Привет! Эта статья является прямым продолжением предыдущего гайда про физиологию почки. Напомню, нормальная физиология объясняет нам, как работает тот или иной орган или система органов. Совсем другую роль выполняет нормальная анатомия, которая показывает, как орган устроен и как он выглядит. Физиология и анатомия имеют неразрывную связь, поэтому я всегда рекомендую своим читателям сначала выучить нормальную анатомию изучаемого органа, а затем приступать к физиологии.
Я и сам стараюсь следовать этому принципу, поэтому перед тем, как разбирать физиологию почки, я рассказал вам про анатомию почки, то есть о том, как этот орган устроен. Затем, как вы помните, мы разобрали первую часть физиологии почки, в которой шла речь о фильтрации, реабсорбции и секреции мочи. Надеюсь, вы прочитали и поняли две предыдущие статьи, потому что сейчас мы приступаем ко второй части физиологии почки.
Как вы знаете, почки отлично приспособлены для того, чтобы очищать кровь от продуктов распада, формировать мочу и направлять её к мочеточникам. Однако, у почек есть ещё несколько функций, которые не столь известны, но, тем не менее, очень важны. Давайте поговорим об этом.
Регулирование кровяного давления
Сосудистый тонус и ОЦК
Это важнейшие вещи, на самом деле. Сосудистый тонус и объём циркулирующей крови (ОЦК) являются одними из факторов, формирующих артериальное давление, и потому имеют критическое значение для жизни.
Кровопотеря объёмом около 2 литров является чрезвычайно опасной, 3 литров — смертельной. Намного меньшее количество потерянной крови также может привести к смерти, если речь идёт о кровотечении из крупного магистрального сосуда (например, аорты, полых вен или лёгочного ствола). Для гибели пациента достаточно буквально 300 мл крови из рассечённого в поперечном направлении сосуда.
Также очень опасны скрытые кровотечения. Не прошло и года с момента, когда коллега моей близкой родственницы скончалась от желудочного кровотечения, которое оставалось незамеченным на протяжении нескольких часов. Виновницей гибели человека стала очень небольшая язва, которая и стала причиной потери крови.
Сосудистый тонус — это ещё один чрезвычайно важный показатель, от которого зависит жизнь.
Как я уже описывал ранее, важность сосудистого тонуса можно изобразить на примере с садовником и клумбой. Представьте, что садовник, держит в руках шланг, и напор воды не позволяет достать до цветов, которые располагаются в центре клумбы. Для того, чтобы вода попала к цветам в центре, садовник должен зажать шланг и создать необходимый напор. Именно так и работает сосудистый тонус — для того, чтобы доставить кровь в разнообразные органы, необходимо постоянно «зажимать шланг», чтобы напор крови не ослабевал. Особенно это важно для головного мозга, в которым необходимо доставлять кровь против силы тяжести, то есть наверх (вниз, к нижней части туловища и нижним конечностям она может стечь намного проще).
Резкую генерализованную утрату сосудистого тонуса называют коллапсом. Это угрожающее жизни явление мы можем проследить в ходе развития анафилактического шока, когда аллергическая реакция немедленного типа приводит к зуду кожи, отёку гортани, и резким падением сосудистого тонуса.
Мы сейчас разобрали два опасных состояния — кровотечение и анафилактический шок. Они очень отличаются по этиологии, однако, приводят к одному результату — жизненно важные органы не получают необходимое количество крови, а значит, и кислорода.
И здесь есть ещё одна особенность. Различные органы очень отличаются по потребностям в кислороде. Это подробно разбирается в курсе биохимии, но нам сейчас просто необходимо понимать, что есть органы, ишемия (физиологи называют нехватку кислорода ишемией) которых абсолютно фатальна для всего организма. К таким органам относят:
Было бы странно, если бы наш организм никак не пытался защитить самые важные свои части, не так ли? Конечно, и он отлично умеет это делать. Здесь существует несколько линий защиты и поддержания жизни, одна из которых связана, конечно, с почками.
