Фізіологія людини - Вільям Ф. Ґанонґ 2002
Утворення і виділення сечі
Функція нирок і сечовипускання
Нирковий кровообіг
Кровоплин
У дорослої людини в стані спокою нирки одержують близько 1,2-1,3 л крові за 1 хв, що становить майже 25% від хвилинного об’єму (див. табл. 32-1). Нирковий кровоплин можна виміряти за допомогою електромагнітних флоуметрів або застосування до нирки принципу Фіка (див. Розділ 29). Цей принцип полягає у вимірюванні кількості певної речовини, що надходить за одиницю часу, поділеної на черезнирковий артеріовенозний градієнт концентрації цієї речовини. Оскільки нирка фільтрує плазму крові, то нирковий плин плазми дорівнює кількості речовини, що екскретується за одиницю часу, поділеній на артеріовенозний градієнт концентрації цієї речовини, бо під час проходження через нирки кількість еритроцитів практично не змінюється. Як еталон можна використовувати будь-яку речовину, якщо технічно можливо виміряти її концентрацію в плазмі артеріальної крові та плазмі ниркової венозної крові, і вона не метаболізує, не накопичується в нирці і нирка її не синтезує, а також якщо ця речовина сама по собі не впливає на кровоплин.
Нирковий плин плазми можна визначити в разі довенного введення p-аміногіпурової кислоти (ПАГК) та визначення її концентрації в сечі й плазмі крові. ПАГК фільтрується через клубочки і секретується клітинами канальців так, що її екстракційний показник (різниця концентрації в артеріальній крові і концентрації в венозній крові нирки, поділена на концентрацію в артеріальній крові) є високим. Наприклад, якщо ПАГК уводять у невеликих дозах, то 90% ПАГК, розчиненої в артеріальній крові, виводиться за один цикл проходження крові через нирку. Отже, набув поширення метод, згідно з яким нирковий плин плазми обчислюють просто діленням концентрації ПАГК у сечі на концентрацію ПАГК у плазмі крові, нехтуючи її рівнем у венозній крові нирки. Замість плазми артеріальної крові можна використовувати плазму венозної крові, яку технічно значно легше визначити, адже концентрація ПАГК у венозній крові практично така ж, як і в плазмі артеріальної крові, що надходить до нирки. Значення, яке одержують у цьому разі, треба називати ефективним нирковим плином плазми (ЕНПП), наголошуючи, що рівень контрольної речовини в плазмі ниркової венозної крові не визначали. У людей ЕНПП становить у середньому 625 мл/хв:
де СПАГК - концентрація ПАГК у сечі; ППАГК - концентрація ПАГК у плазмі крові; V - нирковий кровоплин, мл/хв; ЕНПП - ефективний нирковий плин плазми (кліренс ПАГК). Наприклад,
Зазначимо, що ЕНПП, визначений таким способом, фактично є кліренсом ПАГК. Поняття кліренсу детально розглянуто нижче.
ЕНПП можна перевести у нирковий плин плазми:
де НПП - нирковий плин плазми; ЕНПП - ефективний нирковий плин плазми; ЕП - екстракційний показник (для ПАГК він становить у середньому 0,9).
Знаючи нирковий плин плазми, можна легко обчислити нирковий кровоплин за такою формулою:
де НКП - нирковий кровоплин; НПП - нирковий плазмоплин; Hсt - гематокрит (45%).
Тиск у ниркових судинах
Тиск у клубочкових капілярах було виміряно прямо в дослідах на щурах, він виявився значно нижчим, ніж передбачали на підставі непрямих вимірювань. Середній системний артеріальний тиск становить 100 мм рт. ст., тиск у капілярах клубочків - близько 45 мм рт. ст. Різниця артеріального тиску по різні боки клубочка становить лише 1-3 мм рт. ст., проте в еферентній артеріолі простежується подальше зниження тиску, отже, тиск у перитубулярних капілярах становить близько 8 мм рт. ст. Тиск у нирковій вені дорівнює приблизно 4 мм рт. ст. Значення градієнтів тиску у людини і в приматів практично однакові, в обох цих біологічних видів тиск у клубочкових капілярах становить близько 40% від центрального артеріального тиску.
Регулювання ниркового кровоплину
Норадреналін звужує ниркові судини, у разі довенного введення він найвираженіше впливає на міжчасточкові артерії й аферентні артеріоли. Дофамін синтезується в нирках і зумовлює розширення ниркових судин та посилене виділення натрію з сечею. Ангіотензин II має судинозвужувальну дію, яка на еферентних артеріолах виявляється яскравіше, ніж на аферентних. Простагландини посилюють кровоплин у кірковій речовині нирки і послаблюють - у мозковій речовині. Ацетилхолін також має здатність розширювати ниркові судини. Дієта з високим вмістом білка теж сприяє підвищенню тиску в клубочкових капілярах, що призводить до посилення ниркового кровоплину.
