Занимательная нефрология на пальцах для чайников. Часть 2
Краткое содержание предыдущей серии:серии:
нефрологи - крутые, но редко встречающиеся врачи
жизни почек важны
разобрать на составляющие и собрать обратно кровь - их работа.
Короче, из клубка тонких капилляров почти вся жидкая часть крови вышла в капсулу нефрона и потекла по длинной трубке (каналец нефрона) в сторону внутреннего края почки, чтобы оттуда вылиться в виде мочи в мочеиспускательную систему. По ходу движения по канальцу все составляющие жидкой части крови начинают возвращаться обратно в капилляры, которые обвивают этот каналец. Выглядит не сложно, если не начинать задаваться вопросами. Например, как клетки канальца узнают, какую молекулу пропустить, а какую нет? Откуда они знают, когда нужно остановиться, чтобы не сбросить в кровь лишнего? Как переместить из канальца в капилляр молекулу, если она по вполне физическим причинам не должна и не может этого делать? Но нам еще есть, чем впечатлиться на этапе капсулы. Она между прочим тоже крутая.
Официально она зовется капсулой Боумена-Шумлянского. С нее начинается нефрон. Мы уже узнали, что она забирает из капиллярного клубка жидкую часть крови. Почти всю, кстати говоря. По крайней мере все жидкое, что в ней есть - плазму. Если кто не знает, то в крови есть и не совсем жидкие штуки, а есть вобще не жидкие. Например эритроциты, что делают кровь красной, не проходят в капсулу. Они в крови нужнее и, чтобы они там не засохли, часть жидкости все же остается в капилляре. Остаются в капилляре и белки. Белков мало не бывает, их тоже лучше оставить. А вот все остальное подлежит сортировке в канальце. Но сначала это все нужно из капилляра в капсулу переместить. Через специальную мембрану, кстати, что находится между стенкой капсулы и стенкой капилляра. В ней есть поры,которые пропускают только молекулы определенного размера. А вот с водой все просто, она свободно проходит через эту мембрану за счет разницы в давлении. Давление в капилляре больше, чем давление в капсуле. Вот воду и давит в сторону меньшего давления. Это кстати важная штука, потому что почка может регулировать количество жидкости, которое ей нужно забирать из крови, и делает она это в первую очередь изменяя давление крови. Почка - один из основных регуляторов вашего артериального давления. Если у вас гипертония, то почти наверняка в этой напасти поучаствовала почка. Причина может и не в ней, но она точно задействована. Потому что почке очень важно следить за давлением и регулировать его. От него напрямую зависит, сколько капсула сможет высосать жидкости из капилляра. Если нужно пропустить побольше - почка увеличивает давление, если меньше - снижает. Делает она это выделяя в кровь специальные вещества, которые дают сигнал мышцам в стенке сосуда сузить или наоборот расширить просвет. Простая гидравлика - чем уже труба, тем больше в ней давление.
Вместе с водой сквозь мембрану в капсулу проходит глюкоза, все электролиты, почти все лекарства и витамины, различные токсины и так далее. Вобщем все, что имеет мелкие размеры и плавает в плазме. В общей сложности это примерно 8 литров жидкости в час или 130 мл в минуту. Большую часть каналец конечно вернет в кровь.
Итак, элементов, из которых состоит организм очень много. Мы уже очень давно изучаем почки и, наверное, из всех биохимических процессов в организме, наиболее подробно изучен именно процесс работы почки. Ну потому что чего там изучать в костях например? Ну кальций и кальций. Твердый. Молодец. Или например мышцы. Там молекулы миозина туда-сюда гуляют вдоль друг друга, сокращая или увеличивая свою длину. Этого в принципе достаточно, чтобы понять, как работает мышца. В почках все не так. Некоторые процессы, происходящие в ней, на первый взгляд противоречат законам физики. Например, как отрицательно заряженный ион проходит через отрицательно заряженную стенку клетки? Он ведь должен от нее отталкиваться. Или почему вещество движется туда,где его и так много? Неужели в почке сидит демон Максвелла? Вобщем, вопросов много. И ответов много. Но начнем с расширения лексикона. Не сильно, всего на одно слово.
Реабсорбция.
Я люблю разбирать определения на слова, а слова на составные части, так легче запомнить и разобраться. Разбирать определение мы уже начали, теперь разберем слово.
