Фізіологія нирок - хвороби органів сечовидільної системи у дітей

клубочкова фільтрація

Освіта сечі починається в клубочках з освіти ультрафильтрата плазми в результаті фільтрації через базальну мембрану клубочка. Легкість, з якою молекули проходять через мембрану, в основному залежить від їх відносної молекулярної маси (ОММ) - форма і електричний заряд відносяться до модифицирующим факторам: негативно заряджені частинки проходять в меншій мірі, ніж позитивно заряджені або нейтральні того ж розміру і форми. У нормі молекули з ОММ більше 70 000 не фільтруються в великих колічествах- проникність мембрани збільшується в міру зменшення ОММ молекули. Наприклад, інулін, полімер фруктози з ОММ 5000, фільтрується повністю. Концентрація його в ультрафільтраті та ж, що і в плазмі. Фільтрація речовин з великою ОММ неможлива. Наприклад, концентрація білка в фільтраті не перевищує 20 мг / л при концентрації його в капілярах приблизно 70 г / л. Базальнумембрану можна розглядати як основний фільтраційний бар`єр клубочків, але остаточний фільтр для речовин з малою ОММ може локалізуватися в мікроворсинки епітеліальних клітин (щеточная облямівка).
Швидкість клубочкової фільтрації. Обсяг фільтрату, що утворюється в одиницю часу (зазвичай виражається в мілілітрах за 1 хв), служить показником швидкості клубочкової фільтрації (ШКФ). У нирках фільтрується близько 20% протікає через них плазми, яку називають фільтраційної фракцією. У дітей у віці старше 1 року СКФ становить приблизно 70 ± ± 5 мл / (хв-м 2) (1 S. D.), або 100 л / м2 на добу. У здорової дитини в фільтраційної фракції міститься близько 850 г солей, 100 г глюкози і 5 г кальцію.
До фізіологічних факторів, що визначають швидкість клубочкової ультрафільтрації, відносяться наступні.
Транскапиллярного гідравлічний тиск представляє собою різницю гідравлічного тиску в капілярах і капсулі клубочка. Перша величина, ймовірно, постійна у всій капілярної мережі клубочка і становить близько 40% від артеріального тиску (АТ), друга-10- 12 мм рт. ст. Таким чином, різниця в тиску становить 35 мм рт. ст.
Транскапиллярного онкотичноготиск створюється за рахунок білків і інших колоїдів в капілярах. Воно протиставляється гідравлічному тиску, необхідного для ультрафільтрації. Оскільки фільтрат в основному не містить білків, рівень їх в капілярному руслі підвищується прогресивно цей показник збільшується до 30 г / л і відповідає рівню колоїдного осмотичного тиску в 20 мм рт. ст. в аферентних судинах і 35 мм рт. ст. в еферентних. Загальна ультрафільтраційну тиск, т. Е. Різниця між гідравлічним і онкотичного тиску, знижується приблизно від 15 доgt; 0 мм рт. ст. на виході. На даному етапі фільтрація припиняється, а фільтраційний тиск врівноважується.
Збільшення швидкості плазмотока в клубочке призводить до ситуації, коли колоїдний осмотичний тиск в просвіті судини стає менше гідравліческого- врівноваження фільтраційного тиску не відбувається, в результаті чого збільшується швидкість ультрафільтрації.
Коефіцієнт ультрафільтрації залежить від водопроникності базальної мембрани клубочків і розмірів фільтраційної поверхні. Величину приблизно 0,08 мл / (с-мм рт. Ст.) У ссавців можна отримати тільки в експерименті. Рівновага між тиском і фільтрацією настає при високому коефіцієнті ультрафільтраціі- подальше збільшення коефіцієнта не призводить до збільшення СКФ. Аналогічним чином помірне зменшення коефіцієнта, ймовірно, не призведе до значного зниження СКФ, хоча екстенсивне зменшення його може супроводжуватися значним зниженням її.
Оскільки онкотичноготиск в аферентних капілярах клубочка визначається рівнем в них білка, СКФ змінюється в залежності від останнього, т. Е. Зниження онкотичного тиску супроводжується збільшенням фільтраційного. Це складний механізм, так як на коефіцієнт ультрафільтрації впливає рівень білка в аферентних капілярах: коефіцієнт зменшується при зниженні рівня білка. Ці зміни впливають на СКФ, що в іншому випадку призвело б до зниження онкотичного тиску в капілярах.

