FeCl3 і через 2-3 хвилини спостерігають появу оливково-зеленого забарвлення.

До спадкових порушень обміну амінокислот відноситься й алкаптонурія, при якій у сечі різко зростає вміст гомогентизинової кислоти – проміжного продукту обміну тирозину. Сеча, виділена цими хворими, швидко темніє на повітрі.

Парні сполуки. Гіпурова кислота (бензоїлгліцин) утворюється внаслідок сполучення в печінці й частково в нирках бензойної кислоти з гліцином. Вміст її в добовій сечі знаходиться в межах від 0,6 до 1,5 г. Споживання продуктів рослинного походження, зокрема ягід і фруктів, де є багато бензойної кислоти, призводить до підвищеного виділення із сечею гіпурової кислоти. Підвищене виділення її спостерігається і за умов  посилення гниття білків у кишечнику.

У клініці з метою з'ясування функціональної здатності печінки зв'язувати токсичні речовини іноді проводять так звану пробу Квіка-Пителя, в ході якої визначають вміст гіпурової кислоти в сечі після введення стандартної кількості бензоату натрію (6 г).

Індикан (калієва сіль індоксилсірчаної кислоти). За добу виділяється із сечею близько 10-25 мг індикану. Вміст його в сечі зростає при посилен­ні процесів гниття в кишечнику, що можуть наставати при надмірному вживанні м'ясних продуктів і при послабленні функції кишечника (атонія, закрепи тощо), а також при хронічних інфекційних захворюваннях, що супроводжуються розпадом білків, наприклад туберкульоз легенів.

Органічні кислоти. У сечі здорової людини завжди виявляють у незначних кількостях органічні кислоти: мурашину, оцтову, масляну, бета-оксимасляну, ацетооцтову та ін.

Серед інших органічних речовин у сечі наявні у невеликих кількостях ліпіди (холестерин, нейтральні жири та ін.).

Вітаміни. Із сечею виділяються майже всі вітаміни, що є в організмі людини. Найбільше в сечу потрапляють водорозчинні вітаміни. У добовій порції сечі здорової людини міститься в середньому 20-30 мг аскорбінової кислоти, 0,1-0,3 мг тіаміну, 0,5-0,8 мг рибофлавіну. У сечі є також продукти обміну вітамінів.

З'ясування вмісту вітаміну С в сечі дає уявлення про забезпеченість організму цим вітаміном. У клініці застосовують спосіб визначення кількості міліграмів вітаміну С, що екскретується із сечею за 1 годину. У практично здорових людей за 1 год виділяється 1 мг аскорбі­нової кислоти.

Гормони. У сечу завжди потрапляють гормони та продукти їх обміну. Вміст їх може змінюватися залежно від функціонального стану організму, зокрема печінки та ендокринних залоз.

 У клініці широко використовують визначення 17-кетостероїдів, які є продуктами перетворень кортикостероїдів та чоловічих статевих гормонів (андрогенів). У сечі здорового чоловіка добова кількість 17-кетостероїдів становить у середньому 15-25 мг. При посиленні функції кори надниркових залоз кількість 17-кетостероїдів зростає в декілька разів.

Уробілін. Уробілін, точніше стеркобілін, завжди знаходиться в незначній кількості в сечі. Але у хворих на гемолітичну та печінкову жовтяниці вміст його значно зростає, що пов'язано з пригніченням функції печінки розкладати мезобіліноген (уробіліноген), який потрапляє з кишечника.

Призупинення надходження жовчі в кишечник внаслідок закупорки їх жовчовидільних шляхів викликає зникнення із сечі уробіліногену та появу в ній жовчного пігменту – білірубіну.

Білірубін. Сеча здорової людини містить незначну кількість білірубі­ну, яку звичайними лабораторними методами не виявляють. Поява білірубіну в сечі (білірубінурія) спостерігається при закупоренні жовчної протоки й ураженні паренхіми печінки. Якщо пошкоджується паренхіма ­печінки, то білірубін через зруйновані клітини потрапляє в кров. Підвищення концентрації прямого білірубіну в крові зумовлює появу його і в сечі. При білірубінурії сеча набуває кольору, подібного до темного пива, через ­деякий час вона стає жовто-зеленою внаслідок окиснення білірубіну в білівердин.

