Теории мочеобразования

---

Первая, до известной степени экспериментально обоснованная точка зрения на образование мочи была высказана Людвигом ( Ludwig ), который вместе с сотрудниками обнаружил некоторую зависимость между высотой артериального давления и диурезом: падение артериального давления ниже определенного уровня сопровождалось понижением мочеотделения. Основываясь на этом наблюдении, а также учитывая особенности морфологии приводящего и отводящего сосудов мальпигиева тельца, Людвиг полагал, что образование мочи состоит в фильтрации плазмы крови под давлением из сосудов клубочка в полость боуменовой капсулы. В процессе фильтрации плазма освобождается от белков. При прохождении клубочкового фильтрата через канальцы последний подвергается кон­центрированию, которое осуществляется по законам диффузии и осмоса.

Таким образом, согласно взглядам Людвига, весь процесс образования мочи определяется механизмами, основывающимися исключительно на физико-химических закономерностях. Теория Людвига, в первой своей части вполне справедливая и правильная, нашла частично подтверждение в дальнейшем в отношении фильтрации в клубочках. Однако она не могла удовлетворить физиологов, так как почти игнорировала биологическое значение высокодифференцированного канальцевого эпителия, а также не могла объяснить уже известные в то время факты выдели­тельной функции канальцев.

Новый и принципиально иной взгляд на образование мочи был высказан Гейдеигайном ( Fleidenhein , 1874). Этому исследователю удалось непосредственно наблюдать секрецию некоторых веществ (красок) канальцевым эпителием. Данное наблюдение заставило полагать, что в образовании мочи важная роль принадлежит активной канальцевой секре­ции. В соответствии с этим Гейденгайн считал, что в клубочках происхо­дит только секреция воды и поваренной соли. Выделение же основной массы плотных составных частей мочи осуществляется путем активной канальцевой секреции. В отличие от Людвига Гейденгайн утверждал, что процесс мочеобразования связан не с высотой давления в клубочках, а с кровообращением в органе и в осуществлении его основная роль при­надлежит активному специфическому биологическому процессу.

Важнейшим шагом на пути развития представлений о мочеобразовании явилась так называемая фильтрационно-реабсорбционная теория Кёшни ( Cushny , 1917—1926). Согласно взглядам Кёшни, процесс мочеот­деления состоит из двух этапов: клубочковой фильтрации и последующей канальцевой реабсорбции. Взгляд Кёшни на процессы фильтрации в клубочках по существу не отличался от представлений Людвига. В осно­ве клубочковой фильтрации Кёшни видел тот же гидростатический механизм, который был установлен в опытах Людвига и его сотрудников. Клубочковый фильтрат, обозначенный как «первичная» и «превентивная» моча, содержит, по мнению Кёшни, все небелковые, низкомолекулярные составные части плазмы крови, причем в той же концентрации, что и в плазме крови.

Вклад, внесенный Кёшни в учение о мочеобразовании, касался глав­ным образом изучения и объяснения процесса превращения «первичной» мочи в «окончательную».
О превращениях, происходящих при образовании в системе канальцев окончательной (дефинитивной) мочи, Кёшни судил путем сравнения химического состава мочи и плазмы крови. Во-первых, концентрация в моче некоторых веществ, например креа-тинина, мочевины, сульфатов, чрезвычайно резко (в 60—100 раз) превы­шает таковую в плазме крови и в клубочковой фильтрате. Во-вторых, соотношения между содержанием вещества в моче и плазме крови для разных составных частей мочи резко различны. В-третьих, некоторые вещества, например глюкоза, содержащиеся в плазме и в клубочковом фильтрате, отсутствуют в окончательной моче.

Все эти данные позволили Кёшни утверждать, что в канальцах про­исходит реабсорбция веществ, появившихся в клубочковом фильтрате. Высокая степень концентрирования некоторых продуктов в моче показы­вает чрезвычайно обильное всасывание воды в канальцах. Различие в степени концентрирования разных веществ, а также отсутствие некоторых веществ в моче привели к выводу, что процесс реабсорбции является сугу­бо дифференцированным и избирательным.

Исследования в области физиологии почек, проведенные в течение 30 лет, истекших со времени опубликования взглядов Кёшни, позволили, с одной стороны, подтвердить в основном правильность фильтрационное реабсорбционной теории, а с другой — дополнить ее новыми данными. Современная теория мочеобразования заключается в следующем.
Начальный этап мочеотделения состоит в ультрафильтрации плазмы крози. Этому процессу способствует высокое давление в капиллярных петлях клубочка вследствие гораздо большего диаметра приводящей артериолы по сравнению с диаметром отводящей артериолы. Фактором, про­тиводействующим фильтрации, является онкотическое давление белков плазмы, удерживающее воду в сосудистом русле.