Ре - это приставка, она означает обратный процесс.
Абсорбция - поглощение, на любимом врачами латинском языке.
Реабсорбция - обратное поглощение. Догадались? Речь идет о тех процессах, которые происходят в канальце. Жидкость как раз спустилась из капсулы в каналец, пора начинать возвращать ее обратно в капилляр. Он как раз шарфом обвил наш каналец и ждет, чтобы забрать в себя что-нибудь жидкое. Помните, мы сравнивали нефрон с водосточной трубой? Это было больше сравнение внешнего вида, нежели функционала. Функционально уместнее сравнить нефрон с сортировочным конвейером, где на ленту попадает разномастный мусор, а рабочие или автомат, выбирает из него пластик, стекло и прочую бумагу и раскладывает каждый в свой ящик. Место, откуда пришел мусор - капсула нефрона, конвейерная лента - каналец. По мере прохождения первичной мочи (то, что собрала капсула из клубка капилляров - первичная моча) каналец реабсорбирует обратно в капилляр на разных участках канальца разные вещества. К концу канальца обвивающий его капилляр уже заполнен новой жидкой частью крови. В конце канальца же остается вторичная моча, та самая, что сливается затем из почки в мочеточники и некоторое время хранится в мочевом пузыре. Когда стенка пузыря достаточно натянется - тело попросит вас пройти к туалету. Или к кустам. Но это уже урологические приключения. Мы в эти дебри не полезем, они не очень густые.
Итак, у нас на сортировочной ленте лежит много всякого. Оно делится три группы веществ:
-крайне полезные
-бесполезные
-те, количество которых нужно точно отрегулировать.
Очевидно, что полезные вещества должны первыми вернуться в кровь, потому они возвращаются в капилляр в самом начале канальца, сразу после капсулы. Это витамины, аминокислоты, большая часть натрия, хлора и бикарбоната. Заметьте, в этом списке нет воды. Она вернется в кровь чуть ниже по канальцу вместе с остальными электролитами, потому что вода и электролиты относятся к тем веществам, количество которых нужно регулировать. А вот витамины с аминокислотами терять нельзя. Они вобще попали сюда только потому, что тоже имеют достаточно мелкие размеры, чтобы пройти через фильтр в капсуле.
Количество воды же нужно регулировать. Она возвращается обратно в кровь из-за все той же разницы в давлении. Теперь ведь в канальце ее много, а в капилляре мало, вот ее и давит обратно. Вместе с ней в кровь возвращается глюкоза. Она организму очень нужна, потому что клетки делают из нее АТФ - эдакую энергетическую единицу организма. Мы чуть позже к этим трем буквам вернемся. А про глюкозу скажу, что почка может ее регулировать. Не так круто, как поджелудочная железа, но все же. Вобщем, если в крови настолько много сахара, что даже почка по этому поводу напряглась, то она оставит часть в канальце, а ваш врач увидит в результатах анализа мочи напротив слова “глюкоза” какую-нибудь цифру вместо слова “отрицательно”. Таким образом глюкоза у нас будет первым веществом, количество которого нужно регулировать. Но мы забежали немного вперед, потому что нам еще нужно понять самое главное - как все эти вещества возвращаются обратно в кровь, потому что в отличие от стенки капсулы, стенка канальца не готова пропускать через себя всех, кто попросит. Здесь начинается крутая биохимия, но ее крутость не в том, что она сложна (хотя она конечно сложна, обалдеть как сложна, но это вобще свойство биохимии), а в том, что ее здесь много. На этом моменте остановимся подробнее.
