Патофизиология почек: общая характеристика

Почки обеспечивают динамическое постоянство внутренней среды организма по многим жизненно важным показателям:

• 1. Почки выводят ненужные продукты обмена веществ и чужеродные вещества.
• 2. Почки поддерживают постоянный объем воды в кровеносном русле (соответственно во всем организме).
• 3. Почки отвечают за постоянство осмотической концентрации внеклеточной жидкости.
• 4. Контролируют электролитный состав плазмы.
• 5. Контролируют кислотно-основное равновесие.
• 6. Участвуют в регуляции АД, кроветворения, свертывания крови.
• 7. Участвуют в метаболизме (разрушают некоторые гормоны — инсулин, гастрин, ангиотензин, АДГ и др., участвуют в глюконеогенезе). Нетрудно понять, что повреждение почек отражается на многих важнейших функциях организма, а полное их выключение несовместимо с жизнью. Главной функционально-структурной единицей почки является нефрон, состоящий из клубочка и канальцевого аппарата. Повреждение этих структур приведет к появлению ряда мочевых симптомов.

Причины и механизмы нарушения клубочковой фильтрации и канальцевой реабсорбции.

В патологии наиболее серьезным нарушением со стороны почек является уменьшение или полное прекращение образования первичной мочи.

Причины уменьшения клубочковой фильтрации:

• 1. При уменьшении площади фильтрации — когда нефроны гибнут или временно выходят из строя.
• 2. При уменьшении гидростатического давления. Это может быть при снижении системного АД (шок, коллапс), или при нарушениях проходимости в почечных артериях (атеросклероз, спазм, тромбоз почечных сосудов).
• 3. При повышении онкотического давления в плазме. Например, при сгущении крови в силу обезвоживания.
• 4. При нарушении оттока мочи. Например, закупорка мочеточника камнем — происходит повышение давления в канальцах и, естественно в капсуле Шумлянского, что может вызвать уменьшение или полное прекращение мочеобразования — олигурию или анурию. Это наиболее серьёзные количественные нарушения со стороны мочи. Повреждения клубочкового фильтра вызывают и качественные изменения.

Причины наиболее часто встречающегося отклонения со стороны мочи — протеинурии — (появление белка в моче; у здорового человека белка в ней почти нет):

• 1. Повышение проницаемости клубочкового фильтра и, прежде всего, базальной мембраны, а также повреждение ножек подоцитов.
• 2. Снижение отрицательного заряда капиллярного фильтра под воздействием иммунного комплекса, что облегчает прохождение молекул белка, тоже имеющего отрицательный заряд.

В патогенезе протеинурии принимают участие не только повреждение клубочкового аппарата, но и другие причины:

• 3. Нарушение реабсорбции белка эпителием проксимального канальца.
• 4. Появление в плазме аномальных белков, которые способны проникать через неповрежденный фильтр.
• 5. Усиление продукции канальцами почечного белка (уромукоида).

Следствием повреждения клубочкового фильтра является также гематурия (эритроциты в моче) и лейкоцитурия (увеличение количества лейкоцитов в моче, в норме их не более 3−5 в поле зрения). Эти симптомы в основном связаны с патологией клубочкового аппарата.

Нарушения со стороны канальцевого аппарата тоже приводят к изменениям со стороны мочи. Необходимо вкратце вспомнить важнейшие функции почечных канальцев.

Проксимальный извитой каналец предназначен для активного возврата из первичной мочи жизненно необходимых составных элементов — белки, глюкоза, аминокислоты, электролиты и прочие компоненты. Так как эпителий этого сегмента свободно пропускает воду в интерстиций, то вода в эквивалентном количестве пассивно всасывается вслед за реабсорбцией необходимых компонентов. Все это приводит к тому, что в просвете канальца движется изотоническая жидкость. Эти особенности функции позволяют понять, почему повреждение проксимального канальца приводит к увеличению диуреза. Как только повреждается эпителий, он перестает всасывать вещества в прежнем количестве, следовательно, их больше остается в канальцах. В эквивалентном количестве уменьшается всасывание воды. Нагрузка на оставшуюся часть нефрона резко возрастает, а так как они обладают относительно низкой реабсорбционной способностью, это ведет к увеличению количества мочи — полиурии (а также к потере электролитов). Далее из проксимального канальца изоосмотичная жидкость поступает на обработку в петлю Генле, которая у юкстамедуллярных нефронов, в отличие от других, вся расположена в мозговом веществе. В нем, в отличие от коркового, очень высокая осмотическая концентрация, которая создается, прежде всего, за счет усиленного извлечения NaCl из содержимого восходящего колена петли Генле. Для воды эта часть петли Генле непроницаема. Это приводит к повышению осмоса в мозговом слое за счет чего создается сила, которая увлекает воду из нисходящего колена петли Генле, так что моча в восходящее колено поступает концентрированной. Из петли Генле гипотоничная жидкость переходит в дистальный сегмент нефрона. Здесь и далее всасывание воды регулируется АДГ (вазопрессином), всасывание NaCl — альдостероном. Далее жидкость следует в собирательные трубки, которые, пронизывая мозговой слой, попадают в условия с высокой осмотической концентрацией. Здесь, в случае необходимости, может быть извлечено максимальное количество воды, и моча будет очень концентрированной. Этот процесс также регулируется АДГ. В патологии или при избытке воды в организме, может уменьшиться выработка АДГ и вода не сможет проникнуть через стенку собирательной трубки. Мочи будет много — полиурия с низкой концентрацией (нормальный диурез — 25−30 мл/кг). Устойчивое повышение плотности мочи именуется гиперстенурия, устойчивое понижение — гипостенурия, когда плотность мочи не поднимается выше 1018 — 1020. Если плотность мочи приближается к плотности плазмы без белка и глюкозы, то есть станет равной 1010 — 12 и не меняется в течение длительного времени, такой симптом называется изостенурией. Это показатель неспособности почек концентрировать или разводить мочу, а это означает, что почка утратила способность регулировать водный обмен, т. е. является признаком недостаточности одной из главнейших функций почек. В этом случае говорят о почечной недостаточности.

