Почки строение нефрона. Почечные клубочки Строение нефрона таблица

Нормальную фильтрацию крови гарантирует правильное строение нефрона. Он осуществляет процессы обратного захвата химических веществ из плазмы и выработку ряда биологических активных соединений. В почке содержится от 800 тысяч до 1,3 млн нефронов. Старение, неправильный образ жизни и увеличение количества заболеваний приводят к тому, что с возрастом число клубочков постепенно снижается. Для понимания принципов работы нефрона стоит разбираться в его строении.

Описание нефрона

Основной структурной и функциональной единицей почки является нефрон. Анатомия и физиология структуры отвечает за образование мочи, обратный транспорт веществ и выработку спектра биологических субстанций. Схема строения нефрона представляет собой эпителиальную трубку. Дальше формируются сети капилляров различного диаметра, которые впадают в собирательный сосуд. Полости между структурами заполнены соединительной тканью в виде интерстициальных клеток и матрикса.

Развитие нефрона закладывается еще в эмбриональном периоде. Разные типы нефронов отвечают за разные функции. Общая длинна канальцев обеих почек составляет до 100 км. В нормальных условиях не все число клубочков задействовано, работает только 35%. Нефрон состоит из тельца, равно как и из системы каналов. Имеет следующее строение:

капиллярный клубочек;
капсула почечного клубочка;
ближний каналец;
нисходящий и восходящий фрагменты;
дальние прямые и извитые канальцы;
соединительный путь;
собирательные протоки.

Функции нефрона у человека

В день в 2 млн клубочков образуется до 170 л первичной мочи.

Понятие нефрона ввел итальянский врач и биолог Марчелло Мальпиги. Так как нефрон считается целостной структурной единицей почки, то и отвечает за выполнение следующих функций в организме:

очистка крови;
формирование первичной мочи;
возвратный капиллярный транспорт воды, глюкозы, аминокислот, биоактивных веществ, ионов;
образование вторичной мочи;
обеспечение солевого, водного и кислотно-щелочного баланса;
регулирование уровня артериального давления;
секреция гормонов.

Схема строения почечнго клубочка и капсулы Боумена.

Нефрон начинается капиллярным клубочком. Это - тело. Морфофункциональная единица - сеть капиллярных петель, общим числом до 20, которые окружает капсула нефрона. Кровоснабжение тело получает от приносящей артериолы. Стенка сосудов представляет собой слой эндотелиальных клеток, между которыми находятся микроскопические промежутки диаметром до 100 нм.

В капсулах выделяют внутренний и внешний эпителиальные шары. Между двумя слоями остается щелевидный промежуток - мочевое пространство, где содержится первичная моча. Она окутывает каждый сосуд и формирует цельный шар, таким образом разделяя кровь, расположенную в капиллярах, от пространств капсулы. Базальная мембрана служит поддерживающей базой.

Устроен нефрон по типу фильтра, давление в котором не постоянное, оно изменяется в зависимости от разницы ширины просветов приносящего и выносящего сосудов. Фильтрация крови в почках происходит в клубочке. Форменные элементы крови, белки, обычно не могут проходить сквозь поры капилляров, так как их диаметр значительно больше и они задерживаются базальной мембраной.

Подоциты капсулы

В состав нефрона входят подоциты, образующие внутренний слой в капсуле нефрона. Это звездчатые эпителиоциты большого размера, которые окружают почечный клубочек. У них овальное ядро, которое включает рассеянный хроматин и плазмосому, прозрачная цитоплазма, вытянутые митохондрии, развитый аппарат Гольджи, укороченные цистерны, мало лизосом, микрофиламенты и несколько рибосом.

Три типа ответвлений подоцитов образуют педикулы (цитотрабекулы). Выросты тесно врастают друг в друга и лежат на внешнем слое базальной мембраны. Структуры цитотрабекул в нефронах формируют решетчатую диафрагму. Эта часть фильтра имеет негативный заряд. Для их нормальной работы также требуются белки. В комплексе происходит фильтрация крови в просвет капсулы нефрона.

Базальная мембрана

Строение базальной мембраны нефрона почки имеет 3 шара толщиной около 400 нм, состоит из коллагеноподобного белка, глико- и липопротеидов. Между ними расположены слои плотной соединительной ткани - мезангия и шар мезангиоцититов. Здесь также располагаются щели размером до 2 нм - поры мембраны, они имеют значение в процессах очищения плазмы. С обеих сторон отделы соединительнотканных структур покрыты системами гликокаликса подоцитов и эндотелиоцитов. Фильтрация плазмы задействует часть вещества. Базальная мембрана клубочков почек функционирует как барьер, через который не должны проникать крупные молекулы. Также и отрицательный заряд мембраны предотвращает прохождение альбуминов.

