Ниркова регуляція об'єму рідини, балансу натрію та калію

Найважливішою функцією нирок є забезпечення сталості водних просторів організму (об'єму циркулюючої крові, позаклітинної та внутрішньоклітинної рідини) та підтримка гомеостазу натрію, калію та інших електролітів. Цей розділ присвячено ролі нирок у регуляції балансу двох важливих електролітів - натрію та калію.

В організмі людини вода становить від 45 до 75% маси тіла. Вона розподілена у двох основних водних просторах – внутрішньоклітинному та позаклітинному, які відокремлені один від одного клітинною мембраною. Внутрішньоклітинна рідина становить близько 60% від загальної кількості води в організмі. Позаклітинна рідина розподілена в плазмі, інтерстиції (інтерстиціальна рідина та лімфа), кістковій та хрящовій тканині, а також представлена трансклітинною рідиною (сеча, шлунково-кишкова вода, спинномозкова рідина тощо). Трансклітинна рідина за об'ємом становить близько половини від загальної кількості позаклітинної рідини.

Натрій є основним катіоном позаклітинної рідини, хлор та бікарбонати – основними аніонами. Основним катіоном внутрішньоклітинної рідини є калій, основними аніонами є неорганічні та органічні фосфати та білки.

Ниркова регуляція балансу натрію та об'єму рідини

У нормі концентрація натрію в плазмі та інтерстиціальній рідині коливається від 136 до 145 ммоль/л. Збільшення концентрації натрію в крові вище 145 ммоль/л називається гіпернатріємією, тоді як концентрація електроліту в крові, близька до 160 ммоль/л, вважається надзвичайним станом. Зниження концентрації натрію в крові нижче 135 ммоль/л називається гіпонатріємією. Зниження концентрації натрію нижче 115 ммоль/л загрожує життю. Вміст натрію у внутрішньоклітинній рідині становить лише 10% порівняно з позаклітинною рідиною, концентрація хлоридів та бікарбонатів у ній низька. Осмотична концентрація плазми, інтерстиціальної рідини та внутрішньоклітинної рідини не відрізняється.

Добове споживання кухонної солі (хлориду натрію) здоровою людиною в Україні становить приблизно 160-170 ммоль/день. З цієї кількості 165 ммоль виводиться з сечею, а приблизно 5 ммоль – з калом.

Баланс натрію регулюється нирками. Транспорт натрію в нефроні включає клубочкову фільтрацію та реабсорбцію електролітів у канальцях. Натрій повністю фільтрується в клубочках. Близько 70% фільтрованого натрію реабсорбується в проксимальних канальцях. Подальша реабсорбція електролітів відбувається в низхідному тонкому сегменті, висхідному тонкому сегменті, дистальних прямих канальцях петлі Генле, що відіграє важливу роль у створенні осмотичного градієнта в інтерстиції нирок. Комбінована реабсорбція натрію та хлоридів відбувається в дистальних канальцях та кіркових збірних протоках. Енергію для цього процесу забезпечує Na ⁺, K ⁺ -АТФаза.

Регуляція балансу натрію тісно пов'язана з регуляцією об'ємів рідини. Так, при різкому збільшенні надходження кухонної солі в організм її виведення з сечею збільшується, але стабільний стан встановлюється лише через 3-5 днів. У початковому періоді спостерігається позитивний баланс натрію - затримка електролітів в організмі. Він характеризується збільшенням об'єму позаклітинної рідини, її затримкою та збільшенням маси тіла. Потім, у відповідь на збільшення об'єму позаклітинної рідини, виведення натрію збільшується, а баланс натрію відновлюється. Відповідно, при різкому зменшенні споживання кухонної солі відбувається протилежний ефект. Виведення натрію зменшується приблизно протягом 3 днів. Протягом цього короткого періоду негативного балансу натрію загальна кількість води в організмі та, відповідно, маса тіла зменшуються. Таким чином, за фізіологічних умов натрійурез розвивається у відповідь на збільшення об'єму позаклітинної рідини, а при його зменшенні - затримку натрію. За патологічних умов порушується співвідношення між об'ємом позаклітинної рідини та виведенням натрію нирками, що клінічно проявляється розвитком набряків або станом зневоднення.

Механізми, за допомогою яких нирки регулюють постійний вміст натрію, а отже, і вміст води, в організмі, є складними та багатогранними. Екскреція натрію з сечею визначається різницею між кількістю натрію, що фільтрується в клубочках, та кількістю його реабсорбції.

Оскільки концентрація натрію в крові зазвичай є величиною, яка мало змінюється, регуляцію ниркової екскреції натрію розглядають з позиції регуляції СКФ та реабсорбції електролітів.

