Биохимия почек: Решение задачи

Биохимия почек – это обширная и сложная тема, охватывающая множество процессов, которые обеспечивают нормальное функционирование этого жизненно важного органа. Почки играют ключевую роль в поддержании гомеостаза организма, регулируя водно-солевой баланс, кислотно-основное состояние, выводя продукты обмена веществ и участвуя в эндокринной регуляции. Вот основная информация по биохимии почек, структурированная для удобства восприятия:

1. Общие функции почек

Почки выполняют следующие основные функции: * Экскреторная функция: Выведение конечных продуктов обмена веществ (мочевина, креатинин, мочевая кислота), чужеродных веществ (лекарства, токсины) и избытка воды и солей. * Регуляция водно-солевого баланса: Поддержание постоянного объема и осмотического давления внеклеточной жидкости. * Регуляция кислотно-основного состояния (КОС): Поддержание pH крови в узких пределах за счет выведения избытка кислот или оснований. * Эндокринная функция: Синтез и секреция гормонов (ренин, эритропоэтин, активная форма витамина D). * Метаболическая функция: Участие в глюконеогенезе, метаболизме белков, липидов и углеводов.

2. Структурно-функциональная единица почки – Нефрон

Нефрон – это основная структурно-функциональная единица почки. Каждая почка содержит около 1 миллиона нефронов. Нефрон состоит из: * Почечного тельца (Мальпигиево тельце): Включает в себя клубочек (гломерулу) и капсулу Боумена-Шумлянского. Здесь происходит ультрафильтрация крови. * Почечных канальцев: * Проксимальный извитой каналец * Петля Генле (нисходящая и восходящая части) * Дистальный извитой каналец * Собирательная трубка (несколько дистальных канальцев впадают в одну собирательную трубку)

3. Основные процессы образования мочи

Образование мочи происходит в три этапа:

3.1. Ультрафильтрация (Клубочковая фильтрация)

* Происходит в почечном тельце. * Кровь, поступающая в клубочек, фильтруется через трехслойный фильтрационный барьер: * Эндотелий капилляров клубочка (фенестрированный) * Базальная мембрана (отрицательно заряженная, препятствует прохождению крупных белков) * Подоциты (клетки капсулы Боумена с щелевыми диафрагмами) * В результате образуется первичная моча (клубочковый фильтрат), по составу близкая к плазме крови, но не содержащая белков и форменных элементов. * Объем первичной мочи составляет около 180 литров в сутки. * Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) – важный показатель функции почек.

3.2. Канальцевая реабсорбция (Обратное всасывание)

* Происходит в почечных канальцах. * Из 180 литров первичной мочи реабсорбируется около 99%, образуя 1-2 литра вторичной мочи. * Проксимальный извитой каналец: * Активная реабсорбция 100% глюкозы, аминокислот, витаминов. * Активная реабсорбция 80-90% бикарбоната. * Активная реабсорбция 65-70% Na+, Cl-, K+. * Пассивная реабсорбция 65-70% воды (следует за Na+). * Секреция органических кислот и оснований (например, креатинина, некоторых лекарств). * Петля Генле: * Нисходящая часть: проницаема для воды, но малопроницаема для солей. Вода реабсорбируется, моча концентрируется. * Восходящая часть: непроницаема для воды, но активно реабсорбирует Na+, K+, Cl-. Здесь формируется градиент концентрации в мозговом веществе почки. * Дистальный извитой каналец и собирательная трубка: * Реабсорбция воды регулируется антидиуретическим гормоном (АДГ, вазопрессин). * Реабсорбция Na+ и секреция K+ регулируются альдостероном. * Реабсорбция Ca2+ регулируется паратиреоидным гормоном (ПТГ). * Реабсорбция бикарбоната и секреция H+ регулируются для поддержания КОС.

3.3. Канальцевая секреция

* Происходит в почечных канальцах. * Активный транспорт веществ из крови перитубулярных капилляров в просвет канальцев. * Важна для выведения: * Избытка K+. * Ионов H+ (для регуляции КОС). * Аммиака (NH3) и аммония (NH4+). * Некоторых лекарственных препаратов (например, пенициллин). * Органических кислот и оснований.