Глюкоза. Сеча здорової людини містить незначну кількість глюкози, яку звичайними лабораторними методами не виявляють. Підвищення кількості глюкози в сечі може спостерігатися тоді, коли вміст її в крові перевищує 8-9 мМ/л (нирковий поріг глюкози). Але в деяких випадках глюкозурія може виникати при нормальній концентрації глюкози в крові. Це так звана ниркова глюкозурія, яка є наслідком порушення зворотного всмоктування глюкози в ниркових канальцях.

 

 

Глюкозурія відзначається при цукровому і стероїдному діабеті, гіперфункції щитовидної залози, введенні кортикотропного гормону та в інших випадках. У хворих на цукровий діабет вміст глюкози в сечі може сягати 5-10 %.

Галактоза. Спостерігається в сечі дітей, які харчуються переважно молоком, за умов порушення процесів травлення або послаблення перетворення галактози в глюкозу в печінці. У немовлят галактозурія часто поєднується з лактозурією. Для визначення функціонального стану печінки в клініці іноді застосовують так звану галактозну пробу. Людині дають 40 г галактози, після чого повторно визначають її вміст у сечі. У нормі після "галактозного навантаження" виділення галактози із сечею відбувається лише в перші дві години. Ящо глікогенсинтезуюча функція печінки послаблена, то галактозурія триває 3-4 години.

Фруктоза. Фруктоза рідко з'являється в сечі. Фруктозурія в помітних концентраціях буває й у здорових людей за умов споживання великої кількості фруктів, ягід, меду. У всіх інших випадках поява фруктози в сечі може бути результатом порушення печінкового метаболізму. Фруктозурія виникає при цукровому діабеті, запаленні печінки, деяких спадкових захворюваннях.

Пентози. Пентози виділяються із сечею після вживання великої кількості фруктів або фруктових соків. Багато пентоз є у вишнях, сливах і чорній смородині.

Пентозурія відзначається при таких захворюваннях, як цукровий і стероїдний діабет, деякі інтоксикації; існує і спадкова ідіопатична пентозурія. В останньому випадку через відсутність специфічної дегідрогенази ксилулоза не метаболізується і виділяється із сечею. Клінічно хвороба нічим себе не проявляє, але. оскільки проба на цукор в сечі позитивна, то цю пентозурію можна помилково сприйняти за цукровий діабет.

Кетонові тіла. В нормі добова сеча містить 20-50 мг кетонових тіл. Така кількість не виявляється методами, що застосовуються в клініках. Деякі патологічні стани, зокрема цукровий діабет, призводять до зростання концентрації кетонових тіл у сечі, кількість їх може сягати 20-50 г і більше. Кетонурія спостерігається також при голодуванні, надмірному вживанні жирів на тлі обмеження вуглеводів, різкому послабленні серцевої діяльності, що супроводжується пригніченням процесів дихання тощо.

Кров. Поява в сечі крові (гематурія) або гемоглобіну може бути ­наслідком ураження сечовивідних шляхів або нирок. Наприклад, під час проходження камінців або крововиливів у нирки. Коли в сечу потрапляє гемоглобін (а не цілі еритроцити), то це явище називається гемогло­бінурією.

Порфірини. У здорових людей сеча містить дуже малу кількість порфіринів І типу (до 300 мкг за добу).

Поява в сечі значної кількості порфіринів (порфіринурія) спостері­гається при деяких захворюваннях печінки, кишкових кровотечах, інтоксикаціях. Зокрема, порфіринурія є характерною ознакою отруєння свинцем. Виділення порфіринів із сечею зростає у хворих на злоякісну анемію та з ураженням печінки (в 10 і більше разів). При вроджених порфіріях настає надмірне продукування порфіринів І типу (уропорфірин І, копропорфірин І). Гостра порфірія проявляється значною екскрецією із сечею уропорфірину ІІІ, копропорфірину ІІІ та порфобіліногену. Виділення копропорфірину ІІІ спостерігається також у хворих зі свинцевим отруєнням.