Мезангиальный матрикс

Кроме того, состоит нефрон из мезангия. Он представлен системами элементов соединительной ткани, которые располагаются между капиллярами мальпигиевого клубочка. Также это отдел между сосудами, где отсутствуют подоциты. В его основной состав входят рыхлая соединительная ткань, содержащая мезангиоциты и юкставаскулярные элементы, которые располагаются между двумя артериолами. Основная работа мезангия - поддерживающая, сократительная, а также как обеспечение регенерации компонентов базальной мембраны и подоцитов, так и поглощение старых составляющих компонентов.

Проксимальный каналец

Проксимальные капиллярные почечные канальцы нефронов почки разделяются на изогнутые и прямые. Просвет небольшого размера, его формируют цилиндрический или кубический тип эпителия. На верхушке помещается щеточная кайма, которая представлена длинными ворсинками. Они составляют поглощающий слой. Обширная площадь поверхности проксимальных трубочек, большое число митохондрий и близкое расположение перитубулярных сосудов предназначены для селективного захвата веществ.

Отфильтрованная жидкость поступает из капсулы в другие отделы. Мембраны близко расположенных клеточных элементов разделяются промежутками, через которые происходит циркуляция жидкости. В капиллярах извитых клубочков производится процесс реабсорбции 80% компонентов плазмы, среди них: глюкоза, витамины и гормоны, аминокислоты, а кроме того, мочевина. Функции канальцев нефрона включают выработку кальцитриола и эритропоэтина. В сегменте вырабатывается креатинин. Посторонние субстанции, которые попадают в фильтрат из межклеточной жидкости, экскретируются с мочой.

Структурно-функциональная единица почки имеет в составе тонкие отделы, также называемые петлей Генле. Она состоит из 2 сегментов: нисходящего тонкого и восходящего толстого. Стенка нисходящего участка диаметром 15 мкм образована плоским эпителием со множественными пиноцитозными пузырьками, а восходящей - кубическим. Функциональное значение канальцев нефрона петли Генле охватывает ретроградное перемещение воды в нисходящей части колена и ее пассивный возврат в тонком поднимающемся сегменте, обратный захват ионов Na, Cl и K в толстом отрезке восходящего сгиба. В капиллярах клубочков этого сегмента молярность мочи повышается.

От работы почек в организме зависит многое: и то, насколько успешно будет поддерживаться водный и электролитно-солевой баланс, и то, как будут выводиться отработанные продукты метаболизма. О том, как функционируют, органы мочевыделения, и как называется основная структурная единица почки читайте в нашем обзоре.

Как устроен нефрон

Основной анатомо-физиологической единицей почки является нефрон. За сутки в этих структурах происходит образование до 170 л первичной урины, ее дальнейшее сгущение с реабсорбцией (обратным всасыванием) полезных веществ и, наконец, выделение 1-1,5 л конечного продукта метаболизма – вторичной мочи.

Сколько нефронов насчитывается в организме? По данным учёных, это число составляет около 2 миллионов. Общая площадь выделительной поверхности всех структурных элементов правой и левой почки составляет 8 квадратных метров, что втрое больше площади кожи. При этом одновременно работают не более трети нефронов: это создаёт высокий резерв для мочевыделительной системы и позволяет организму активно функционировать даже с одной почкой.

Итак, из чего же состоит главный функциональный элемент в мочевыделительной системе человека? Нефрон почки включает:

почечное тельце – в нем происходит фильтрация крови и образование разбавленной, или первичной мочи;
система канальцев – часть, отвечающая за реабсорбцию нужных организму и секрецию отработанных веществ.

Почечное тельце

Строение нефрона сложное и представлено несколькими анатомо-физиологическими единицами. Начинается он с почечного тельца, которое также состоит из двух образований:

почечные клубочки;
капсулы Боумена-Шумлянского.

В клубочках содержится несколько десятков капилляров, которые получают кровь от восходящей артериолы. В газообмене эти сосуды не участвуют (после прохождения через них насыщенность крови кислородом практически не меняется), однако по градиенту давления осуществляют фильтрацию жидкости и всех растворенных в ней компонентов в капсулу.

Физиологическая скорость прохождения крови через клубочки почек (СКФ) составляет 180-200 л/сутки. Другими словами, за 24 часа весь объем крови в организме человека проходит через клубочки нефронов 15-20 раз.

В капсулу нефрона, состоящую из внешнего и внутреннего листков, поступает прошедшая через фильтр жидкость. Через мембраны клубочков свободно проникают вода, ионы хлора и натрия, аминокислоты и протеины массой до 30 кДа, мочевина, глюкоза. Таким образом, в пространство капсулы поступает по сути жидкая часть крови, лишённая крупных молекул белка.

Почечные канальцы

Во время микроскопического исследования можно заметить наличие в почке множества канальцевых структур, состоящих из элементов с различным гистологическим строением и выполняемыми функциями.

В системе канальцев нефрона почки выделяют:

проксимальный каналец;
петлю Генле;
дистальный извитой каналец.