РААС
Работа почки напрямую зависит от артериального давления, и, если оно падает, почка не сидит сложа руки и не ждёт, пока кто-то другой «починит» поломку. Как вы помните, фильтрация крови осуществляется клубочком и верхней частью капсулы Боумена. Главными условиями осуществления фильтрации является достаточное количество крови в приносящей артериоле и мощный тонус стенок этого сосуда. Это похоже на ручную мясорубку — только при наличии достаточного давления на мясо оно будет перерубливаться и продавливаться через отверстия дырявой металлической пластины (никогда не знал, как она называется).
Так вот, если давление в приносящей артериоле падает, независимо от причины, почка начинает действовать. Механизм действия почки по спасению организма в случае недостатка крови представляет согласованную работу множества звеньев, которые в совокупности называются ренин-ангиотензин-альдостероновой системой (РААС).
Когда почка перестаёт получать достаточное количество крови, первыми это замечают барорецепторы (рецепторы, чувствительные к изменению давления, наверное вы слышали слово «барометр»), которые располагаются прямо в сосудах приносящей артериолы. Подобные барорецепторы есть ещё в двух местах — в дуге аорты и в области бифуркации общей сонной артерии. Чувствуете закономерность? Природа невероятно умна — в ходе эволюции мы обзавелись барорецепторами, которые тщательно отслеживают даже малейшие понижения давления на пути к важнейшим органам.
На этой иллюстрации я изобразил здоровую почку (слева) и почку человека, который начал стремительно терять кровь (справа). Розовыми точками я отметил клетки с барорецепторами, которые заметили резкое снижение количества крови. Конечно, в действительности эти клетки не располагаются над сосудом, они «встроены» прямо в его стенки.
Клетки, которые имеют барорецепторы, не только умеют замечать снижение давления. Они ещё и способны запускать очень мощный каскад реакций — да, это та самая РААС — чтобы не допустить смерти организма от кровопотери или от падения сосудистого тонуса. Эти клетки располагаются довольно плотными участками прямо в сосудистой стенке приносящей артериолы, и они работают не только как измерительный прибор, но и как эндокринная железа — то есть, вырабатывают биоактивное вещество.
Участки этих клеток называют юкстагломерулярным аппаратом (ЮГА), а биоактивное вещество, которое они вырабатывают, называют ренином. Именно ренин является первым звеном (и первой буквой) РААС. Со статусом ренина есть небольшая путаница — некоторые называют его гормоном, а некоторые — ферментом.
Итак, почка, точнее, ЮГА, вырабатывает ренин в ответ на снижение количества поступающей в почки крови (независимо от причины этого снижения). Ренин попадает в кровь, находит там белок, который называется ангиотензиногеном, и активирует его, превращая в фермент ангиотензин-1. Ангиотензиноген находится в крови постоянно, потому что он постоянно, непрерывно, вырабатывается печенью. Да, я уже писал о том, что печень — это настоящая фабрика по производству самых разных веществ, особенно белков, надеюсь, что вы не забыли это.
Далее, ангиотензин-1, который образовался из ангиотензиногена, пройдёт через капилляры лёгких — мы же помним, что все эти события происходят в крови, а точнее, в её плазме. Эндотелиальные клетки капилляров лёгких выделяют вещество, называемое ангиотензинпревращающий фермент (АПФ). Пожалуйста, запомните весь этот каскад и, особенно, АПФ — самые качественные и широко распространённые препараты, понижающее артериальное давление, воздействуют именно на этот фермент, именно на АПФ. Если вы усвоите этот каскад реакций, фармакология для вас будет очень лёгкой, по крайней мере, её кардиологический раздел.
Здесь я нарисовал лёгкие, капилляры которых вырабатывают ангиотензинпревращающий фермент, который стремится навстречу ангиотензину-1, чтобы превратить его в ангиотензин-2.