 

Мінеральні компоненти сечі

 

У добовій сечі здорової людини міститься 15-25 г мінеральних компонентів. Серед неорганічних речовин у сечі найбільше є хлориду натрію. Протягом доби він виділяється у межах від 8 до 16 г. При споживанні їжі, яка містить мало кухонної солі, концентрація хлориду натрію в сечі значно зменшується. Виділяється з організму NaCl переважно нирками. За добу через клубочки нирок проходить близько 1 кг хлориду натрію, з якого лише 1 % виводиться з організму.

Добова сеча містить 2-5 г калію. Підвищується його вміст у сечі, якщо людина харчується здебільшого рослинною їжею. Виділяються калій і натрій у вигляді хлоридів. На виведення з організму натрію і калію можуть впливати різні лікарські рослини. Так, саліцилати і кортикостероїди затримують натрій в організмі і сприяють виведенню калію.

Кальцій і магній. У добовій сечі знаходиться 0,1-0,3 г кальцію. Виділення кальцію із сечею залежить від його вмісту в крові. Припускають, що при концентрації кальцію в крові, нижчій ніж 8 мг %, виділення його із сечею майже припиняється. Це спостерігається при гіпофункції паращитовидних залоз, вагітності тощо.

Магнію в добовій сечі ще менше – 0,03-0,18 г. Низький вміст магнію (і кальцію) в сечі пов'язаний зі слабкою розчинністю їх солей у воді.

Кількість заліза, що виділяється із сечею за добу, дуже незначна (близько 1 мг). Однак вміст заліза в сечі зростає при гемолітичних анемі­ях та інших захворюваннях, які пов'язані з гемолізом.

Фосфор виділяється із сечею переважно у вигляді однозаміщених фосфатів калію чи натрію. На кількість виділених фосфатів впливає рН крові. При ацидозі (підвищенні кислотності) двозаміщені фосфати, наприклад Na2HPO4, реагують із кислотами і перетворюються в однозаміщені (NaH2PO4), які виводяться із сечею.

При алкалозі (підвищенні лужності) однозаміщені фосфати реагують з основами і перетворюються у двозаміщені, які також виділяються із сечею. Таким чином, в обох випадках вміст фосфатів у сечі збільшиться, але в першому випадку за рахунок однозаміщених, а другому – двозаміщених солей фосфорної кислоти.

Сірка виділяється із сечею у вигляді сульфатів і парних сполук. Кількість сірки в сечі здорової людини (в розрахунку на іон SO42-) становить 2-3 г на добу.

Аміак міститься в сечі переважно у вигляді сульфату і хлориду амонію. На солі амонію припадає 3-6 % азоту сечі. Споживання білкової їжі, особливо тваринних білків, може призводити до зростання вмісту солей амонію в сечі. І, навпаки, вміст цих солей зменшується за умови споживання здебільшого рослинної їжі, в якій кількість таких аніонів, як хлориди, сульфати і фосфати, знижена, а вміст катіонів кальцію підвищений.

Концентрація амонійних солей у сечі зростає тоді, коли в організмі посилюється утворення кислот (голодування, цукровий діабет та ін.), на нейтралізацію яких використовується аміак.

Утворюється аміак при дезамінуванні амінокислот, зокрема глутаміну й аспарагіну. Отже, утворений аміак відіграє важливу роль у підтриманні сталої реакції внутрішнього середовища організму, особливо за умов  ацидозу.

 

Сечовипускання.

Сеча виділяється в ниркову чашечку, а потім в фазі систоли переходить в опорожнену лоханку. Вона постійно заповнюється сечею і до досягнення порогу подразнення виникають імпульси від барорецепторів, скорочується лоханка, розкривається просвіт сечоводу і сеча завдяки скороченням стінки сечовода пересувається в сечовий міхур. Коли об΄єм сечі в сечовому міхурі досягає певної межі, сильно збільшується напруження гладких міоцитів стінок і підвищеється тиск рідини в його порожнині. Подразнення механорецепторів сечового міхура визначається розтягом його стінок, а не збільшенням тиску. Після  випорожнення міхура напруження стінки зменшується і скоро знижується імпульсація.