Проксимальный каналец – самая вытянутая и протяженная часть нефронов. Его основная функция – транспорт отфильтрованной плазмы в петлю Генле. Кроме того, в нем происходит обратное всасывание воды и электролитных ионов, а также секреция аммиака (NH3, NH4) и органических кислот.

Петля Генле – отрезок части пути, соединяющего два типа канальцев (центральные и краевые). В ней происходит реабсорбция воды и электролитов в обмен на мочевину и переработанные вещества. Именно в этом отделе осмолярность урины резко возрастает и достигает 1400 мОсм/кг.

В дистальном отделе транспортные процессы продолжаются, и на выходе образуется концентрированная вторичная моча.

Собирательные трубки

Собирательные трубки находятся в околоклубочковой зоне. Они отличаются наличием юкстагломерулярного аппарата (ЮГА). Он, в свою очередь, состоит из:

плотного пятна;
юкстагломерулярных клеток;
юкставаскулярных клеток.

В ЮГА происходит синтез ренина – важнейшего участника ренин-ангиотензиновой системы, которая контролирует артериальное давление. Кроме того, собирательные трубки являются конечной частью нефрона: в них поступает вторичная моча из множества дистальных канальцев.

Классификация нефронов

В зависимости от того, какой структурной и функциональной особенностью нефроны обладают, они делятся на:

корковые;
юкстагломерулярные.

В корковом слое почек находится два типа нефронов – суперфициальные и интракортикальные. Первые малочисленны (их количество менее 1%), расположены поверхностно и имеют небольшой объём фильтрации. Интракортикальные нефроны составляют большую часть (80-83%) основной структурной единицы почек. Они располагаются в центральной части коркового слоя и осуществляют практически весь объем происходящей фильтрации.

Общее число юкстагломерулярных нефронов не превышает 20%. Их капсулы располагаются на границе двух почечных слоев – коркового и мозгового, а петля Генле спускается к лоханке. Такой вид нефронов считается ключевым для способности почек концентрировать урину.

Физиологические особенности работы почек

Подобное сложное строение нефрона позволяет обеспечить высокую функциональную активность почек. Попадая по афферентным артериолам в клубочек, кровь подвергается процессу фильтрации, при котором белки и крупные молекулы остаются в сосудистом русле, а жидкость с растворенными в ней ионами и прочими мелкими частицами попадает в капсулу Боумена-Шумлянского.

Затем отфильтрованная первичная моча поступает в систему канальцев, где происходит реабсорбция в кровь жидкости и необходимых организму ионов, а также секреция переработанных веществ и продуктов метаболизма. В конечном итоге образованная вторичная моча по собирательным трубкам поступает в малые почечные чашечки. На этом процесс мочеобразования заканчивается.

Роль нефронов в развитии ПН

Доказано, что после 40-летнего рубежа у здорового человека ежегодно отмирает около 1% от всех функционирующих нефронов. Учитывая огромный «запас» структурных элементов почки, этот факт не слишком отражается на здоровье и самочувствии даже после 80-90 лет.

Помимо возраста, к причинам гибели клубочков и системы канальцев относится воспаление почечной ткани, инфекционно-аллергические процессы, острые и хронические интоксикации. В случае, если объем отмерших нефронов превышает 65-67% от общего объёма, у человека развивается почечная недостаточность (ПН).

ПН – патология, при которой почки оказываются неспособными фильтровать и образовывать мочу. В зависимости от основного причинного фактора выделяют:

острую, ОПН – внезапную, но часто обратимую;
хроническую, ХПН – медленнопрогрессирующую и необратимую.

Таким образом, нефрон является целостной структурной единицей почки. Именно в нем происходит процесс мочеобразования. В нем находятся несколько функциональных элементов, без четкой и слаженной работы которых работа системы мочевыделения была бы невозможна. Каждый из почечных нефронов не только обеспечивает постоянную фильтрацию крови и способствует мочеобразованию, но и позволяет своевременно проводить очистку организма и поддерживать гомеостаз.

19576 0

Канальцевую часть нефрона принято делить на четыре отдела:

1) главный (проксимальный);

2) тонкий сегмент петли Генле;

3) дистальный;

4) собирательные трубки .

Главный (проксимальный) отдел состоит из извилистой и прямой частей. Клетки извитой части имеют более сложное строение, чем клетки других отделов нефрона. Это высокие (до 8 мкм) клетки со щеточной каемкой, внутриклеточными мембранами, большим числом правильно ориентированных митохондрий, хорошо развитыми пластинчатым комплексом и эндоплазматической сетью, лизосомами и другими ультраструктурами (рис. 1). В их цитоплазме много аминокислот, основных и кислых белков, полисахаридов и активных SH-групп, высокоактивных дегидрогеназ, диафораз, гидролаз [Серов В. В., Уфимцева А. Г., 1977; Jakobsen N., Jorgensen F. 1975].