Канальцевий реабсорбция і секреція

Реабсорбція. Із сечею виділяється лише частина рідини і розчинених речовин, що фільтруються в клубочках- під час проходження ультрафильтрата по канальцу велика частина його реабсорбується і повертається в плазму. Цей процес запобігає надмірному виведення води, електролітів та інших розчинених речовин, необхідних для життєдіяльності організму. Нирки регулюють концентрацію речовин в плазмі і в усьому організмі, рівень їх реабсорбції іекскреції. Клітини канальців можуть також секретувати в їх просвіт різні речовини.
Канальцева реабсорбция або секреція може бути пасивною (по відношенню до електрохімічного градієнту, наприклад воді або сечовини) або активної (т. Е. Механізм, при якому потрібно витрата енергії для транспорту речовин проти електрохімічного або концентраційного градієнта). Енергія для активного транспорту багатьох речовин, особливо натрію і калію, утворюється при розпаді АТФ під впливом Na- або К-АТФази.
Активна реабсорбція медіірует різними механізмами, кожен з яких специфічний для певних сполук. Наприклад, в реабсорбції амінокислот беруть участь принаймні п`ять механізмів, по одному для кожної з перерахованих груп: 1) нейтральні амінокіслоти- 2) цистин, лізин, аргінін і орнітін- 3) іміновие кислоти і гліцин- 4) двовуглекислі кислоти-5) бета амінокислоти. Ці механізми функціонують найчастіше. Наприклад, при збільшенні концентрації речовин в канальцевої рідини може зменшуватися реабсорбция інших речовин, які переносяться тими ж системами. Здатність до активного транспорту обмежена, а кількість розчинених речовин, виражене в міліграмах на 1 л, яке може бути реабсорбіровать або секретувати, варіює. Максимальна канальцевая реабсорбция пли секреція відома під назвою канальцевого максимуму (КМ). До речовин з КМ реабсорбції відносяться глюкоза, сульфат, фосфат, амінокислоти, лактат, малат, вітамін С і бета-гидроксибутират. Після досягнення КМ реабсорб-
Ція не підсилюється при збільшенні кількості фільтрату, надлишок якого виділяється з організму.
Секреція. Крім механізмів з абсолютним обмеженням реабсорбційну здатності, відомі два механізму секреція з тієї ж характеристикою: 1) виділення гетерогенної групи речовин, багато з яких відносяться до карбоксилової або сульфонового кислотам (наприклад, парааміногіппуроваякислота, пеніцилін, різні глюкуроніди і ефіри сірчаної кислоти, ацетильовані сульфаніламіди і контрастну речовину, що використовується в урології - діодраст) - 2) виділення органічних підстав, наприклад гуанидина, холіну, гексаметоній і гістаміну. При рівні речовини в плазмі, що перевищує допустимий для його секреції, воно виділяється в сечу у результаті фільтрації. Існує тільки два обмеження КМ секреції на відміну від обмежень КМ реабсорбції, до того ж їх специфічність менш виражена.

Концепція ниркового кліренсу

Нирковийкліренс представлений об`ємом плазми, повністю звільняються від розчинених в ній речовин, що переходять в сечу за одиницю часу-цей показник зазвичай виражається в міліметрах в 1 хв. Відповідно, якщо концентрація речовини в плазмі становить р мг / мл, а виділяється воно в кількості х мг / хв, то обсяг плазми, повністю очищений від цієї речовини, складе: -мл / хв. Цей обсяг в одиницю часу характеризує нирковий кліренс і виражається формулою:
кліренс (мл / хв) =
де: U - концентрація речовин в сечі (мг / мл),
V - кількість сечі, що виділяється (мл / хв),
Р - концентрація речовини в плазмі (мг / мл).
Визначення швидкості клубочкової фільтрації. Якщо ОММ молекули розчиненої речовини досить мала для того, щоб вільно проходити через базальну мембрану клубочка, і не реабсорбується і не секретується канальцями, то кількість цієї речовини в сечі (UV) одно фільтровану (СКФХР), або СКФХР = Іу. Таким чином, СКФ =, т. е. швидкість кліренсу
та ж, що і СКФ. Речовини зі швидкістю кліренсуможуть бути
використані для вимірювання СКФ. До них відносяться інулін (полімер фруктози з ОММ 5000), інші полімери фруктози, йоталамат, ЕДТА, цианкобаламин (вітамін В12) і манітол. Кліренс інуліну при постійній інфузії його відноситься до найбільш точного методу визначення СКФ.