В процесі сечовипусканняя сеча виводиться із сечового  міхура в результаті рефлекторного акту. Наступає скорочення гладких м΄язів сечового міхура., розслаблення внутрішніх і зовнішніх сфінктерів сечовипускного каналу, скороченя м΄язів червоної стінки і дна тазу, в той же час проходить фіксація грудної стінки і діафрагми. В результаті сеча виводиться із сечового міхура.

При подразненні механорецепторів сечового міхура імпульси по центробіжних нервах поступають в крижові відділи спинного мозку, в ІІ – ІV сегментах якого знаходиться  рефлекторний центр сечовипускання. Перші поклики до сечовипускання появляються у людини, коли об΄єм вмісту міхура досягає 150 мл, підсилений потік імпульсів наступає при збільшенні об΄єму до 200-300 мл. Спинальний центр сечовипускання знаходиться під впливом вищележачих відділів мозку.

Гальмівний вплив на цей рефлекс йде від  кори великих півкуль і середнього мозку, збудження – із заднього гіпоталамусу і переднього відділу моста.

Збудження центру сечоспускання викликає імпульсацію в парасимпатичних волокнах nn.splanchnici  pelvici, при цьому стимулюється скорочення м΄язів  сечового міхура, розслаблюється внутрішній сфінктер сечовипускного каналу.

Потік імпульсів до зовнішнього сфінктеру зменшується, бо цей м΄яз – єдиний поперечно-посмугований та інервується гілкою статевого нерва n. pudendus.  Починається сечовипускання.

Подразнення рецепторів при розтягненні стінки міхура рефлекторно по еферентних волокнах тазоівих внутрішніх нервів викликає скорочення м΄язу сечового міхура і розслаблення його внутрішнього сфінктеру. Розтягнення міхура і просування сечі по сечовипускному каналу веде до зміни імпульсації в n. pudendus.  і настає розслаблення зовнішнього сфінктеру. Поступлення сечі в задні відділи сечоспускного каналу і його розтягнення сприяють скороченню сечового міхура. Передача аферентних і еферентних імпульсів цього рефлексу здійснюється по підчеревному нерві n. hypodastricus.

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 ьфункцій 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.

Вікові особливості структури і функції нирок.

В людини до моменту народження нефрони вже сформовані. У новонародженого нирковий плазмотік і момерулярна фільтрація в декілька разів нижча ніж у дорослого. Ці показники досягають рівня дорослої людини при розрахунку на стандартну величину поверхні тіла до кінця першого – початку другого року життя. В клітинах проксимальних канальців у новонароджених різко понижена здатність до секреції органічних кислот , яка поступово зростає протягом перших місяців життя.

В нирках новонародженого недостатньо ефективно здійснюється осмотичне концентрування сечі, слабо діє АДГ. Певну роль в низькому осмотичному концентруванні сечі у дітей перших місяців життя відіграють і основний ступінь утилізації білків і обумовлена цим низька концентрація сечовини в крові і сечі, а тобто і в мозковій речовині нирки.

Основні процеси, що забезпечують сечоутворення, досягають рівня дорослого до початку другого року життя і зберігаються до 45-50 років, після чого проходить повільне зниження ниркового плазмотоку, геморегуляторної фільтрації, канальцевої секреції, осмотичного концентрування сечі. Відмічають паралельне зменшення кровопостачання нефронів та функціональної здатності їх клітин.

 

 

ХІМІЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ СЕЧІ. ПАТОЛОГІЧНІ СКЛАДОВІ ЧАСТИНИ СЕЧІ.