Клетки постоянно таскают через свою мембрану разные вещества. Они им нужны не только для жизнедеятельности, но в первую очередь для того, чтобы понимать, когда и что им нужно делать. Объясню на примере новомодной напасти - коронавируса. В нашем организме есть одно очень важное вещество - АПФ (ангиотензин-превращающий фермент. Можете не запоминать, просто для справки). Это вещество, кстати, выделяют почки. АПФ нужен почкам, чтобы регулировать давление. Если почке нужно поднять давление, то она выкидывает в кровь АПФ, а тот попадает в клетки, которые ждут его, чтобы начать действовать. Их действие - сужение сосуда. Так вот, АПФ - то вещество, которое обычно в клетку не попадает. Мембрана не пропускает его, потому что нечего делать АПФ в тех клетках, где он не нужен. А вот клетки, чувствительные к АПФ, на внешней поверхности своей стенки имеют специальные молекулы - рецепторы. Они как морские актинии прочесывают кровоток в поисках АПФ. Если находят - тащат АПФ сквозь стенку клетки внутрь, где АПФ уже занимается своими делами. Все остальные клетки таких рецепторов не имеют, у них свои дела и свои каналы прохождения нужных им веществ внутрь. Без этих биохимических дверей сквозь стенку проходит только вода и еще кое-какие вещества, одинаково нужные всем клеткам, вне зависимости от их типа и функции. Так вот, коронавирус, зараза такая, имеет в своем строении кусок сильно похожий на АПФ, потому легко под видом этого вещества проходит в клетку и начинает в ней яростно размножаться. Такой проход вещества сквозь стенку клетки называется активным транспортом, а прелесть активного транспорта в канальцах нефрона в том, что его там много. Это клетке, чувствительной к АПФ, нужен только активный транспорт этого самого АПФ, а вот клетке канальца нужно таскать сквозь себя наружу все те самые 8 литров в час, что нафильтровала в него капсула. А нафильтровала она, как мы помним, очень много всяких веществ. Потому и каналов активного транспорта на стенках клеток канальца ОЧЕНЬ много. Настолько много, что все не влезают. Для этого то каналец и длинный, чтобы в одной его части транспортировать одни вещества, а в другой - другие. Все сразу его клетки не могут. И так проходной двор. На картинке выше этот проходной двор в сильно упрощенном виде можно созерцать.
Раз есть активный транспорт, значит есть и пассивный. Пассивный - это для тех веществ, что свободно ходят сквозь клетку. Но ведь и их количество иногда нужно регулировать. Например та же вода. Она вроде и полностью всасывается обратно в кровь, но если ее слишком много, то стоит оставить излишек в канальце. Это достигается за счет выравнивания давления. Кровь принимает обратно в себя воду до наступления определенного давления, как только оно наступило - вся оставшаяся вода остается в канальце. Таким образом из 8 литров в час первичной мочи к концу своего путешествия по канальцу ее объем уменьшается до 1.5 литров в сутки. Регулятором может быть не только обычное гидростатическое давление (давление воды в трубе), но и концентрационное давление. Таким макаром в начале канальца в кровь возвращается натрий. Его просто меньше в капилляре, чем в канальце, вот его и тащит туда, где концентрация меньше.
Активный транспорт как раз и нужен для того, чтобы тащить молекулу туда, где ее не ждут. Против течения, что создает разница концентрации или давления. Этим способом протаскивается обратно например кальций, магний, часть лекарств и множество других веществ.
Все эти пути нефрологу необходимо знать. Не просто потому что это интересно, а потому что по анализу состава крови и мочи можно сказать на каком этапе работы нефрона случился сбой. Если в моче обнаружились например измененные эритроциты, то можно с уверенностью сказать, что проблема находится на уровне капсулы. Она не должна была пропустить через себя целый эритроцит. Для пор в мембране капсулы он просто невероятно огромный. Но она пропустила, а значит там что-то не так. А измененный он потому, что ему пришлось пройти через слишком узкое для него место, от чего он и помялся и потому выглядит измененным, деформированным. Если же в анализе мочи написано, что в ней есть НЕизмененные эритроциты, значит они попали в мочу уже после почки. И это уже проблема уролога.
Кроме того, кое-чем почка способна дополнить кровь сама. Для этого клетки канальца синтезируют нужные организму вещества и выбрасывают их в капилляр.
Вобщем, биохимия нефрона очень богата и сложна. Досконально разбирающийся в ней врач - огромная редкость. Одним из таких людей был профессор Иван Глебович Каюков на кафедре нефрологии в Санкт-Петербурге в университете имени Павлова. Этот человек знал, как, когда, куда и почему движется каждое вещество в нефроне. К сожалению, в конце прошлого года пандемия забрала его у нашего тесного сообщества. Но свои знания он успел передать многим нефрологам, в том числе и мне. Спасибо этому человеку.
В следующей части будем разбираться с причинами и механизмами возникновения заболеваний почек. Теперь у вас есть для этого кое-какая база знаний.