За величиною кліренсу креатиніну за 12-24 год судять про приблизний значенні СКФ. Концентрація ендогенного креатиніну в плазмі невелика, якщо СКФ знижується більш ніж на 50% і в ній містяться неспецифічні хромогени, що визначаються за допомогою методів, які звичайно використовуються для визначення концентрації креатиніну. При цьому отримують приблизні дані про концентрацію креатиніну в плазмі. Проте кліренс ендогенного креатиніну легко визначити, і в клініці цей показник використовують при оцінці СКФ.
Вимірювання ниркового плазмотока. Речовини, майже повністю віддаляються з крові і екскретується під час першого проходження через нирку, використовують для визначення ниркового плазмотока (ПП). Найчастіше вимірюють кліренс парааміногіппуроваякислота (ПАГК) при постійній інфузії її-85-90% ПАГК очищається при одноразовому проходженні через нирки. Метод одноразової ін`єкції, заснований на визначенні швидкості зниження в плазмі рівня ПАГК в результаті швидкого її виділення, використовується для отримання приблизних даних. Нирковий кровообіг (ПК) можна розрахувати, виходячи з ПП, за такою формулою:

Продукція еритроцитів

Медіатором еритропоезу при анемії або гіпоксії служить еритропоетин - глікопротеїновий гормон, що виділяється нирками при недостатності кисню. В кістковому мозку він діє на чутливу до нього систему клітин, трансформуючи їх в гемоглобінсінтезірующіе проерітробласти. Контроль за освітою еритроцитів здійснюється за механізмом зворотного зв`язку в системі нирки - кістковий мозок, при якому червоні клітини мозку забезпечуються киснем і виділяють еритропоетин. На утворення еритроцитів впливають і інші фактори, про що свідчить низький рівень еритропоезу у хворих після переливання крові або видалення нирки. Надмірна секреція еритропоетину, що призводить до поліцитемії, зустрічається у деяких хворих з пухлинами нирок і при гідронефрозі.

простагландини

У нирках відбувається як синтез, так і метаболізм простагландинів. Синтез найбільш активний в клітинах збірного протоки і інтерстиціальних клітинах мозкового шару- в кірковій речовині містяться ферменти, які сприяють розпаду простагландинів. Їх попередник арахідонової кислоти перетворюється (під впливом різних циклооксигеназ, званих простагландінсінтетази) в простагландінендоперокспдази, а потім в простагландини PGE2 (основний нирковий простагландин), PGF2a, PGD2 і, можливо, PGIi (простациклін) і тромбоксан Аг. Індометацин інгібує дію ферментів.
Зв`язок між синтезом ниркових простагландинів і ренінан- гіотензівной системою складна: ангіотензин II стимулює утворення і вивільнення PGE2 і PGF2a- з іншого боку, PGE2 збільшує, a PGF2a зменшує продукцію реніна- індометацин перешкоджає його секреції.
Як PGE2, так і PGF2а, що вводяться у великих дозах, надають натрійуретічеськоє дію, ймовірно, внаслідок розширення ниркових судин. Однак відсутні докази зв`язку між нирковими простагландинами і екскрецією натрію.
У відповідь на ішемію і спазм судин нирок продукція PGE2 і PGF2e збільшується. Перший володіє судинорозширювальними властивостями, в зв`язку з чим погіршує стан ішемії нирок-простагландини, ймовірно, не забезпечують ауторегуляцию ниркового кровотоку.
Роль ниркових простагландинів у розвитку гіпертензії не визначена, однак існуючі дані дозволяють припустити, що вони первинно або повторно залучаються до процесу при багатьох типах гіпертензії, надаючи судинорозширювальну і натрійуретичну дію, активуючи або пригнічуючи ренінангіотензівную систему.
Мабуть, PGEi і PGE2 стимулюють утворення еритропоетину, його вивільнення нирками і надають ерітропоетіческой дію на кістковий мозок.
Нарешті, простагландини групи Е впливають на діурез, пригнічуючи стимулированную вазопресином реабсорбцію води в результаті порушення продукції вазопресину його внутрішньоклітинним медіатором - цАМФ. Індометацин протидіє цьому, знижуючи рівень простагландинів в мозковій речовині нирки і, таким чином, підсилює гідроосмолярное дію вазопрессіна- цей ефект використовується при лікуванні хворих нефрогенний нецукровий діабет.
Ферменти нирок, які беруть участь у метаболізмі простагландинів, ймовірно, запобігають можливий судинорозширювальний і діуретичний ефект простагландинів, що синтезуються в інших ділянках організму.