Рис. 1. Схема ультраструктуры клеток канальцев различных отделов нефрона . 1 - клетка извитой части главного отдела; 2 - клетка прямой части главного отдела; 3 - клетка тонкого сегмента петли Генле; 4 - клетка прямой (восходящей) части дистального отдела; 5 - клетка извитой части дистального отдела; 6 - "темная" клетка связующего отдела и собирательной трубки; 7 - «светлая» клетка связующего отдела и собирательной трубки.

Клетки прямой (нисходящей) части главного отдела в основном имеют то же строение, что и клетки извитой части, но пальцевидные выросты щеточной каемки более грубые и короткие, внутриклеточных мембран и митохондрий меньше, они не так строго ориентированы, значительно меньше цитоплазматических гранул.

Щеточная каемка состоит из многочисленных пальцевидных выростов цитоплазмы, покрытых клеточной мембраной и гликокаликсом. Их число на поверхности клетки достигает 6500, что увеличивает рабочую площадь каждой клетки в 40 раз . Эти сведения дают представление о поверхности, на которой совершается обмен в проксимальном отделе канальцев. В щеточной каемке доказана активность щелочной фосфатазы, АТФ-азы, 5-нуклеотидазы, аминопептидазы и ряда других ферментов . Мембрана щеточной каемки содержит натрийзависимую транспортную систему. Считают, что гликокаликс, покрывающий микроворсинки щеточной каемки, проницаем для малых молекул. Большие молекулы поступают в каналец с помощью пиноцитоза, который осуществляется благодаря кратерообразным углублениям в щеточной каемке .

Внутриклеточные мембраны образованы не только изгибами БМ клетки, но и латеральными мембранами соседних клеток, которые как бы перекрывают друг друга. Внутриклеточные мембраны являются по существу и межклеточными, что служит активному транспорту жидкости. При этом главное значение в транспорте придается базальному лабиринту, образованному выпячиваниями БМ внутрь клетки; он рассматривается как «единое диффузионное пространство» .

Многочисленные митохондрии расположены в базальной части между внутриклеточными мембранами, что и создает впечатление их правильной ориентации. Каждая митохондрия, таким образом, заключена в камере, образованной складками внутри- и межклеточных мембран. Это позволяет продуктам энзиматических процессов, развивающихся в митохондриях, легко выходить за пределы клетки. Энергия, вырабатываемая в митохондриях, служит как транспорту вещества, так и секреции, осуществляемой с помощью гранулярной эндоплазматической сети и пластинчатого комплекса, который претерпевает циклические изменения в различные фазы диуреза.

Ультраструктура и ферментохимия клеток канальцев главного отдела объясняют его сложную и дифференцированную функцию. Щеточная каемка, как и лабиринт внутриклеточных мембран, является своеобразным приспособлением для колоссальной по объему функции реабсорбции, выполняемой этими клетками. Ферментная транспортная система щеточной каемки, зависимая от натрия, обеспечивает реабсорбцию глюкозы, аминокислот, фосфатов [Наточин Ю. В., 1974; Kinne R., 1976]. С внутриклеточными мембранами, особенно с базальным лабиринтом, связывают реабсорбцию воды, глюкозы, аминокислот, фосфатов и ряда других веществ , которую выполняет натрийнезависимая транспортная система мембран лабиринта.

Особый интерес представляет вопрос о канальцевой реабсорбции белка. Считают доказанным, что весь фильтрирующийся в клубочках белок реабсорбируется в проксимальном отделе канальцев, чем объясняется его отсутствие в моче здорового человека. Это положение основывается на многих исследованиях, выполненных, в частности, с помощью электронного микроскопа. Так, транспорт белка в клетке проксимального канальца изучен в опытах с микроинъекцией меченного ¹³¹I альбумина непосредственно в каналец крысы с последующей электронно-микроскопической радиографией этого канальца .

Альбумин находят прежде всего в инвагинатах мембраны щеточной каемки, затем в пиноцитозных пузырьках, которые сливаются в вакуоли. Белок с вакуолей появляется затем в лизосомах и пластинчатом комплексе (рис. 2) и расщепляется гидролитическими ферментами . Вероятнее всего, «основные усилия» высокой дегидрогеназной, диафоразной и гидролазной активности в проксимальном отделе канальцев направлены на реабсорбцию белка.

Рис. 2. Схема реабсорбции белка клеткой канальцев главного отдела .

I - микропиноцитоз у основания щеточной каемки; Mvb -вакуоли, содержащие белок ферритин;

II - заполненные ферритином вакуоли (а) перемещаются к базальной части клетки; б - лизосома; в - слияние лизосомы с вакуолью; г - лизосомы с инкорпорированным белком; АГ - пластинчатый комплекс с цистернами, содержащими КФ (окрашены в черный цвет);

III - выделение через БМ низкомолекулярных фрагментов реабсорбированного белка, образовавшихся после «переваривания» в лизосомах (показано двойными стрелками).