РЕАКЦІЯ СЕЧІ НЕЙТРАЛЬНА АБО СЛАБОКИСЛА (рН 5,0 — 7,0)

Кисла реакція сечі (рН<5, 0) спостерігається:

·  за фізіологічних умов (перевантаження м'ясними продуктами);

·  при респіраторному і метаболічному ацидозі (діабетична кома, серцева недостатність, ГНН);

·  при гострому нефриті;

·  при подагрі;

·  при туберкульозі нирки;

·  при гіпокаліємії (внаслідок збільшення виведення іонів її⁺ для підтримання іонної рівноваги);

·  в результаті дії аскорбінової кислоти, кортикотропіну, хлориду амонію.

Лужна реакція сечі (рН>7,0) спостерігається при:

·  овочевій дієті;

·  метаболічному і респіраторному алкалозі (підвищенні кислотності шлункового соку, після сильного кислого блювання, під час розсмоктування набряків);

·  активних запальних процесах у сечових шляхах;

·  гіперкаліємії;

·  хронічній нирковій недостатності;

·  в результаті дії цитрату натрію, бікарбонатів, адреналіну, альдостерону.

 

Стійкий зсув реакції сечі в бік кислої або лужної реакції є несприятливим патогенетичним фактором. Таку реакцію слід враховувати під час хімічного, мікроскопічного й бактеріологічного дослідження сечі та за необхідності призначення хворому діуретиків або антибактеріальних засобів.

Реакція сечі (рН) залежить від кількості вільних водневих іонов Н⁴, що з'являються в результаті дисоціації органічних і неорганічних кислот, утворених під час катаболічних процесів в організмі.

Іони Н⁺ дистальною частиною ниркового канальця виділяються в сечу, де переважно зв'язуються з буферними основами, і лише невелика їх кількість виводиться із сечею у вільному стані.

 

Методи визначення

Визначення реакції за допомогою індикаторного паперу

Можна застосовувати будь-який індикаторний папір, придатний для вимірювання рН в інтервалі 5,0-8,0: індикаторний універсальний або «Рифан», нітразиновий жовтий, Біофан-3 (Німеччина), Альбуфан.АГ-фан, Трифан, Тетрафан, Пентафан, Гексафан (Чехія).

БІЛОК

ЗАГАЛЬНОПРИЙНЯТИМИ МЕТОДАМИ НЕ ВИЗНАЧАЄТЬСЯ 25-75 мг/добу (0,017-0,050 г/л)

Протеїнурія (proteinuria) — поява білка в сечі у концентраціях, що дають можливість виявити його якісними методами:

·                                       фізіологічна (після підвищеного фізичного навантаження, емоційна, холодова, інтоксикаційна, ортостатична);

·                                       клубочкова (гломерулонефрит, гіпертонічна хвороба, вплив інфекційних та алергійних факторів, декомпенсація серцевої діяльності);

·                                       канальцева (амілоїдоз, гострий канальцевий некроз, інтерстиціальний нефрит, синдром Фанконі);

·                                       преренальна (мієломна хвороба, некроз м'язової тканини, гемоліз еритроцитів);

·                                       постренальна (при циститах, уретритах, кольпітах).

 Ниркова протеїнурія зумовлена ушкодженням гломеру-лярного фільтра або дисфункцією епітелію звивистих ниркових канальців.

Виділяють селективну і неселективну протеїнурію залежно від співвідношення тих або інших плазматичних і сечових білків, їх молекулярної маси й заряду.

Селективна зустрічається при мінімальному (нерідко зворотному) порушенні гломерулярного фільтра, представлена низькомолекулярними білками (молекулярна маса не вище 68 000) — альбуміном, церулоплазміном, трансферином. 

Неселективна протеїнурія найчастіше зустрічається при досить тяжкому ушкодженні фільтра, коли починають губитися крупномолекулярні білки. Селективність протеїнурії є важливою діагностичною і прогностич­ною ознакою.

Ниркова протеїнурія може бути органічною та функціональною (фізіологічною).

Органічна ниркова протеінурія виникає при органічному ураженні нефрона. В залежності від механізму виник­нення можна окреслити певні типи органічної протеїнурії.

Клубочкова — зумовлена ушкодженням гломерулярного фільтра, виникає при гломерулонефритах і при нефропатіях, по­в'язаних із обмінними або судинними захворюваннями.