4. Регуляция водно-солевого баланса

* Антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин): Вырабатывается гипоталамусом, секретируется задней долей гипофиза. Увеличивает проницаемость дистальных канальцев и собирательных трубок для воды, усиливая ее реабсорбцию. * Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС): * При снижении артериального давления или объема крови почки выделяют ренин. * Ренин превращает ангиотензиноген в ангиотензин I. * Ангиотензинпревращающий фермент (АПФ) превращает ангиотензин I в ангиотензин II. * Ангиотензин II вызывает сужение сосудов (повышение АД) и стимулирует секрецию альдостерона надпочечниками. * Альдостерон усиливает реабсорбцию Na+ и воды, а также секрецию K+ в дистальных канальцах и собирательных трубках. * Предсердный натрийуретический пептид (ПНП): Вырабатывается предсердиями сердца при увеличении объема крови. Увеличивает выведение Na+ и воды, снижает АД.

5. Регуляция кислотно-основного состояния (КОС)

Почки – один из главных органов, регулирующих КОС, наряду с буферными системами крови и легкими. * Выведение ионов водорода (H+): * Секреция H+ в просвет канальцев. * Связывание H+ с буферными системами мочи (фосфатный буфер, аммиачный буфер). * Реабсорбция бикарбоната (HCO3-): * Почки реабсорбируют практически весь фильтрующийся бикарбонат, который является основным внеклеточным буфером. * При ацидозе почки увеличивают секрецию H+ и синтез нового бикарбоната. * При алкалозе почки уменьшают секрецию H+ и реабсорбцию бикарбоната. * Синтез аммиака (аммониогенез): * В клетках почечных канальцев из глутамина образуется аммиак (NH3). * NH3 диффундирует в просвет канальцев и связывает H+, образуя ионы аммония (NH4+), которые выводятся с мочой. Это позволяет выводить H+ без значительного снижения pH мочи.

6. Эндокринная функция почек

* Ренин: Участвует в РААС (см. выше). * Эритропоэтин: Гормон, стимулирующий образование эритроцитов в костном мозге. Вырабатывается почками в ответ на гипоксию. * Кальцитриол (1,25-дигидроксихолекальциферол): Активная форма витамина D. Почки осуществляют последнюю стадию его синтеза (гидроксилирование 25-гидроксихолекальциферола в 1-м положении). Кальцитриол регулирует метаболизм кальция и фосфатов. * Простагландины: Синтезируются в почках, влияют на почечный кровоток, реабсорбцию воды и солей.

7. Метаболическая функция почек

* Глюконеогенез: Почки способны синтезировать глюкозу из неуглеводных предшественников (аминокислот, лактата, глицерина), особенно при длительном голодании. * Метаболизм белков: Почки участвуют в катаболизме некоторых пептидных гормонов (например, инсулина, паратгормона). * Метаболизм липидов: Участвуют в метаболизме некоторых липопротеинов.

8. Основные показатели функции почек в биохимическом анализе крови и мочи

* Креатинин: Конечный продукт обмена креатина в мышцах. Выводится почками путем клубочковой фильтрации и небольшой канальцевой секреции. Уровень креатинина в крови – важный показатель СКФ. * Мочевина: Конечный продукт обмена белков. Образуется в печени, выводится почками. Уровень мочевины в крови также отражает функцию почек. * Мочевая кислота: Конечный продукт обмена пуриновых нуклеотидов. Выводится почками. * Электролиты (Na+, K+, Cl-, Ca2+, P): Их концентрация в крови и моче отражает способность почек регулировать водно-солевой баланс. * pH мочи: Отражает способность почек регулировать КОС. * Белок в моче (протеинурия): В норме белка в моче нет или очень мало. Его появление указывает на нарушение фильтрационной функции почек. * Глюкоза в моче (глюкозурия): В норме глюкоза полностью реабсорбируется. Ее появление указывает на превышение почечного порога для глюкозы (при сахарном диабете) или нарушение реабсорбции в канальцах. * Осмоляльность мочи: Отражает концентрационную способность почек.

Заключение

Биохимия почек – это сложная, но очень важная область знаний. Понимание этих процессов позволяет оценить состояние почек, диагностировать заболевания и разрабатывать эффективные методы лечения. Почки являются настоящей "химической лабораторией" организма, постоянно работающей над поддержанием его внутренней среды.