В связи с этими данными становятся понятными механизмы "повреждения" канальцев главного отдела. При НС любого генеза, протеинурических состояниях изменения эпителия канальцев проксимального отдела в виде белковой дистрофии (гиалиново-капельной, вакуольной) отражают резорбционную недостаточность канальцев в условиях повышенной порозности гломерулярного фильтра для белка [Давыдовский И. В., 1958; Серов В. В., 1968]. Нет необходимости видеть в изменениях канальцев при НС первично-дистрофические процессы.

В равной мере нельзя рассматривать и протеинурию как результат только повышенной порозности гломерулярного фильтра. Протеинурия при нефрозах отражает как первичное повреждение фильтра почки, так и вторичное истощение (блокаду) ферментных систем канальцев, осуществляющих реабсорбцию белка.

При ряде инфекций и интоксикаций блокада ферментных систем клеток канальцев главного отдела может наступить остро, поскольку эти канальцы первыми подвергаются действию токсинов и ядов при их элиминации почками. Активация гидролаз лизосомного аппарата клетки завершает в ряде случаев дистрофический процесс развитием некроза клетки (острый нефроз). В свете приведенных данных становится понятной патология «выпадения» ферментов канальцев почек наследственного порядка (так называемые наследственные канальцевые ферментопатии). Определенная роль в повреждении канальцев (тубулолизис) отводится антителам, реагирующим с антигеном тубулярной базальной мембраны и щеточной каемки.

Клетки тонкого сегмента петли Генле характеризуются той особенностью, что внутриклеточные мембраны и пластинки пересекают тело клетки на всю ее высоту, образуя в цитоплазме щели шириной до 7 нм . Создается впечатление, что цитоплазма состоит из отдельных сегментов, причем часть сегментов одной клетки как бы вклинивается между сегментами соседней клетки. Ферментохимия тонкого сегмента отражает функциональную особенность этого отдела нефрона, который как дополнительное приспособление уменьшает до минимума фильтрационный заряд воды и обеспечивает ее «пассивную» резорбцию [Уфимцева А. Г., 1963].

Соподчиненная работа тонкого сегмента петли Генле, канальцев прямой части дистального отдела, собирательных трубок и прямых сосудов пирамид обеспечивает осмотическое концентрирование мочи на основе противоточного умножителя . Новые представления о пространственной организации противоточно-множительной системы (рис. 3) убеждают в том, что концентрирующая деятельность почки обеспечивается не только структурно-функциональной специализацией различных отделов нефрона, но и высокоспециализированным взаиморасположением канальцевых структур и сосудов почки [Перов Ю. Л., 1975; Kriz W., Lever А., 1969].

Рис. 3. Схема расположения структур противоточно-множительной системы в мозговой веществе почки . 1 - артериальный прямой сосуд; 2 - венозный прямой сосуд; 3 - тонкий сегмент петли Генле; 4 - прямая часть дистального отдела; СТ - собирательные трубки; К - капилляры.

Дистальный отдел канальцев состоит из прямой (восходящей) и извитой частей. Клетки дистального отдела ультраструктурно напоминают клетки проксимального отдела. Они богаты сигарообразными митохондриями, заполняющими пространства между внутриклеточными мембранами, а также цитоплазматическими вакуолями и гранулами вокруг ядра, расположенного апикально, но лишены щеточной каемки. Эпителий дистального отдела богат аминокислотами, основными и кислыми белками, РНК, полисахаридами и реактивными SH-группами; для него характерна высокая активность гидролитических, гликолитических ферментов и ферментов цикла Кребса.

Сложность устройства клеток дистальных канальцев, обилие митохондрий, внутриклеточных мембран и пластического материала, высокая ферментативная активность свидетельствуют о сложности их функции - факультативной реабсорбции, направленной на поддержание постоянства физико-химических условий внутренней среды. Факультативная реабсорбция регулируется в основном гормонами задней доли гипофиза, надпочечников и ЮГА почки.

Местом приложения действия антидиуретического гормона гипофиза (АДГ), в почке, «гистохимическим плацдармом» этой регуляции служит система гиалуроновая кислота - гиалуронидаза, заложенная в пирамидах, главным образом в их сосочках. Альдостерон, по некоторым данным, и кортизон влияют на уровень дистальной реабсорбции прямым включением в ферментную систему клетки, обеспечивающую перенос ионов натрия из просвета канальца в интерстиции почки. Особое значение в этом процессе принадлежит эпителию прямой части дистального отдела, причем дистальный эффект действия альдостерона опосредован секрецией ренина, закрепленной за клетками ЮГА. Ангиотензин, образующийся под действием ренина, не только стимулирует секрецию альдостерона, но и участвует в дистальной реабсорбции натрия.