Функції ниркових нервів
Стимулювання ниркових нервів посилює продукування реніну шляхом прямого впливу норадреналіну на β1-адренергічні рецептори юкстагломерулярних клітин (див. Розділ 24) і збільшує реабсорбцію натрію, можливо, внаслідок прямої дії норадреналіну на клітини ниркових канальців. Проксимальні та дистальні канальці і товсте висхідне коліно петлі Генле мають багату іннервацію. Якщо у дослідах на тваринах ниркові нерви посилено подразнювати, то першою реакцією-відповіддю буде підвищення чутливості юкстагломерулярних клітин (табл. 38-2), за яким настає посилення секреції реніну, потім підвищується рівень реабсорбції Na+ і, зрештою, - ниркова вазоконстрикція, яка призводить до зменшення швидкості клубочкової фільтрації і ниркового кровоплину. Все ще не з’ясоване питання, через які рецептори відбувається вплив на реабсорбцію натрію: а- чи ß-адренергічні або, можливо, через обидва типи рецепторів. Невідома ще фізіологічна роль ниркових нервів у метаболізмі Na+, хоча відомо, що більшість ниркових функцій у пацієнтів, яким пересадили нирки, є нормальними, незважаючи на те, що трансплантовані нирки набувають функційної іннервації лише через досить тривалий проміжок часу.
Посилене стимулювання симпатичних норадренергічних нервів нирок призводить до значного послаблення ниркового кровоплину. Цей ефект відбувається через а1-адренергічні рецептори і менше - через постсинаптичні а2- адренергічні рецептори. У стані спокою в ниркових нервах людини та лабораторних тварин підтримується певний сталий тонічний рівень імпульсів. Коли центральний артеріальний тиск знижується, то активність барорецепторних нервів призводить до вазоконстрикції, у тому числі і в нирках. Нирковий кровоплин також зменшується під час фізичних навантажень і менше - під час переходу з горизонтального положення у вертикальне.
Таблиця 38-2. Реагування нирки на дозоване подразнення ниркових нервів1
1 Відтворено за дозволом з DiBona GF: Neural control of renal function: Cardiovascular implications. Hypertention 1989; 13:539)
Авторегулювання ниркового кровоплину
У випадку середніх значень артеріального тиску (90-220 мм рт. ст. у собак) опір ниркових судин змінюється так, що нирковий кровоплин є порівняно незмінним (див. рис. 38-4). Авторегулювання за цим типом простежується також і в інших органах, причиною цього є декілька факторів (див. Розділ 31). Ниркове авторегулювання також характерне для денервованих та ізольованих нирок, які піддають штучній перфузії, однак хімічні речовини, що паралізують гладку мускулатуру судин, пригнічують її. Безсумнівно, частковою причиною цього є скоротлива реакція гладкої мускулатури стінки аферентних артеріол, що піддаються розтягненню. Деяку роль, ймовірно, відіграє також NO. За низького перфузійного тиску важливішим стає ангіотензин II, який звужує просвіт еферентних артеріол, підтримуючи сталість швидкості клубочкового фільтрування. Це вважають причиною ниркової недостатності, що інколи виникає у пацієнтів з послабленим кровопостачанням нирки, які приймають медикаменти з групи інгібіторів ангіотензиноперетворювального ензиму.
Рис. 38-4. Авторегулювання у нирках
Нирковий кровоплин та поглинання кисню
Головною функцією кіркового шару нирок є фільтрування значних об’ємів крові через клубочки, саме тому кровоплин через кірковий шар нирок порівняно інтенсивний і з крові в цьому разі поглинається мало кисню. Нирковий кровоплин становить близько 5 мл/хв на 1 грам ниркової тканини (порівняно з 0,5 мл/хв на 1 грам речовини мозку), а артеріовенозний градієнт концентрації кисню для нирки в цілому - лише 14 мл/л крові порівняно з 62 мл/л для мозку і 114 мл/л для серця (див. табл. 32-1). Значення РО2 у кірковому шарі нирки - близько 50 мм рт. ст. З іншого боку, для підтримання осмотичного градієнта в мозковому шарі нирки достатньо порівняно низького кровоплину. Отже, немає нічого дивного в тому, що кровоплин у зовнішній частині мозкового шару нирки становить близько 2,5 мл/г/хв, а у його внутрішній частині - 0,6 мл/г/хв.
Однак тут постійно відбуваються складні метаболічні процеси, зокрема, реабсорбція натрію у товстому висхідному коліні петлі Генле (див. нижче), отже, у мозковому шарі нирки поглинається порівняно велика кількість кисню крові. Значення РО2 у мозковому шарі нирки становить близько 15 мм рт. ст. Це зумовлює чутливість мозкового шару до гіпоксії, якщо кровоплин зменшується. Регулювання за допомогою NO, простагландинів та великої кількості пептидів серцево-судинної системи завдяки паракринному впливу підтримує баланс між зниженням рівня кровообігу та метаболічними потребами конкретної ділянки тканини.