Сочетание изостенурии с олигурией является одним из симптомов почечной недостаточности тяжелой степени. В данном случае говорят о тотальной почечной недостаточности.

Причины нарушения концентрационной способности почек.

• 1. Уменьшение гиперосмоса мозгового слоя почек. Это может произойти в двух случаях: а) поражение эпителия канальцев (хронический нефрит, хронический пиелонефрит), вследствие чего эпителий канальцев перестает реабсорбировать электролиты и они не поступают в мозговой слой; б) в силу усиленного вымывания осмотически активных веществ из мозгового слоя за счет возрастания кровотока в сосудах мозгового слоя, например, из-за сброса крови из коркового слоя в мозговой при острой почечной недостаточности.
• 2. Увеличение скорости движения мочи по канальцам в силу увеличения объема первичной мочи в каждом оставшемся нефроне. Это вызывает перегрузку канальцевого аппарата, эпителий которого не справляется с таким объемом работы. Подобный механизм отмечают при хроническом нефрите на стадии склерозирования почечной ткани, когда остается мало функционирующих нефронов.
• 3. Повышение осмотической концентрации первичной мочи ведет к уменьшению разницы между осмотической концентрацией мочи и мозгового слоя, что ограничивает реабсорбцию воды.
• 4. Снижение чувствительности канальцев к АДГ.

Этиология и патогенез гломерулонефритов.

Гломерулонефриты — это большая группа заболеваний почек, разных по этиологии, патогенезу, морфологии, клинике.

Гломерулонефрит — это воспаление почек, которое на первых этапах развивается преимущественно в клубочках в ответ на появление иммунных комплексов.

В случае постоянного воспроизводства иммунных комплексов, процесс в почках приобретает хроническое течение, вовлекая все новые почечные структуры, что постепенно ведет к развитию нефросклероза.

Говоря об этиологии, следует, прежде всего, остановиться на наиболее распространенных антигенах, которые играют роль причинных факторов.

Экзогенные антигены — антигены нефритогенных штаммов b-гемолитического стрептококка группы, А (ангины, фарингит, отит, дерматит и др.), реже антигены стафилококков, вирусов и пр., а также некоторые лекарственные препараты (препараты, содержащие золото, противодиабетические, антибиотики типа цефалоспорина), чужеродные белки.

Эндогенные антигены — антиген базальной мембраны клубочка, антиген ядра клетки при системной красной волчанке, иммуноглобулин при ревматоидном артрите, опухолевые антигены (миеломная болезнь). Особенно подвержены возникновению гломерулонефритов лица, имеющие дефекты системы комплемента, в частности, таких его компонентов: C1q, C2r, C2, C7. И, наконец, нужно отметить, что охлаждение организма является одним из самых частых провоцирующих факторов.

После образования антител на соответствующий антиген изменения в клубочках могут разворачиваться тремя путями:

• 1) более распространенный — когда циркулирующие в крови иммунные комплексы, состоящие из антигена-антитела-комплемента, проходя через клубочек, там задерживаются;
• 2) иммунный комплекс может образоваться на месте в клубочке, когда циркулирующее антитело соединяется с антигеном, уже фиксированном в капиллярах клубочка (антиген стрептококка заряжен положительно, поэтому легко внедряется в отрицательно заряженную мембрану);
• 3) в качестве антигена выступает элемент базальной мембраны, к которому присоединяется антитело с привлечением комплемента (этот путь встречается у 5%). Такой вариант связан с тем, что в результате нарушения метаболизма вещества базальной мембраны накапливаются различные фрагменты базальной мембраны с измененной антигенной структурой. Этот механизм приводит, как правило, к развитию злокачественного (быстропрогрессирующего) нефрита.