В извитой части дистального отдела канальца, там, где он подходит к полюсу сосудистого клубочка, различают macula densa . Эпителиальные клетки в этой части становятся цилиндрическими, их ядра - гиперхромными; они располагаются полисадообразно, причем непрерывной базальной мембраны здесь нет. Клетки macula densa имеют тесные контакты с гранулированными эпителиоидными клетками и lacis-клетками ЮГА, что обеспечивает влияние химического состава мочи дистального канальца на гломерулярный кровоток и, наоборот гормональные влияния ЮГА на macula densa.

Со структурно-функциональной особенностью канальцев дистального отдела, их повышенной чувствительностью к кислородному голоданию связано до некоторой степени их избирательное поражение при острых гемодинамических повреждениях почек, в патогенезе которых основную роль играют глубокие нарушения почечного кровообращения с развитием аноксии тубулярного аппарата. В условиях острой аноксии клетки дистальных канальцев подвергаются воздействию содержащей токсические продукты кислой мочи, что ведет к их поражению вплоть до некроза. При хронической аноксии клетки дистального канальца чаще, чем проксимального, подвергаются атрофии.

Собирательные трубки , выстланные кубическим, а в дистальных отделах цилиндрическим эпителием (светлые и темные клетки) с хорошо развитым базальным лабиринтом, высокопроникаемы для воды. С темными клетками связывают секрецию ионов водорода, в них обнаружена высокая активность карбоангидразы [Зуфаров К. А. и др., 1974]. Пассивный транспорт воды в собирательных трубках обеспечивается особенностями и функции противоточно-множительной системы .

Заканчивая описание гистофизиологии нефрона, следует остановиться на его структурно-функциональном различии в разных отделах почки. На этом основании выделяют кортикальные и юкстамедуллярные нефроны, различающиеся строением клубочков и канальцев, а также своеобразием функции; различно и кровоснабжение этих нефронов.

Клиническая нефрология

под ред. Е.М. Тареева

Клубочек покрыт висцеральным эпителием (подоцитами), который у сосудистого полюса клубочка переходит в париетальный эпителий капсулы Боумена. Боуменово (мочевое) пространство непосредственно переходит в просвет проксимального извитого канальца. Кровь поступает в сосудистый полюс клубочка через афферентную (приносящую) артериолу и, после прохождения по петлям капилляров клубочка, покидает его по эфферентной (выносящей) артериоле, имеющей меньший просвет. Сжатие выносящей артериолы увеличивает гидростатическое давление в клубочке, что способствует фильтрации. Внутри клубочка афферентная артериола подразделяется на несколько ветвей, которые в свою очередь дают начало капиллярам нескольких долек (рис. 1.4 А). В клубочке имеется около 50 капиллярных петель, между которыми были найдены анастомозы, позволяющие функционировать клубочку как «диализирующая система». Стенка капилляра клубочка представляет собой тройной фильтр, включающий фенестрированный эндотелий, гломерулярную базальную мембрану и щелевые диафрагмы между ножками подоцитов (рис.1.4 Б).

Рисунок 1.4. Строение клубочка (J.C.Jennet 1995). А – клубочек, АА – афферентная артериола (электронная микроскопия). Б – схема строения капиллярной петли клубочка

Прохождение молекул через фильтрационный барьер зависит от их размера и электрического заряда. Вещества с молекулярным весом >50.000 Да почти не фильтруются. Из-за отрицательного заряда в нормальных структурах клубочкового барьера анионы задерживаются в большей степени, чем катионы. Эндотелиальные клетки имеют поры или фенестры диаметром около 70 нм. Поры окружены гликопротеидами, имеющими отрицательный заряд, представляют своеобразное сито, через которые происходит ультрафильтрация плазмы, но задерживаются форменные элементы крови. Гломерулярная базальная мембрана (ГБМ) представляет непрерывный барьер между кровью и полостью капсулы, и у взрослого человека имеет толщину 300-390 нм (у детей тоньше – 150-250 нм) (рис. 1.5). ГБМ так же содержит большое количество отрицательно заряженных гликопротеидов. Она состоит из трех слоев: а) lamina rara externa; б) lamina densa и в) lamina rara interna. Важной структурной частью ГБМ является коллаген IV типа (глава 5). У детей с наследственным нефритом, клинически проявляющимся гематурией, выявляются мутации коллагена IV типа. Патология ГБМ (синдром Альпорта и др) устанавливается электронно-микроскопическим исследованием биоптата почек (рис. 1.5). В настоящее время чаще используются генетические методы.

