Физиология почек презентация

В нашем теле 60-70% воды
Водный баланс человека за сутки

Функции почек:
1. Эскреторная (выведение ПРОДУКТОВ АЗОТИСТОГО ОБМЕНА, избытка других органических веществ, ионов калия, лекарственных препаратов, токсинов и др.)
2. Регуляция многих важных параметров внутренней среды:
ионного состава;
осмотического давления;
рН;
объема крови и внесосудистой жидкости.
3. Инкреторная (образование в почке физиологически активных веществ и их выделение во внутреннюю среду организма: ренин, эритропоэтин, активный витамин D и др.)
4. Метаболическая (синтез глюкозы путем глюконеогенеза, катаболизм белков, гормонов и др.)

Почка
Мочеточник
Мочевой пузырь
Масса каждой почки – около 150 г
(две почки – около 0.4% массы тела)
На почки приходится ~ 25% сердечного выброса

Нефрон – функциональная единица почки
1. Капсула Шумлянского-Боумена
7. Собирательная трубочка
2. Проксимальный каналец
6. Дистальный каналец
3. Нисходящее колено петли Генле
4. Тонкое
восходящее колено петли Генле
5. Толстое
восходящее колено петли Генле
Корковое вещество
Наружное мозговое вещество
Внутренне мозговое вещество

50-60 мм рт.ст
15-20 мм рт.ст
Кровоснабжение нефрона: две последовательно соединенные капиллярные сети
Высокое давление крови: способствует фильтрации жидкости из капилляров
Низкое давление крови: способствует реабсорбции жидкости в капилляры с последующим удалением из почки
Клубоч-ковые капилляры
Околоканаль-цевые капялляры
Приносящая артериола
Выносящая артериола
Vasa recta –
«прямые сосуды»

Каждая почка содержит
~ 1 млн. нефронов:
80% - кортикальные (поверхностные)
20% - юкстамедуллярные
(их капсулы расположены около мозгового вещества)
При недостатке жидкости
в организме почечный кровоток перераспределяется от кортикальных нефронов к юкстамедуллярным – они лучше концентрируют мочу

Расположение нефронов и кровеносных сосудов
в почке
Vasa recta –
«прямые сосуды»

Три процесса,
из которых складывается образование мочи
в нефроне
170 - 200 л/сутки
первичной мочи
1.5 – 2 л/сутки
вторичной мочи

Строение почечного фильтра

Петли капилляров
ПОЧЕЧНЫЙ КЛУБОЧЕК
Проксималь-ный каналец
Пространство для первичной мочи
Мезангиальные клетки
Фенестрирован-ный капилляр
Просвет капилляра
Эпителиальная клетка внутренней стенки капсулы
(подоцит)
Наружная стенка капсулы
Ножки подоцитов
Ножки подоцитов
Эндотелиаль-ная клетка
Строение почечного фильтра
Базальная мембрана

Взгляд на капилляры клубочка
«из Боуменовой капсулы»
Внутренняя поверхность фенестрированного капилляра
Строение почечного фильтра
Мальпигиевы тельца
на разветвлениях артерии (показана стрелкой)