Таким образом, современное представление о начальном звене моче­образования полностью соответствует прежним теориям. Но раньше утверждение о наличии клубочковой фильтрации основывалось только на косвенных соображениях. В настоящее время сущность процесса, происходящего в почечном клубочке, можно считать установленной непосредственно.
Ричардсом ( Richards ) и его сотрудниками была разработана методи­ка, при помощи которой удается получить содержимое всех отделов нефрона как полости боуменовой капсулы, так и разных участков каналь-цевой системы. Химическое исследование содержимого боуменовой капсу­лы показало, что оно полностью соответствует составу плазмы крови, за исключением находящихся в ней белков. Далее, путем анализа микро-пунктата разных отделов канальцевой системы удалось составить представление об изменениях, происходящих при прохождении клубочкового фильтрата (так называемой превентивной мочи) через всю систему канальцев.

Этими исследованиями установлено, что сущность образования окончательной мочи состоит, как и полагал Кёшни, главным образом в массивной реабсорбции воды и в меньшей степени других продуктов, содержащихся в первичной моче. Были подтверждены отмеченные Кёшни раз­личия в степени реабсорбции разных веществ, а тем самым и соображе­ния этого исследователя об избирательном характере канальцевой реабсорбции.

При дальнейшем изучении было установлено, что обратное всасыва­ние различных веществ происходит по крайней мере при помощи двух механизмов. Реабсорбции одних веществ происходит активно, в силу специфической деятельности канальцевого эпителия, а других — пассивно, подчиняясь законам осмоса и диффузии. При этом пассивная реабсорбция по степени интенсивности часто не уступает активной.
Интересно отметить, что эпителий разных отделов канальцевой систе­мы настолько специализирован, что приспособлен к активному всасыванию различных веществ: одно и то же вещество, подвергающееся активной реабсорбции в одной части канальцевой системы, например в проксимальном отделе первого порядка, может пассивно реабсорбироваться в дистальном отделе и наоборот.

Процесс канальцевой реабсорбции в целом представляется в настоя­щее время следующим образом.
Уже в проксимальном отделе (извитом канальце первого порядка) происходит обильное всасывание воды и ряда плотных составных частей клубочкового фильтрата. В этом отделе из первичной мочи целиком эллминируются те вещества, которые реабсорбируются полностью. Классическим примером таких веществ, как и полагал Кёшни, оказывается глюко­за. Выяснилось, что в клубочковом фильтрате глюкоза содержится в та­ком же количестве, как и в крови. При приближении к петле Генле, т. е. в результате прохождения по проксимальному канальцу, глюкоза совер­шенно исчезает из содержимого канальцевой трубки. Иначе говоря, реаб-сорбция глюкозы происходит полностью в проксимальном отделе почечного канальца. Этот процесс осуществляется посредством активной работы канальцевого эпителия.

За последнее десятилетие к числу полностью реабсорбируемых ве­ществ стало возможным относить также и белок крови. Дело в том, что первичная моча представляет собой только «практически» безбелковый фильтрат, в действительности же она содержит белок, хотя и в минималь­ных количествах.

За сутки в первичную мочу поступает не менее 30 г белка. У здоровых людей и животных, однако, белок в моче не обнаруживается. Вся масса белка, выделившаяся в клубочке, полностью всасывается обратно при прохождении через проксимальный каналец. Эти данные о прохож­дении белка через клубочковый фильтр представляют значительный интерес для понимания патогенеза протеинурии, являющейся важнейшим симптомом почечных заболеваний.

Частичной реабсорбции в проксимальном канальце подвергаются во­да, мочевина, аминокислоты, ионы натрия, калия, хлора, фосфаты, т. е. почти весь ионный состав крови. Активно реабсорбируются ионы натрия, калия, хлора. Реабсорбция воды, мочевины, фосфатов происходит вторич­но вследствие осмотических сдвигов, вызванных «активным» удалением указанных веществ. При этом реабсорбцию воды связывают специально с элиминированием иона натрия. Однако, хотя всасывание воды в прок­симальном отделе канальца происходит пассивно, оно достигает тем не менее значительной степени.
После прохождения через извитой каналец первого ‘порядка клубочковый фильтрат резко уменьшается, так как теряет приблизительно 6 /т своего объема. Например, если у человека объем фильтрата составляет 120 мл в минуту, то в извитом канальце первого порядка всасывается 103 мл/мин и сохраняется в просвете канальца 17 мл жидкости. Таким образом, в проксимальном извитом канальце клубочковый фильтрат резко сгущается и полностью освобождается от глюкозы, а также белка. Важно отметить, что «сгущенная» таким образом первичная моча сохраняет свою изоосмию, так как в проксимальном канальце происходит пропорциональ­ное удаление из клубочкового фильтрата низкомолекулярных веществ и воды. Изоосмия содержимого канальца сохраняется на протяжении всего пути следования по петле Генле.

