Система выделения

Глава 8

1. У больного сахарным диабетом концентрация глюкозы в крови 15 ммоль/л. Как и почему изменится суточный объем первичной и вторичной мочи?

ОТВЕТ. Объем первичной мочи не изменится, т.к. не изменилось эффективное фильтрационное давление в капсуле Шумлянского-Боумена. Объем вторичной мочи возрастет, вследствие уменьшения реабсорбции воды в дистальном отделе нефрона, поскольку часть глюкозы не реабсорбируется. Глюкоза, являясь осмотически активным веществом, препятствует реабсорбции воды – она следует за глюкозой.

2. На рис. 82 представлен почечный клубочек, где, в частности, показано, что диаметр афферентной артериолы значительно больше такового эфферентной артериолы. Объясните происхождение этого различия.

Рис. 82. Почечный клубочек

ОТВЕТ. В процессе биологической эволюциифункциональная нагрузка на эфферентную артериолу была значительно меньше, т.к. 20% плазмы крови, проходящей через почечный клубочек, фильтруется в виде первичной мочи и, естественно, уменьшенное количество крови, проходящее через выносящую артериолу, создает меньшее давление на ее стенки. Известно, что любая структура формируется и совершенствуется под влиянием функциональной нагрузки.

3. С целью снижения АД у пациента врач назначил каптоприл – препарат, блокирующий действие ангиотензин-превращающего фактора (АПФ, ангиотензиназа). Объясните физиологический механизм реализации гипотензивного эффекта.

ОТВЕТ. Ангиотензиназа превращает слабо активный ангиотензин 1 в активный ангиотензин II, который обладает сильным сосудосуживающим действием (повышает общее периферическое сопротивление), а также стимулирует выработку надпочечниками альдостерона, усиливающего реабсорбцию натрия в почках, что сопровождается увеличением объема циркулирующей крови. Оба эффекта ведут к повышению АД, поэтому блокада действия ангиотензиназа предупреждает подъем АД.

4. В норме в первичной моче очень мало белков. Объясните, с чем это связано.

ОТВЕТ. Фильтрации крупномолекулярных белков препятствует маленький размер пор фильтрующей мембраны почечных клубочков (около 8 нм). Минимальный диаметр молекул альбумина примерно 6 нм. Однако, прохождению и этих молекул через фильтр препятствует отрицательный заряд выстилки пор. Молекулы альбумина, как и большинства белков плазмы крови, имеют отрицательный заряд (частицы с одноименными зарядами отталкиваются друг от друга).

5. На рисунке 83 представлена упрощенная схема нефрона. P_x – концентрация вещества в плазме крови, C_x – почечный клиренс, U_x – концентрация вещества в моче, V – диурез (кол-во конечной мочи в единицу времени)

Рис. 83 Упрощенная схема нефрона

1). Что называют почечным клиренсом? 2). Чему равен почечный клиренс для вещества Х, если P_x = 20 мг/100мл, V= 1 мл/мин, U_x = 25 мг/мл? 3). Какими свойствами обладают вещества, используемые в клинике для определения скорости клубочковой фильтрации?

ОТВЕТ. 1). Клиренс – количество плазмы крови, которое при прохождении через почки полностью освобождается от данного вещества в единицу времени. 2). Клиренс вещества Х (С_х) можно рассчитать по формуле:

_.

3). Вещества, которые только фильтруются, но не реабсорбируются и не секретируются. Клиренс таких веществ (инулин, креатинин) равен СКФ.

6. С целью определения почечного кровотока в клинике используют вещество, которое свободно фильтруется в почечном клубочке, а остальная его часть секретируется в канальцы и не реабсорбируется. Таким свойствами обладает парааминогиппуровая кислота (ПАГ). 1). Рассчитайте почечный клиренс для ПАГ (С_ПАГ), если ее концентрация в крови пациента (P_ПАГ) = 1мг/100мл, а в моче (U_ПАГ) = 6 мг/мл; диурез (V) = 1 мл/мин. 2). Рассчитайте кровоток через почку при показателе гематокрита 45.

ОТВЕТ. 1).