Строение почечного фильтра

Строение почечного фильтра

Anatomy of podocyte foot processes. This figure illustrates the proteins that make up the slit diaphragm between two adjacent foot processes. Nephrin and NEPH1 are membrane-spanning proteins that have large extracellular domains that interact. Podocin, also a membrane-spanning protein, organizes nephrin and NEPH1 in specific microdomains in the plasma membrane, which is important for signaling events that determine the structural integrity of podocyte foot processes. Many of the proteins that compose the slit diaphragm interact with adapter proteins inside the cell, including CD2-AP. The adapter proteins bind to the filamentous actin (F-actin) cytoskeleton, which in turn binds either directly or indirectly to proteins such as α3β1 and MAGI-1 that interact with proteins expressed by the glomerular basement membrane (GBM). α-act-4, α-actinin 4; α3β1, α3β1 integrin; α-DG, α-dystroglycan; CD2-AP, an adapter protein that links nephrin and podocin to intracellular proteins; FAT, a protocadherin that organizes actin polymerization; MAGI-1, a membrane-associated guanylate kinase protein; NHERF-2, Na+-H+ exchanger regulatory factor 2; P, paxillin; P-Cad, P-cadherin; Synpo, synaptopodin; T, talin; V, vinculin; Z, zona occludens.
(Adapted from Mundel P, Shankland SJ: J Am Soc Nephrol 13:3005, 2002.)
Каких только штук нет в ножках подоцитов…
porous matrix of negatively charged proteins

Overview of the major proteins that form the slit diaphragm. Nephrons (red) from opposite foot processes interdigitate in the center of the slit. In the slit, nephrin interacts with NEPH1 and NEPH2 (blue), FAT1 and FAT2 (green), and P-cadherin. The intracellular domains of nephrin, NEPH1, and NEPH2 interact with podocin and CD2-AP, which connect these slit diaphragm proteins with ZO-1, α-actinin 4, and actin. (Modified from Tryggvason K et al: N Engl J Med 354:1387, 2006.)

Объемная скорость тока крови через почки взрослого человека:
1100 мл/мин (20-25% минутного объема сердца)
Объемная скорость тока плазмы: около 600 мл/мин
Скорость клубочковой фильтрации: 125 мл/мин
Силы, влияющие
на скорость клубочковой фильтрации
Гидростатическое давление крови
в капиллярах
Онкотическое давление крови
Давление жидкости в Боуменовой капсуле
ПОВЫШЕНИЕ: при расширении приносящей артериолы или сужении выносящей
СНИЖЕНИЕ:
при сужении приносящей артериолы или расширении выносящей.

Гидростатичес-кое давление
в капиллярах
Онкотическое давление
Давление жидкости в Боуменовой капсуле
Приносящая артериола
Выносящая артериола
Эффективное фильтрационное давление
Гидростатичес-кое давление
в капиллярах
Онкотическое давление
в капиллярах
Давление
в Боуменовой капсуле
Силы, влияющие на скорость клубочковой фильтрации
=
-
-

Проницаемость почечного фильтра для различных молекул
Отношение концентрации в первичной моче
к концентрации в плазме крови
neutral molecules with a radius smaller than 20 Å are filtered freely, molecules larger than 42 Å are not filtered, and molecules between 20 and 42 Å are filtered to various degrees

Влияние заряда молекул
Многие белки крови заряжены отрицательно, поэтому они еще хуже проходят через почечный фильтр, чем это следует из их молекулярной массы и размера
neutral molecules with a radius smaller than 20 Å are filtered freely, molecules larger than 42 Å are not filtered, and molecules between 20 and 42 Å are filtered to various degrees

Измерение скорости клубочковой фильтрации
Конц. инулина
в плазме крови =
1 мг/мл
Кол-во профильтровавшегося инулина =
кол-ву инулина, выделенного почками
Vпл х Спл = Vм х См
СКФ = Vпл
СКФ = (См х Vм)/Спл
СКФ = 125 мл/мин
Конц. инулина в моче = 125 мг/мл
Скорость образования мочи = 1 мл/мин
Vпл – скорость фильтрации
Спл – конц. инулина в плазме
Vм – скорость образования мочи
См - конц. инулина в моче
В медицинской практике скорость клубочковой фильтрации оценивают по клиренсу креатинина