И ангиотензин-2 (для простоты я буду называть его ангиотензином), в отличие от всех разобранных нами веществ, влияет непосредственно на органы, а не только на вещества. Да ещё как влияет! Не зря в аббревиатуре «РААС» он шифруется буквой «А», первой из двух «А». Вот, что делает в нашем организме ангиотензин:
1.Если мы попробуем проанализировать термин «ангиотензин», мы заметим, что он состоит из двух частей — «ангио», что переводится как «сосуд» и «тенз», что значит «сжимать». В этом переводе заключается одна из главных функций ангиотензина — он сжимает сосуды, повышая артериальное давление и улучшая кровоснабжение всех органов, в том числе, почек. Первыми на появление в крови ангиотензина отреагируют вены и венулы, чей повышенный тонус сразу доставит до сердца большее количество крови.
Согласно закону Франка-Старлинга, растяжение сердца от увеличенного количества крови заставит миокард сокращаться сильнее — соответственно, давление в сосудах вырастет ещё сильнее.
Далее, ангиотензин подействует на артериолы, увеличивая их напряжение и сужая их просвет. Помимо того, что давление во всех сосудах организма повысится ещё сильнее, это ещё и увеличит степень кровоснабжения органов, так как в артериоло-венозные шунты будет оттекать меньше крови (ведь артериолы спазмированы!).
2.Рецепторы к ангиотензину также имеются в гипоталамусе, причём сразу в двух ядрах. Во-первых, ангиотензин подействует на супраоптическое ядро, которое вырабатывает гормон АДГ. Во-вторых, ангиотензин подействует на ядра гипоталамуса, называемые «центром жажды».
Дисклеймер: Пожалуйста, будьте внимательны при подготовке к экзамену, если вы используете мой источник — я не уверен что супраоптические ядра не контролируют центры жажды, вероятно, это единая система нейронов.
Какой эффект мы получим? Дополнительная выработка АДГ увеличит проницаемость дистальных отделов нефрона для воды, а также повысит осмолярность интерстиция почки — и это приведёт к задержке воды и появлению очень концентрированной мочи. То есть, этим нехитрым (на самом деле, ещё каким хитрым!) действием организм сберёг очень большое количество воды, которая пополнит сосудистое русло и повысит давление.
3.Рецепторы к ангиотензину есть не только на сосудах, но и в клетках коры надпочечников. Когда ангиотензин действует на эти рецепторы, клетки надпочечников начинают вырабатывать гормон альдостерон (ещё одна «А» в «РААС»). Точкой приложения самого альдостерона вы уже знаете (по крайней мере, если вы читали мою предыдущую статью о физиологии почки) — это, конечно же, дистальная треть дистального извитого канальца и проксимальная часть собирательной трубочки нефрона.
Чтобы мой рисунок не выглядел как нагромождение кучи непонятных знаков, я нарисую новую почку и надпочечник:
Здесь альдостерон действует следующим образом. Вступив в контакт с клеткой этой части нефрона, альдостерон активирует белки-транспортёры ионов, точнее, калия и натрия. Уточню — активированные альдостероном переносчики закачивают калий в просвет нефрона, то есть, в состав мочи, и при этом выкачивают в интерстиций натрий.
Использую мой рисунок из предыдущей статьи с указанием на участок нефрона, на который действует альдостерон:
Это далеко не полный перечень список эффектов ангиотензина. Я перечислил лишь основные — и в ходе этого перечисления мы разобрали действие альдостерона, то есть, предпоследней буквы в аббревиатуре РААС. Последней буквой является С, соответствующее слову «система».
Дополнительный путь активации РААС
Не только клетки рецепторы клеток ЮГА могут активировать РААС. Существует ещё один измерительный прибор, который отслеживает изменения в составе мочи. Речь идёт о клетках, которые располагаются в стенке нефрона, примерно в области перехода восходящей части петли Генле в дистальный извитой каналец. Скопление этих клеток называется плотным пятном (macula dense), и эти необычные клетки очень чутко реагируют на количество натрия в моче.
Клетки плотного пятна контактируют с клетками сосудистой стенки приносящей артериолы, и поэтому они также способны передавать возбуждение в ЮГА и запускать синтез ренина и весь каскад РААС.