Глубина проникновения иммунного комплекса будет зависеть от его размера, растворимости, электрического заряда, а также от особенностей самого организма.

Поскольку наибольшим отрицательным зарядом обладает внешний слой базальной мембраны, естественно, что даже отрицательно заряженные иммунные комплексы могут внедряться в толщу базальной мембраны, а нейтральные могут проходить через нее. Иммунный комплекс может располагаться субэндотелиально, интермембранозно, в мезангии или субэпителиально. В зависимости от глубины проникновения иммунного комплекса реакция может быть преимущественно или со стороны эндотелия, либо мезангия, либо подоцитов или эпителия париетальной оболочки капсулы Шумлянского. К тому же на характере этой реакции отражаются конституциональные особенности организма. В клубочках могут возникнуть изменения, затрагивающие все его структуры, тогда говорят о глобальном поражении клубочка: могут быть представлены изменения лишь отдельных его структур, тогда речь идет о сегментарном поражении. Все это, в конечном итоге, и определяет разнообразие клинических проявлений и форм нефритов, а также их течение: есть острые нефриты (заканчивающиеся, как правило, выздоровлением), есть такие, которые с самого начала будут протекать хронически и в большинстве случаев ведут к развитию ХПН, есть особо стоящие — злокачественные нефриты. Они начинаются остро и в течение нескольких месяцев (6−12мес.) ведут к развитию почечной недостаточности и гибели.

Сначала разберем, что же происходит в почках при появлении иммунных комплексов? И сделаем это на примере острого гломерулонефрита. Он чаще развивается в ответ на стрептококковый антиген, поэтому его так иногда и называют острый постстрептококковый гломерулонефрит. Иммунный комплекс появляется в почках уже к 6−10 дню после стрептококковой инфекции, а максимальное его количество — на 10−20 день.

Комплекс антиген-антитело активизирует систему комплемента, кининов, свертывающуюся систему.

С этого момента начинаются лавинообразные изменения в почках. Так называемый мембранный атакующий комплекс комплемента (С7,8,9), образующийся после активации комплемента, вызывает лизис клеток клубочков и повреждает базальную мембрану с образованием в ней «трещин» .

Активизированные хемотаксические фрагменты комплемента (С3а и С5,6,7) притягивают моноциты, нейтрофилы, тромбоциты. Иммунный комплекс и комплемент активизируют нейтрофилы и моноциты и они начинают поглощать в несколько раз больше О2. В результате этого образуются свободные кислородные радикалы — токсические метаболиты — тоже повреждающие базальную мембрану и клетки клубочка как непосредственно, так и через активацию лейкоцитарных литических ферментов. Базальная мембрана повреждается также некоторыми простагландинами и лейкотриенами (метаболиты арахидоновой кислоты, освобождающееся из мембран лейкоцитов и клеток клубочка в основном под влиянием свободных радикалов).

Кинины, вызывая контракцию эндотелиальных клеток, обнажают базальную мембрану и увеличивают ее проницаемость. И, наконец, проницаемость базальной мембраны значительно нарастает под влиянием фактора, активирующего тромбоциты (ТАФ), который освобождается из тучных клеток, нейтрофилов и моноцитов под влиянием антител.

Итак, в ответ на появление в клубочке иммунного комплекса и в ответ на повреждение структур клубочка разворачивается воспалительный процесс.

Повреждение базальной мембраны и повышение ее проницаемости способствует протеинурии и гематурии.

Устремляющиеся сюда тромбоциты, для временного прикрытия поврежденных участков эндотелия капилляров и стимуляции пролиферации эндотелиальных клеток, в тоже время будут способствовать тромбообразованию. Все это нарушает микроциркуляцию, развивается гипоксия, что усугубляет повреждение. В ответ на повреждение базальной мембраны и присутствие иммунного комплекса начинают свою естественную реакцию подоциты и мезангиоциты, которые участвуют в поглощении иммунных комплексов и синтезе вещества для восстановления базальной мембраны.

При благоприятном течении острый воспалительный процесс заканчивается репарацией клубочковых структур и выздоровлением. Но так процесс развивается не всегда.

В случае злокачественного нефрита, когда антитела действуют против базальной мембраны: она вздувается, появляются очаговые разрывы, через которые в капсулу свободно проникают эритроциты, фибриноген, а также моноциты, которые обладают тканевым тромбопластином, т. е. способствуют выпадению нитей фибрина в капсуле Шумлянского. Фибрин, наряду с тромбоцитами, лейкотриеном С4, является мощным стимулом пролиферации клеток, выстилающих капсулу Шумлянского. Так формируются полулуния, которые сдавливают клубочек, что быстро приводит к его гибели.

Другие изменения в клубочках дают повод предполагать, что течение нефрита будет хроническим.