Канальцева — виникає через неспроможність канальців реабсорбувати плазмові низькомолекулярні білки, що пройшли крізь незмінений гломерулярний фільтр.

Преренальна (надмірна) — розвивається за наявності незвичайно високої плазматичної концентрації низькомолекулярного білка, що фільтрується нормальними клубочками в кількості, вищій за фізіологічну спроможність канальців до реабсорбції.

Функціональна ниркова протеїнурія не пов'язується з захворюваннями нирок і не потребує лікування. До функціональних протеїнурій відносять маршеву, емоційну, холодову, інтоксикаційну, ортостатичну (лише у дітей і тільки в положенні стоячи).

При позаниркових (постренальних) протеїнуріях білок може потрапити до сечі із сечовивідних і статевих шляхів. У таких випадках це не що інше, як домішки запального ексудату. Позаниркова протеїнурія, як правило, не перевищує 1 г/добу, часто є скороминучою. Діагностиці позаниркової протеїнурії допомагає проведення трисклянкової проби та урологічного обстеження.

Методи визначення

Кількісні методи

Метод Робертса-Стольникова

В основу методу покладено якісну пробу з азотною кислотою. Хід її описано вище. Поява тонкого кільця на межі двох рідин між 2-ю і 3-ю хвилинами після нашарування вказує на наявність у сечі 0,033 г/л білка (концентрацію білка прийнято визначати у промілле, тобто у грамах на літр). Якщо кільце з'явилося раніше, сечу слід розвести водою. Добирають таке розведення, щоб при нашаруванні її на азотну кислоту кільце з'явилося на 2-3-й хвилинах. Ступінь розведення залежить від ширини і компактності кільця та часу його появи. Концентрацію білка обчислюють, помноживши 0,033 г/л на ступінь розведення сечі.

Однак метод розведення Робертса-Стольникова недосконалий:

він суб'єктивний, трудомісткий, точність визначення концентрації білка знижується по мірі розведення сечі. Найбільш зручними в роботі й точними є нефелометричний та біуретовий методи.

РОЗРАХУНОК КІЛЬКОСТІ БІЛКА В СЕЧІ

 

Нефелометричний метод

Грунтується на властивості білка давати із сульфосаліциловою кислотою помутніння, інтенсивність якого пропорційна до концентрації білка.

Біуретовий метод

Враховує здатність білка давати із сульфатом міді та їдким лугом біуретовий комплекс фіолетового кольору, інтенсивність забарвлення якого прямо пропорційна кількості білка.

Визначення гемоглобіну

При масивному внутрісудинному гемолізі (інфекційному, імунному, генетичному) вільний гемоглобін фільтрується нирками, проникаючи з крові у сечу. Масивна гемоглобінурія, ушкоджуючи звивисті канальці, може призвести до гострої ниркової недостатності.

 

Визначення міоглобіну

Міоглобінурія ускладнює рабдоміоліз (травматичний, ішемічний, токсичний, генетичний). Міоглобін — низькомолекулярний білок — не затримується гломерулярним фільтром. Висока міоглобінурія, порушуючи функції ниркових канальців, часто індукує гостру ниркову недостатність. При міоглобінурії проба із сульфатом амонію негативна: після додавання реактиву зберігається червоно-коричневе забарвлення сечі.

Більш точним діагностичним методом, який розмежовує гемоглобінурію та міоглобінурію, є електрофорез білків сечі на папері й особливо імуноелектрофорез в агаровому гелі, що виявляє слідові концентрації гемоглобіну та міоглобіну в сечі.

Методи електрофорезу на папері та в поліакриламідному гелі, гельхроматографія, імуноелектрофорез необхідні для визначення якісного складу білків сечі за їх молекулярною масою, імунохімічними властивостями, зарядом.