Рисунок 1.5. Стенка капилляра клубочка – гломерулярный фильтр (J.C.Jennet 1995). Снизу расположен фенестрированный эндотелий, над ним – ГБМ, на которой отчетливо видны регулярно расположенные ножки подоцитов (электронная микроскопия)

Висцеральные эпителиальные клетки клубочка , подоциты, поддерживают архитектуру клубочка, препятствуют прохождению белка в мочевое пространство, а также синтезируют ГБМ. От тела подоцитов отходят длинные первичные отростки (трабекулы), концы которых имеют «ножки», прикрепленные к ГБМ. Малые отростки (педикулы) отходят от больших почти перпендикулярно и закрывают собой свободное от больших отростков пространство капилляра (рис. 1.6 А). Между соседними ножками подоцитов натянута фильтрационная мембрана – щелевая диафрагма, которая в последние десятилетия представляет собой предмет многочисленных исследований (рис. 1.6 Б). Щелевые диафрагмы состоят из белка нефрина, который тесно связан в структурном и функциональном отношениях со множеством других белковых молекул: подоцином, СД2АР, альфа-актинином-4 и др.

1.6-сурет. Строение подоцита (J.C.Jennet 1995). А – сканирующая электроннограмма. Ножки подоцитов полностью покрывают ГБМ, а также ножки подоцитов между собой образуют сеть. В – между ножками подоцитов расположена щелевая диафрагма, образующая оканчательный барьер фильтрации.

В составе клубочка определяются мезангиальные клетки, основная функция которых – обеспечение механической фиксации капиллярных петель. Мезангиальные клетки обладают сократительной способностью, влияя на клубочковый кровоток, а также обладают фагоцитарной активностью (рис. 1.4-Б).

Почечные канальцы

Первичная моча попадает в проксимальные почечные канальцы и подвергается там качественным и количественным изменениям за счет секреции и реабсорбции веществ. Проксимальные канальцы –самый длинный сегмент нефрона, в начале он сильно изогнут, а при переходе в петлю Генле выпрямляется. Клетки проксимального канальца (продолжение париетального эпителия капсулы клубочка) цилиндрической формы, со стороны просвета покрыты микроворсинками («щеточная кайма»). Здесь происходит активная реабсорбция многих веществ (глюкозы, аминокислот, ионов натрия, калия, кальция и фосфатов). В проксимальные канальцы поступает примерно 180 л клубочкового ультрафильтрата, а 65-80% воды и натрия реабсорбируется обратно. Таким образом, в результате этого значительно уменьшается объем первичной мочи без изменения ее концентрации.

Петля Генле. Прямая часть проксимального канальца, переходит в нисходящее колено петли Генле. Форма эпителиальных клеток становится менее вытянутой, уменьшается число микроворсинок. Восходящий отдел петли имеет тонкую и толстую части и заканчивается в плотном пятне. Основной ионный переносчик этих клеток – NKCC2 ингибируется фуросемидом.

Юкстагломерулярный аппарат (ЮГА) включает 3 типа клеток: клетки дистального канальцевого эпителия на примыкающей к клубочку стороне (плотное пятно), экстрагломеруллярные мезангиальные клетки и гранулярные клетки в стенках афферентных артериол, продуцирующие ренин. (Рис.1.7).

Рисунок 1.7. Схема строения клубочка (J.C.Jennet 1995)

Дистальный каналец. За плотным пятном (macula densa) начинается дистальный каналец, переходящий в собирательную трубку. В дистальных канальцах всасывается около 5% Na первичной мочи. Переносчик ингибируется диуретиками из группы тиазидов.

Собирательные трубки содержат два типа клеток: основные («светлые») и вставочные («темные»). По мере перехода кортикального отдела трубки в медуллярный уменьшается число вставочных клеток. Основные клетки содержат натриевые каналы, работа которых ингибируется диуретиками – амилоридом, триамтереном. Во вставочных клетках нет Na + /K + -АТФазы, но содержатся Н + -АТФаза. В них осуществляется секреция Н + и реабсорбция Сl - . Таким образом, в собирательных трубках осуществляется конечный этап обратного всасывания NaCl перед выходом мочи из почек.

Интерстициальные клетки почек . В корковом слое почек интерстиций выражен слабо, тогда как в мозговом слое он более заметен. Корковое вещество почек содержит два типа интерстициальных клеток – фагоцитирующие и фибробластоподобные. Фибробластоподобные интерстициальные клетки продуцируют эритропоэтин. В мозговом веществе почек имеется три типа клеток. В цитоплазме клеток одного из этих типов содержатся мелкие липидные клетки, служащие исходным материалом для синтеза простагландинов.

ФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК

Почки обеспечивают постоянство среды, необходимой для функционирования клеток организма. Они регулируют водно-солевой баланс, кислотно-щелочное состояние, выделяют продукты азотистого обмена и чужеродные вещества.

Почка имеет сложное строение и состоит примерно из 1 миллиона структурных и функциональных единиц - нефронов (рис.100). Между нефронами находится соединительная (интерстициальная) ткань.

Функциональной единицей нефрон является потому, что он способен осуществить всю совокупность процессов, результатом которых является образование мочи.

Рис. 100. Схема строения нефрона (по Г. Смиту). 1 - клубочек; 3 - извитой каналец первого порядка; 3 - нисходящая часть петли Генле; 4 - восходящая часть петли Генле; 5 - извитой каналец второго порядка; 6 - собирательные трубки. В кружках изображено строение эпителия в различных частях нефрона.