Очень важно понять вот какую вещь. Если в приносящей артериоле упало давление, то в капсулу Боумена будет фильтроваться намного меньше мочи. Соответственно, натрия тоже станет меньше. Это заметят клетки плотного пятна, которые передадут сигнал на ЮГА.
Регулирование эритропоэза
Надеюсь, все отлично усвоили функции почек, которые связаны с избавлением организма от ненужных веществ и задержанием нужных, а также с контролем сосудистого тонуса и артериального давления. При этом, почка способна участвовать и в казалось бы совершенно далёких от своей компетенции вещах. Например, кроветворение.
Да, это не опечатка — почка действительно способна напрямую влиять на кроветворение, точнее на эритроцитарный росток красного костного мозга. Это происходит при помощи синтеза почкой гормона эритропоэтина.
Физиологическая роль эритропоэтина
Эритропоэтин — это белковый гормон, мишенью которого являются клетки — предшественники эритроцитов в красном костном мозге (будем называет его ККМ), а также зрелые эритроциты. В клетках — предшественниках эритропоэтин запускает процессы синтеза и дифференцировки, заставляя ККМ тратить больше ресурсов на создание именно эритроцитов, а зрелым эритроцитам эритропоэтин ингибирует апоптоз, то есть заставляет их прожить немного дольше.
Эритропоэтин стимулирует созревание эритроцитов, когда организм испытывает хроническую гипоксию (нехватку кислорода). Возбуждение клеток почки, синтезирующих эритропоэтин, происходит сразу же со снижением в крови количества кислорода, однако синтез гормона, его доставка до красного костного мозга и созревание эритроцитов измеряется часами и днями, поэтому при острой гипоксии, когда счёт идёт на минуты, эритропоэтин не будет играть решающую роль.
Однако, в случае постепенного уменьшения кислорода в крови, эритропоэтин будет одним из первых факторов адаптации. Например, это хорошо заметно в случае медленного восхождения альпинистов на очень высокую гору, когда количества вдыхаемого кислорода будет всё меньше и меньше.
Клиническое значение эритропоэтина
Теперь мы знаем, что одна из причин возникновения анемии — это выпадение эритропоэтин-синтезирующей функции почек. Жалобы на слабость, головокружение, желание поедать несъедобные предметы (особенно землю или мел), одышку могут быть одним из красных флагов, сигнализирующих о поражении почек. При визуальном осмотре такие больные будут бледные, губы будут иметь синеватый оттенок, в случае тяжёлой анемии могут быть видны признаки дыхательной недостаточности. Мало кто подумает первым делом о поражении почек в такой ситуации, однако, страдания почек, например, хроническая почечная недостаточность, могут манифестировать и таким образом.
При этом, препараты эритропоэтина очень активно используются врачами многих направлений, например для восстановления кроветворения у пациентов после химиотерапии, или для замещения эритропоэтин-синтезирующей функции почек у пациентов с терминальной почечной недостаточностью.
И ещё одно применение эритропоэтина
Эритропоэтин часто используется не только пациентами с болезнями, но и здоровыми людьми — спортсменами. Эритропоэтин является признанным допинг — препаратом, который помогает выносить тяжёлые кардио-нагрузки, поэтому активнее всего он потребляется биатлонистами, бегунами, велосипедистами и лыжниками.
Итог
Многие считают, что сердце является единственным регулятором давления в кровеносных сосудах, однако, это, конечно, не так. Две основные группы препаратов (ингибиторы АПФ и блокаторы рецепторов ангиотензина) , которые принимают пациенты, страдающие артериальной гипертензией, действуют на сердце лишь опосредованно. Основной целью их является как раз РААС — именно поэтому я советую всем студентам-медикам хорошенько разобраться в этой теме. Также огромное клиническое значение имеет кроветворная функция почки, знание которой позволит врачу не пропустить тяжёлые болезни, проявляющие себя безобидной, казалось бы, анемией.
Добавить комментарий