ГЛЮКОЗА

ЗАГАЛЬНОПРИЙНЯТИМИ МЕТОДАМИ НЕ ВИЗНАЧАЄТЬСЯ

0,03-0,15 г/л (0,16-0,83 ммоль/л АБО НЕ БІЛЬШЕ 0,02%)

Глюкозурія (glucosuria) — поява глюкози в сечі:

·                                       фізіологічна (при надходженні з їжею великої кількості вуглеводів, після емоційного напруження);

·                                       позаниркова (цукровий діабет, цироз печінки, панкреатит, рак підшлункової залози, тиреотоксикоз, синдром Іценко-Кушинга, феохромоцитома, черепномозкові травми, інсульти, отруєння оксидом вуглецю, морфіном, хлороформом);

·                                       ренальна (хронічні нефрити, нефрози, амілоїдоз, гостра ниркова недостатність, вагітність, отруєння фосфором, деякими лікарськими препаратами).

Для правильної оцінки глюкозурії необхідно досліджувати сечу, зібрану за добу, і обчислювати добову втрату цукру із сечею.

При нормально функціонуючих нирках глюкозурія трапляється лише тоді, коли збільшується концентрація цукру в крові, тобто при гіперглікемії. Так званий нирковий поріг глюкози — концентрація глюкози в крові, вище від якої визначається глюкозурія (8-10 ммоль/л). Концентрація глюкози в крові, як правило, не перевищує 3,3-5,5 ммоль/л (0,8-1,2 г/л).

Рідше спостерігається ниркова (ренальна) глюкозурія, пов'язана із порушенням реабсорбції глюкози в канальцях, коли глюкозурія з'являється за нормальної концентрації цукру в крові.

Методи визначення

Якісні проби

Більшість якісних проб, які використовуються для визначення глюкози в сечі, базується на редукційних властивостях альде­гідної групи глюкози. Як окислювач використовують будь-яку легко редукуючу сіль, що дає при відновленні забарвлену сполуку. До таких методів відносять проби Фелінга, Гайнеса, Ніландера, Бенедикта, глюкозооксидазну пробу.

 

 

Глюкозооксидазна проба

В основу методу покладено окислення глюкози ферментом глюкозооксидазою (нотатином). Перекис водню, що утворюється при цьому, розщеплюється іншим ферментом (пероксидазою) і окислює барвник-індикатор (похідне бензидину), змінюючи його забарвлення.

Кількісні методи

:

Колориметричний метод визначення глюкози в сечі за

Альтгаузеном

.

Принцип методу:  при нагріванні глюкози з лугом з'являється кольорова реакція.

КЕТОНОВІ (АЦЕТОНОВІ) ТІЛА

ЗАГАЛЬНОПРИЙНЯТИМИ МЕТОДАМИ НЕ ВИЗНАЧАЮТЬСЯ

(менш як 50 мг/добу)

Кетонурія (ketonuria) — поява в сечі кетонових тіл. До кетонових тіл належать 3 сполуки: ацетон, ацетооцтова кислота і (3-оксимасляна кислота. Більша частина жирів та деякі білки сприяють утворенню кетонових тіл. Кетонові тіла швидко окислюються в тканинах до СО₂ і Н₂О, тому із сечею за добу виво­диться майже 20-50 мг кетонових тіл. Кетонурія може бути на­слідком підвищеного утворення кетонових тіл і наслідком пору­шення їх розпаду:

·                                       цукровий діабет (некомпенсований);

·                                       вуглеводне голодування; дієта, спрямована на зниження маси тіла;

·                                       гіперпродукція кортикостероїдів (пухлина передньої частки гіпофізу або надниркових залоз);

·                                       токсикози в дитячому віці (ацетонемічне блювання), тривалі шлунково-кишкові розлади, дизентерія.

Методи визначення

Якісні проби

Кетонові тіла в сечі існують спільно, тому роздільного їх визначення практично не роблять.

Якісні реакції на кетонові тіла стають можливими завдяки появі кольорової реакції при їх взаємодії з нітропрусидом натрію в лужному середовищі.