Каждый нефрон начинается небольшой капсулой, имеющей форму двухстенной чаши (капсула Шумлянского-Боумена), внутри которой находится клубочек капиляров (мальпигиев клубочек).

Между стенками капсулы имеется полость, от которой начинается просвет канальца. Внутренний листок капсулы образован плоскими мелкими эпителиальными клетками. Как показали электронномикроскопические исследования, эти клетки, между которыми имеются щели, расположены на базальной мембране, состоящей из трех слоев молекул.

В клетках эндотелия капилляров мальпигиевого клубочка и отверстия диаметром около 0,1 мк. Таким образом, барьер между кровью, находящейся в капиллярах клубочка, и полостью капсулы образованы тонкой базальной мембраной.

От полости капсулы отходит мочевой каналец, имеющий вначале извитую форму, - извитой каналец первого порядка. Дойдя до границы между корковым и мозговым слоем, каналец суживается и выпрямляется. В мозговом слое почки он образует петлю Генле и возвращается в корковый слой почки. Таким образом, петля Генле состоит из нисходящей, или проксимальной, и восходящей, или дистальной, части.

В корковом слое почки или на границе мозгового и коркового слоев прямой каналец вновь приобретает извитую форму, образуя извитой каналец второго порядка. Последний впадает в выводной проток-собирательную рубку. Значительное количество таких собирательных трубок, сливаясь, образует общие выводные протоки, которые проходят через мозговой слой почки к верхушкам сосочков, выступающим в полость почечной лоханки.

Диаметр каждой капсулы Шумлянского-Боумена около 0,2 мм, а общая длина канальцев одного нефрона достигает 35-50 мм.

Кровоснабжение почек . Артерии почек, разветвляясь на все более мелкие сосуды, образуют артериолы, каждая из которых входит в капсулу Шумлянского-Боумена и здесь распадается примерно на 50 капиллярных петель, образующих мальпигиев клубочек.

Сливаясь вместе, капилляры вновь образуют артериолу, выходящую из клубочка. Артериола, доставляющая кровь к клубочку, называется приносящим сосудом (vas affereos). Артериола, по которой кровь оттекает из клубочка, называется выносящим сосудом (vas efferens). Диаметр артериолы, выходящей из капсулы, уже, чем приходящей в капсулу. Вышедшая из клубочка артериола на коротком расстоянии от него вновь разветвляется на капилляры и образует густую капиллярную сеть, оплетающую извитые канальцы первого и второго порядка (рис. 101, А ). Таким образом кровь, прошедшая через капилляры клубочка, проходит затем через капилляры канальцев. Кроме того, кровоснабжение канальцев осуществляется капиллярами, отходящими от небольшого числа артериол, которые не учавствуют в образовании мальпигиевого клубочка.

Пройдя через сеть капилляров канальцев, кровь поступает в мелкие вены, которые, сливаясь, образуют дуговые вены (venae arcuatae). При дальнейшем слиянии последних образуется почечная вена, впадающая в нижнюю полую вену.

Юкстамедуллярные нефроны . В сравнительно недавнее время показано, что в почке имеются, кроме описанных выше нефронов, еще и другие, отличающиеся по положению и кровоснабжению,- юкстамедуллярные нефроны. Юкстамедуллярные нефроны расположены почти целиком в мозговом слое почки. Их клубочки находятся между корковым и мозговым слоем, а петля Генле располагается у границы с почечной лоханкой.

Кровоснабжение юкстамедуллярного нефрона отличается от кровоснабжения коркового нефрона тем, что диаметр выносящего сосуда такой же, как и приносящего. Выходящая из клубочка артериола не образует капиллярной сети вокруг канальцев, а пройдя некоторый путь, впадает в венозную систему (рис. 101, Б ).

Юкстагломерулярный комплекс . В стенке приводящей артериолы у места ее вхождения в клубочек имеется утолщение, образованное миоэпителиальными клетками,- юкстагломерулярный (околоклубочковый) комплекс. Клетки этого комплекса обладают внутрисекреторной функцией, выделяя при уменьшении почечного кровотока ренин (стр. 123), участвующий в регуляции уровня артериального давления и имеющий, по-видимому, значение в поддержании нормального баланса электролитов.

Рис. 101. Схема коркового (А) и юкстамедуллярного (Б) нефронов и их кровоснабжения (по Г. Смиту). I - корневое вещество почки; II - мозговое вещество почки. 1 - артерии; 2 - клубочек и капсула; 3 - артериола, подходящая к мальпигиевому клубочку; 4 - артериола, выходящая из мальпигиевого клубочка и образующая капиллярную сеть вокруг канальцев коркового нефроны; 5 - артериола, выходящая из мальпигиевого клубочка юкстамедуллярного нефрона; 6 - венулы; 7 - собирательные трубки.