Швидкість клубочкової фільтрації зазвичай визначається як перший фактор, що контролює екскрецію натрію. Однак, як випливає з клінічних спостережень та експериментальних даних, навіть значні зміни фільтраційної функції нирок (аж до стану хронічної ниркової недостатності), як правило, не порушують натрієвий баланс в організмі. Зниження ШКФ, як визначальний фактор водно-електролітних порушень, виявляється рідко: при гострому нефритичному синдромі, в олігуричній стадії гострої ниркової недостатності, у фазі наростання набряків при нефротичному синдромі; воно також спостерігається при гострих порушеннях кровообігу (гостра серцева недостатність, кардіогенний шок), після гострої крововтрати.

Канальцева реабсорбція

Це основний фактор, що регулює баланс натрію. Процес контролюється гормонами, найважливішим з яких є альдостерон, а також фізичними факторами, що діють у ділянці проксимальних канальців та перерозподілу внутрішньониркового кровотоку.

Альдостерон

Серед факторів, що регулюють баланс натрію, цей гормон має найбільше значення. Він характеризується як другий фактор, що контролює екскрецію натрію. Основними фізіологічними ефектами альдостерону є регуляція об'єму позаклітинної рідини та гомеостазу калію. Об'єм позаклітинної рідини регулюється альдостероном опосередковано через його вплив на транспорт натрію. Гормон здійснює свою дію переважно в кіркових збірних протоках та певних сегментах дистального нефрона, де шляхом складних внутрішньоклітинних перетворень альдостерон посилює реабсорбцію натрію та збільшує секрецію калію в просвіт ниркових канальців. Клінічні спостереження підтверджують важливу роль альдостерону в регуляції гомеостазу натрію. Так, у пацієнтів з недостатністю надниркових залоз виявляється значний натрійурез; активна стимуляція секреції альдостерону відбувається у пацієнтів з низьким об'ємом позаклітинної рідини, і, навпаки, секреція альдостерону зменшується при гіперволемії.

«Третій фактор»

Інші фактори, що регулюють баланс натрію, об'єднані під загальною назвою «третій фактор». До них належать гормональні фактори (передсердний натрійуретичний гормон, катехоламіни, кініни та простагландини), фізичні фактори, що діють через стінку ниркових канальців (гідростатичний тиск та онкотичний тиск у ниркових капілярах); та гемодинамічні фактори (збільшення мозкового кровотоку нирок, перерозподіл внутрішньониркового кровотоку).

Передсердний натрійуретичний пептид сприяє діурезу, збільшує екскрецію натрію, хлору та калію з сечею. Механізм натрійуретичної дії гормону є складним. Основну роль у розвитку натрійурезу відіграє збільшення клубочкової фільтрації та фільтраційної фракції, пряма дія гормону на ниркові канальці зі зниженням реабсорбції натрію переважно в області кіркових збірних трубок; певну роль у розвитку натрійурезу відіграє блокада гормоном продукції альдостерону.

Роль катехоламінів у регуляції екскреції натрію пов'язана з впливом на сили Старлінга в периферичних капілярах та змінами ниркової гемодинаміки.

Натрійуретичний ефект кінінів та простагландинів пов'язаний з їх судинорозширювальними властивостями, перерозподілом внутрішньониркового кровотоку та змінами осмотичного градієнта в мозковій речовині нирок. Також не виключається прямий вплив кінінів та простагландинів на транспорт натрію в дистальних відділах нефрона та проксимальних канальцях.

Серед фізичних факторів, що впливають на екскрецію натрію, важлива роль відводиться силам Старлінга, що діють через стінку капіляра в області проксимальних канальців. Зниження онкотичного тиску в перитубулярних капілярах та/або підвищення гідростатичного тиску в них супроводжується зниженням реабсорбції натрію та збільшенням натрійурезу, і навпаки: зі збільшенням онкотичного тиску в капілярах реабсорбція натрію в проксимальному нефроні збільшується. Низький онкотичний тиск в еферентній клубочковій артеріолі виявляється при гіпопротеїнемії, включаючи НС, а також за станів з великим об'ємом позаклітинної рідини, що пояснює зниження реабсорбції натрію в проксимальних відділах. Підвищення онкотичного тиску внаслідок перфузії перитубулярних капілярів розчином з високим вмістом альбуміну призводить до нормалізації реабсорбції натрію.

Перерозподіл ниркового кровотоку

Роль цього фактора в механізмах регуляції екскреції натрію залишається неясною та потребує уточнення. Найімовірніше, він має незначний вплив на регуляцію водно-сольового балансу.

Таким чином, нирки підтримують водно-натрієвий гомеостаз за допомогою складних механізмів. Провідну роль у них відіграє гормональна система нирок і надниркових залоз. Ці механізми забезпечують високу ефективність підтримки сталості натрію в організмі. Порушення водно-електролітного балансу організму розвиваються при збоях у його системах регуляції та можуть бути пов'язані з позанирковими причинами та ураженням нирок.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]