Интенсивная реабсорбция осуществляется далее в дистальном отделе — извитых канальцах второго порядка. Последние в противополож­ность проксимальным извитым канальцам активно реабсорбируют воду (факультативная реабсорбция). Вторично уже вследствие поглощения воды здесь всасывается натрий. В данном отделе содержимое канальца впервые теряет изоосмию, вместе с тем заканчивается и процесс образования мочи.

Процесс реабсорбции воды, происходящий на протяжении канальцевой системы в столь значительном объеме, приводит к резкому нараста­нию концентрации в моче плотных веществ. В особенности это сказывается на концентрации таких веществ, как, например, креатинин и сульфаты, которые совсем не подвергаются реабсорбции. После прохождения через дистальный извитой каналец содержание креатинина и сульфатов превосходит почти в 100 раз свойственную им концентрацию в плазме крови. Лишь в незначительной степени увеличение концентрации креатинина в окончательной моче связано с секрецией его почечным эпителием.

Всасывание воды в дистальном отделе точно регулируется в соответствии с осмотическими условиями в организме и может таким образом варьировать в чрезвычайно широких пределах. Так, например, при чрезвычайном избытке воды в организме она может не реабсорбироваться в дистальном канальце, а соли, наоборот, могут всасываться в весьма значительном количестве. При таких условиях с мочой будет выделяться главным образом вода и притом в количестве, соответствующем объему содержимого, оттекающего из проксимального извитого канальца.

В противоположность этому при дегидратации, например в условиях жаркого климата в конечном отрезке канальцевой системы всасывается почти вся вода, в то время как соли реабсорбции почти не подвергаются. В данном случае выделяющаяся моча отличается от содержимого прокси­мальных канальцев резким уменьшением объема и повышением концен­трации солей.
В связи со свойственной ей приспособляемостью к осмотическим сдвигам в организме реабсорбция, происходящая в дистальном канальце, обозначается как регулируемая или «факультативная», в противополож­ность обязательной («облигатной», или «адаптируемой») реабсорбции проксимального канальца. Все сказанное до сих пор о работе отдельных элементов нефрона представляет собой по существу уточнение и развитие фильтрационно-реабсорбционной теории.
Однако в настоящее время имеются основания считать, что в образо­вании мочи принимает участие также и активная канальцевая секреция, существование которой долго отрицалось. Выше уже указывалось, что способность эпителия почечных канальцев выделять (секретировать) отдельные краски была впервые доказана Гейденгайном, что послужило основанием для создания им «секреторной» теории мочеотделения.

В настоящее время факт канальцевой секреции некоторых веществ доказан также и тем, что эти вещества содержатся в окончательной моче, но отсутствуют в клубочковом фильтрате. При помощи канальцевой сек­реции из организма выводятся некоторые преимущественно экзогенные соединения, в частности пенициллин, некоторые краски. На исследовании секреторной способности канальцев основаны, как это будет изложено ниже, весьма важные функциональные пробы почек.

Но, помимо чужеродных веществ и продуктов обмена, образующихся экстраренально, почечный эпителий может секретировать некоторые вещества, образующиеся в нем самом, например аммиак и парные соединения. Это последнее свойство тесно связано с участием почек в регуляции кис­лотно-щелочного равновесия. При избыточном накоплении в организме кислых валентностей в эпителии канальцев активизируется процесс дезаминирования. Образующийся аммиак поступает в просвет кь пальца и как основание используется для выведения кислых радикалов. С другой стороны, при накоплении в организме щелочных валентностей образование и выделение аммиака существенно понижаются.

Однако даже при учете всех изученных к настоящему времени меха­низмов образования мочи — фильтрации, реабсорбции и секреции — нельзя объяснить всех превращений, происходящих при ее формировании. Например, трудно объяснить такой важный момент в удалении кислых валентностей из организма, как переход двухосновного фосфата в одноосновной, что постоянно происходит в дистальном отделе извитого канальца.

Современные данные об образовании мочи свидетельствуют о том, что в этом процессе участвуют, с одной стороны, механизмы, основанные на чисто физико-химических закономерностях, чем в значительной мере является канальцевая реабсорбция. Эти принципиальные различия в характере функционирования клуйчкового и канальцевого аппаратов продемонстрированы опытами Старлинга, который изучал мочеотделение на изолированной почке теплокров­ных животных, снабжавшейся кровью из так называемого препарата Старлинга. При воздействии на почку, работающую в таких условиях.. цианистым водородом мочеотделение продолжается, но моча становится жидкой и приближается по своему составу к плазме крови. Цианиды, как известно, парализуют биологическую активность тканей. Поэтому тот факт, что отравление сказалось именно на функции канальцев, не затронув при этом функцию клубочков, указывает на то, что биологическая активность лежит главным образом в основе деятельности канальцевого аппарата.