Измерение скорости клубочковой фильтрации
Конц. инулина
в плазме крови =
1 мг/мл
Кол-во профильтровавшегося инулина =
кол-ву инулина, выделенного почками
Vпл х Спл = Vм х См
СКФ = Vпл
СКФ = (См х Vм)/Спл
СКФ = 125 мл/мин
Конц. инулина в моче = 125 мг/мл
Скорость образования мочи = 1 мл/мин
Клиренс – объем крови, «очищаемый» от данного вещества в единицу времени
Если вещество (в данном случае – инулин):
свободно проходит вместе с жидкостью в просвет нефрона, т.е. оно полностью фильтруется в той же концентрации, в какой оно было в плазме крови;
не всасывается и не секретируется в почечном канальце;
не метаболизируется в организме и в почке,
то его клиренс = скорости клубочковой фильтрации
Vпл – скорость фильтрации
Спл – конц. инулина в плазме
Vм – скорость образования мочи
См - конц. инулина в моче
В медицинской практике скорость клубочковой фильтрации оценивают по клиренсу креатинина

Строение эпителия в разных отделах нефрона
Капсула
Собирательная трубочка
Проксимальный каналец
Дистальный каналец
Нисходящее колено петли Генле
Толстое
восходящее колено петли Генле

Реабсорбция веществ
в проксимальном канальце
Вторично активный симпорт с Na+
«Х» = глюкоза, аминокислоты, фосфат-ионы, лактат и др.
Просвет канальца
Снаружи
Cl-
Na+, K+, Ca2+, Mg2+
-
+
Разность потенциалов 2-3 мВ (в результате транспорта Na+)
Движущая сила для мощной реабсорбции Cl-, который «тянет» за собой Са2+ и Mg2+
Карбо-ангидраза
Активный транспорт
Пассивный транспорт
Na+
Во всех отделах нефрона расположена на базолатеральной поверхности эпителиальных клеток (противоположной просвету канальцев)
Вторично активный антипорт Н+ и Na+

При высокой концентрации глюкозы в крови она реабсорбируется лишь частично
(из-за насыщения белков-переносчиков)
Проксимальный каналец

Реабсорбция ионов бикарбоната
(основная буферная система крови – бикарбонатная)
Проксимальный каналец
100%
0.1%
Начинать отсюда!
HCO3-
HCO3-
85%
Общий смысл этих превращений – вернуть в организм бикарбонат–ионы, предотвратить их потерю с мочой.

Механизмы выведения «лишних» Н+ из организма
(поступают в просвет канальцев в обмена на Na+ )
Н+ + НРО42– = Н2РО4–
Н+ + NH3 = NH4+
Роль почки в поддержании
кислотно-щелочного баланса внутренней среды
Проксимальный каналец
NH3 образуется в клетках почки при дезаминировании глутамина и аминокислот, он свободно диффундирует в просвет почечных канальцев
Не способны проникать через мембраны канальцевых клеток: выводятся с мочой

Попавшие в мочу олигопептиды расщепляются ферментами щеточной каемки
и реабсорбируются в виде аминокислот
Следовые количества белка реабсорбируются путем пиноцитоза
(у здорового человека белка в моче нет!)
Проксимальный каналец

Транспорт воды – только пассивный (через каналы аквапоринов - AQР)
Вода «уходит» из канальцев вслед за Na+ -
из проксимального канальца вытекает изоосмотическая моча
Стенки проксимального канальца обладают высокой проницаемостью для воды благодаря высокому содержанию аквапорина 1

ИТАК:
что происходит
с ультрафильтратом при прохождении
по проксимальному канальцу
Реабсорбция Na+ - 65-70%
Реабсорбция Н2О – 65-70%
(пассивно вслед за Na+)
Осмотическое давление жидкости
не изменяется !!!
Реабсорбция НСО3- - 85%
Реабсорбция Cl- - 50%
Реабсорбция K+, Ca2+, Mg2+
Реабсорбция органических веществ
(глюкоза, аминокислоты, пептиды, следовые кол-ва белка и др.) – 100%
Секреция Н+
Секреция органических кислот и оснований
(чужеродные вещества предварительно «метятся» в печени остатками серной и глюкуроновой кислот)