Онтогенетические аспекти функції нирок

Освіта сечі починається у плода у віці 9-11 тижнів. Припускають, що роль нирок у нього зводиться до підтримки гомеостазу. Результати експериментальних досліджень на різних видах ссавців свідчать про те, що нирки плода здатні розводити і окисліться сечу, абсорбувати фосфат і транспортувати органічні речовини. Плацента задовольняє екскреторні потреби плоду-в неонатальному періоді, наприклад при недорозвиненні обох нирок, склад тканин організму
не відрізняється від норми. Кровотік в нирках плода і СКФ низькі, але протягом перших днів після народження вони різко збільшуються. Протягом 1-го року життя функція нирок поступово посилюється і досягає тих же показників по відношенню до маси або поверхні тіла, що й у дорослих. Для оцінки їх функції у новонароджених і дітей раннього віку не можна використовувати стандарти, які стосуються дітям більш старшого віку і дорослим. Разом з тим у дітей раннього віку нирки ідеально задовольняють потреби організму, спрямовані на підтримання гомеостазу. 
Різке збільшення СКФ і ниркового кровотоку у новонародженого в основному обумовлено зменшенням опірності ниркових артеріол і збільшенням фракції серцевого викиду, що надходить безпосередньо в нирки. Циркуляція в нефронах мозкового шару і юкстамедуллярное починається раніше, ніж у зовнішніх кортикальних. Зростання нирок в постнатальний період пояснюється в основному збільшенням числа канальців. Утворення нових клубочків припиняється до моменту, коли маса тіла плода стає 2100-2500 р
Величина СКФ, яка визначається рівнем кліренсу інсуліну, і ефективний нирковий плазмоток, який визначається рівнем кліренсу аміногіппуровой кислоти, у дітей перших років життя представлені в табл. 13-1.
Таблиця 13-1. Швидкість клубочкової фільтрації (СКФ) і ефективний нирковий плазмоток (ЕПП) у дітей у віці до 3 років

Перероблено з: McGregory W. W. Developmental Nefrology. - Cambridge: Harvard University Press, 1972- Guignard J. P., Torrado A., Da Cunha O. et al. - Pediatr, 1975, 87: 268.
Фільтри фракція плазми у дітей раннього віку вище, ніж у дорослих (відповідно 0,32-0,34 і 0,18-0,20). Незважаючи на низькі значення СКФ, виражені в одиницях по відношенню до поверхні тіла, функція клубочків досконаліша, ніж канальців. Ця різниця називають клубочки-канальцевим порушенням рівноваги. Воно супроводжується у дітей більш старшого віку низькою реабсорбцией в проксимальних канальцях багатьох розчинених речовин і, ймовірно, пояснює той факт, що у дітей раннього віку в екскрету міститься більше глюкози, фосфату і амінокислот, ніж у дітей більш старшого віку і дорослих. Поріг абсорбції гідрокарбонату також нижче (19-21 ммоль) в перші 6 міс. життя. Співвідношення поверхні клубочка і обсягу проксимального канальця у новонародженого перевищує таке у дорослого і різко зменшується протягом 1-го року життя.
У 93% здорових новонароджених сеча не виділяється протягом 24 год, у 99% - протягом 48 год. Максимальна величина осмолярності сечі у новонароджених складає всього 600 700 mOsm / кг вод. ст. Цей показник свідчить не про нездатність незрілих нирок концентрувати сечу, а про те, що тільки невелика кількість що надходить з їжею білка метаболізується і виділяється у вигляді сечовини. Якщо дитина протягом кількох тижнів після народження отримує велику кількість сечовини або білка, то максимальна осмолярність сечі приблизно та ж, що у дорослої людини (1200 mOsm / кг вод. Ст.). Через 48 годин після народження сеча в нормі виділяється в кількості 3-4 мл / (кг-ч).
Здатність нирок новонародженого до розведення сечі якісно та ж, що у дорослого, і свідчить про адекватну можливості доставляти іони натрію і хлору в розвідний сегмент нефрона. Однак після водного навантаження сеча виділяється значно менше, ніж у осіб зрілого віку, що обумовлює вразливість новонародженого при раптовому збільшенні споживаної рідини.
Нирки новонародженого мають здатність зберігати натрій здатність їх адаптуватися до змін споживаного його кількості значна, хоча і менш виражена, ніж у дорослих. Оскільки мозковий шар щодо більш розвинений, ніж корковий, новонароджені легше пристосовуються до зниженої вступу натрію і води з їжею, ніж до надмірного.
У перші дні життя сеча новонароджених менш кисла, але до віку 2 тижнів. вона не відрізняється по кислотності від сечі дорослої людини. На відміну від дітей старшого віку кислотність сечі у новонароджених в перший рік життя в більшій мірі забезпечується за рахунок іонів водню, а не амонію.

Відео: Відеоурок по біології "Будова статевої системи людини"