1) клубочковой фильтрации из плазмы крови воды и низкомолекулярных компонентов с образованием первичной мочи;
2) канальцевой реабсорбции (обратного всасывания в кровь) воды и необходимых для организма веществ из первичной мочи;
3) канальцевой секреции ионов, органических веществ эндогенной и экзогенной природы.
Процесс клубочковой фильтрации осуществляется под влиянием физико-химических и биологических факторов через структуры гломерулярного фильтра, находящегося на пути выхода жидкости из просвета капилляров клубочка в полость капсулы.
Гломерулярный фильтр состоит из трех слоев:
1) эндотелия капилляров;
2) базальной мембраны;
3) эпителия висцерального листка капсулы, или подоцитов.
К биологическим факторам обеспечения фильтрации относится активность подоцитов, которые, сокращаясь и расслабляясь, действуют как микронасосы, откачивающие фильтрат в полость капсулы, а также сокращение и расслабление мезангиальных клеток, изменяющих тем самым площадь поверхности клубочкового фильтра.
К физико-химическим факторам обеспечения фильтрации относятся отрицательный заряд структур фильтра и фильтрационное давление, являющееся основной причиной фильтрационного процесса.
Фильтрационное давление – это сила, обеспечивающая движение жидкости с растворенными в ней веществами из плазмы крови капилляров клубочка в просвет капсулы, она создается гидростатическим давлением крови в капилляре клубочка. Препятствующими фильтрации силами являются онкотическое давление белков плазмы крови (так как белки практически не проходят через фильтр) и давление жидкости (первичной мочи) в полости клубочка. Гидростатическое давление крови в капиллярах клубочка примерно в 2 раза выше, чем в капиллярах других тканей, и составляет 65–70 мм рт. ст. Онкотическое давление белков плазмы равно 25–30 мм рт. ст., первичной мочи – 15–20 мм рт. ст.; следовательно, фильтрационное давление – около 20 мм рт. ст.
Основной количественной характеристикой процесса фильтрации является скорость клубочковой фильтрации (СКФ) – объем первичной мочи, образующейся в почках в единицу времени.
СКФ зависит от нескольких факторов:
1) от объема крови (точнее плазмы), проходящей через кору почек в единицу времени;
2) фильтрационного давления;
3) фильтрационной поверхности;
4) числа действующих нефронов.
СКФ в физиологических условиях поддерживается на довольно постоянном уровне, составляя в норме у мужчин около 125 мл в минуту, а у женщин – 110 мл в минуту.
Канальцевая реабсорбция – процесс обратного всасывания воды и веществ, профильтровавшихся в клубочках. В зависимости от отдела канальцев, где он происходит, различают проксимальную и дистальную реабсорцию; в зависимости от механизма транспорта выделяют пассивную, первично и вторично активную реабсорбцию.
Проксимальная реабсорбция обеспечивает полное всасывание ряда веществ из первичной мочи – глюкозы, белка, аминокислот и витаминов, 2/3 профильтровавшихся воды и натрия, больших количеств калия, хлора, бикарбоната, фосфата, мочевой кислоты, мочевины и др.
Проксимальная реабсорбция глюкозы и аминокислот осуществляется с помощью специальных переносчиков, которые одновременно связывают и переносят натрий.
При определенной концентрации глюкозы может произойти полная загрузка всех молекул-переносчиков, и глюкоза уже не сможет всасываться обратно в кровь. Максимальная загрузка молекул канальцевых переносчиков при определенной концентрации вещества в первичной моче и, соответственно, в крови характеризуется понятием «максимальный канальцевый транспорт веществ». Величине максимального канальцевого транспорта соответствует более старое понятие «почечный порог выделения» – т. е. та концентрация вещества в крови и в первичной моче, при которой оно уже не может быть полностью реабсорбировано в канальцах и появляется в конечной моче.
Вещества, для которых может быть найден порог выведения, называют пороговыми. Типичным примером является глюкоза, полностью всасывающаяся из первичной мочи при концентрации в плазме крови ниже 10 ммоль/л и появляющаяся в конечной моче (полностью не реабсорбируется) при содержании в крови выше 10 ммоль/л, т. е. для глюкозы порогом выведения является концентрация 10 ммоль/л. Вещества, которые в канальцах не реабсорбируются (инсулин, маннитол) или реабсорбируются мало и выделяются пропорционально накоплению в крови (мочевина, сульфаты), называются непороговыми.
Дистальная реабсорбция воды и ионов по объему существенно меньше проксимальной, но, существенно меняясь под влиянием регулирующих воздействий, она определяет состав конечной мочи и способность почки выделять концентрированную или разбавленную мочу. В дистальном отделе нефрона активно реабсорбируется натрий. Анионы хлора всасываются преимущественно вслед за Na+. Активно всасываются в этом отделе ионы калия, кальция и фосфаты.
Канальцевой секрецией называют активный транспорт в мочу веществ, содержащихся в крови или образуемых непосредственно в клетках канальцевого эпителия (аммиак). Секреция обычно осуществляется против концентрационного или электрохимического градиента с затратой энергии. Из крови секретируются ионы калия, водорода, органические кислоты и основания эндогенного происхождения, а также поступившие в организм чужеродные вещества.
Экскреторная функция почек состоит в выделении из внутренней среды организма с помощью процессов мочеобразования конечных и промежуточных продуктов обмена (метаболитов), экзогенных веществ, а также избытка воды, минеральных и органических веществ. Особое значение при этом имеет выделение продуктов азотистого обмена (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.), индола, фенола, аминов, кетонов. Нарушение экскреторной функции почек ведет к накоплению этих веществ в крови и вызывает развитие токсического состояния, называемого уремией.
Отличительной особенностью почки новорожденного является ее низкая фильтрационная способность и неполноценность функции канальцев, что выражается в повышенной концентрации мочи. При рождении клубочковая фильтрация составляет 20–40 % взрослого; к году жизни это соотношение выравнивается. После 40 лет функция почек подвергается инволюции, и к 90 годам она в среднем уменьшается на 50 %.
В основе заболеваний почек лежат поражения клубочковой мембраны или эпителия канальцев воспалительным, инфекционным, токсическим и другими процессами либо генетически обусловленные дефекты и поражения, вызывающие нарушения их структуры и функции.
Анализ мочи
Сбор мочи
Для анализа рекомендуется собирать всю порцию утренней мочи в чистую сухую посуду после тщательного туалета мочеполовых органов и исследовать ее свежей. При хранении мочи клеточные элементы могут разрушаться из-за снижения осмотической активности и изменения кислотности мочи в результате жизнедеятельности микроорганизмов, которые довольно часто в ней встречаются. Для проведения обычных качественных тестов вполне подходит произвольно взятая порция мочи. При подозрении на сахарный диабет желательно исследовать порцию мочи через 2 ч после приема пищи, при подозрении на нефрит желательна утренняя порция мочи, поскольку она имеет более высокую относительную плотность и более низкий pH, что является желательным для сохранения форменных элементов. Для проведения ряда исследований мочу собирают в течение суток: утром больной освобождает мочевой пузырь, а затем в течение 24 ч собирает ее в стеклянный сосуд.