БІЛІРУБІН

ЗАГАЛЬНОПРИЙНЯТИМИ МЕТОДАМИ НЕ ВИЗНАЧАЄТЬСЯ

Білірубінурія (bilirubinuria) — виділення білірубіну із сечею. Білірубін — основний кінцевий метаболіт порфіринів, що видаляється з організму. Білірубін крові на 3/4 присутній у вільному стані — некон'югований (у сполученні з альбуміном). Вільний (непрямий) білірубін не розчиняється у воді і не з'являється в сечі. У печінці він кон'югує — з'єднується із глюкуроновою кислотою і таким потрапляє із жовчю до шлунково-кишкового тракту.

Зв'язаний (прямий) білірубін розчинний у воді і за порогової концентрації в крові більше 3,4 мкмоль/л виділяється нирками.

Білірубінурія вказує на:

·                 паренхіматозну (печінкову) жовтяницю (вірусний гепатит, хронічний гепатит, цироз печінки);

·                 механічну (підпечінкову, обтураційну) жовтяницю;

·                 дію токсичних речовин (алкоголю, органічних сполук, інфекційних токсинів);

·                 вторинну печінкову недостатність (серцева недостатність, пухлини печінки).

При порушенні синтезу гему в сечі з'являються проміжні продукти синтезу порфіринового кільця і продукти розпаду гемоглобіну:

 

 

    5-амінолевулінова кислота — в нормі 2-3 мг/добу;

    порфобіліноген — до 2 мг/добу;

    уропорфірини — майже 6 мг/добу;

    копропорфірини — десь 70 мкг/добу;

    протопорфірини — до 12 мг/добу.

Порфіринурія (porphyrinuria) спостерігається:

·                                       при отруєннях свинцем;

·                                       при апластичних анеміях, цирозах печінки, алкогольних інтоксикаціях, інфаркті міокарда, ревматизмі;

·                                       після прийому лікарських препаратів (барбітурати, органічні сполуки миш'яку).

Методи визначення

Якісні проби

Більшість якісних проб на білірубін можливі завдяки перетворенню його на зеленуватий білівердин під дією окислювачів (йоду, азотної кислоти).

УРОБІЛІНОГЕНОВІ (УРОБІЛІНОВІ) ТІЛА

ЗАГАЛЬНОПРИЙНЯТИМИ МЕТОДАМИ НЕ ВИЗНАЧАЮТЬСЯ

(менше 6 мг/добу)

Уробіліногенові тіла є похідними білірубіну. Вони являють собою уробіліноген (мезобілірубіноген, уробіліноген, уробіліноген Ха) і стеркобіліноген.

Уробілінурія (urobilinuria) — підвищене виділення із сечею уробіліногенових (уробілінових) тіл. Уробілінурія зустрічається при:

·                 паренхіматозних ураженнях печінки (гепатити, цироз печінки);

·                 гемолітичних анеміях;

·                 захворюваннях кишечника (ентерити, коліти, кишкова не­прохідність);

·                 отруєнні свинцем.

Уробілінові тіла не надходять до сечі у випадках механічної жовтяниці.

За сучасними уявленнями, утворення уробіліногену з прямого білірубіну відбувається у верхніх відділах кишечника (тонкого й початку товстого) під дією кишкових бактерій. Частина уробіліногену резорбується крізь кишкову стінку і з кров'ю портальної системи переноситься в печінку, де розщіплюється повністю — тобто до загального кровотоку — і, отже, в сечу не потрапляє. Нерезорбований уробіліноген потрапляє під подальший вплив кишкових бактерій, перетворюючись на стеркобіліноген. Певна частина стеркобіліногену резорбується і портальною веною потрапляє в печінку, де розщіплюється подібно до уробіліногену. Частина гемороїдальними венами вноситься у загальний кровообіг і нирками виділяється в сечу. А найбільше – в нижніх відділах тов­стого кишечника перетворюється на стеркобілін і виводиться з калом, стаючи його нормальним пігментом.

Методи визначення

Для визначення уробіліногенових тіл застосовують пробу Ней-бауера, для визначення уробілінових тіл — проби Флоранса, Богомолова, Нейбауера. Як правило, в лабораторії мають справу з відстояною сечею, тому практичне значення мають другі проби.