2) В данном случае, 600 мл/мин - это почечный плазмоток. Плазма – жидкая часть крови. При показателе гематокрита 45, на долю плазмы приходится 55%. Отсюда, кровоток через почку равен

7. У больного имеется нефротический синдром, главным признаком которого служит значительная протеинурия (выделение белка с мочой). При поражении какого отдела нефрона это может произойти?

ОТВЕТ. При поражении клубочков. В норме через клубочковый фильтр проходит лишь незначительное количество самых мелких белков, причем они полностью реабсорбируются в проксимальном канальце, поэтому выраженная протеинурия возможна только при нарушении клубочковой фильтрации.

8. Почка участвует в регуляции ряда показателей внутренней среды организма. Нарисуйте схему, показывающую процессы регуляции осмолярности, объема внеклеточной жидкости и АД с помощью АДГ.

ОТВЕТ. Рис. 84.

Рис. 84. Регуляция осмоляльности, объема жидкости и АД с помощью почек и АДГ: СОЯ — супраоптическое ядро; ПВЯ — паравентрикулярное ядро; ——» — прямая связь; ------> — обратная связь

9. У больного после операции на гипоталамо-гипофизарной области резко повысилось количество суточной мочи, столь же резко снизилась ее концентрация и возникла постоянная жажда. С чем могут быть связаны эти симптомы? Какие препараты могут помочь данному больному?

ОТВЕТ. У больного признаки дефицита АДГ ¾ гормона, усиливающего реабсорбцию воды в почках, что ведет к уменьшению диуреза и повышению концентрации мочи в норме. К такому состоянию привела перенесенная операция, так как АДГ вырабатывается в гипоталамусе и хранится в нейрогипофизе. Больному могут помочь аналоги АДГ.

10. При обследовании почек у больного выявлен сниженный клиренс парааминогиппуровой кислоты (ПАГ) ¾ вещества, полностью удаляемого из крови при первом же прохождении через почки. Какое нарушение почечной функции может привести к снижению клиренса ПАГ? Обоснуйте ответ.

ОТВЕТ. Уменьшение почечного плазмотока (и кровотока), что возможно при поражении почечных сосудов. Известно, что клиренс равен объему плазмы крови, который полностью очищается от данного вещества за единицу времени (например, за минуту). Для веществ, которые подобно ПАГ практически полностью удаляются почками из крови при первом же прохождении, этот объем равен плазмотоку через почки. Показатель гематокрита позволяет оценить кровоток через почку.

11. Известно, что клиренс вещества А = 40%, а клиренс вещества Б=98%. Какое из этих веществ и почему можно использовать для измерения почечного кровотока?

ОТВЕТ. Вещество Б. Почечный клиренс это объем плазмы, очищенный почкой от вещества за единицу времени. Клиренс 98% означает, что от вещества Б плазма крови почти полностью очищается при однократном прохождении крови через почки, и следовательно, клиренс этого вещества равен почечному плазмотоку (если известен гематокритный показатель, легко рассчитать и кровоток).

12. У путешественника в пустыне закончились запасы воды. Он не смог их восполнить, и в течение нескольких дней был лишен возможности утолять жажду. Проведенный в больнице анализ мочи выявил повышение удельного веса и уменьшение объема суточного диуреза. Дайте объяснение изложенным фактам.

ОТВЕТ. Потеря жидкости организмом без ее восполнения сопровождается снижением объема внеклеточной жидкости и увеличением ее осмотического давления. Это ведет к увеличению выброса антидиуретического гормона (АДГ) из нейрогипофиза. АДГ способствует реабсорбции воды в дистальном отделе нефронов. В результате выделяется мало мочи высокой концентрации.

13. Почки участвуют в регуляции рН внутренней среды организма. Одним из механизмов является выведение Н₂СО₃, образующейся в клетках почки. Представьте этот механизм в виде рисунка.

ОТВЕТ. Рис. 85.

Рис. 85. Один из механизмов поддержания постоянства рН внутренней среды организма с помощью почек

14. У пациента, предъявляющего жалобы на частое обильное мочеиспускание и жажду, проведенный анализ мочи выявил снижение удельного веса, а также повышение объема су­точного диуреза. Содержание глюкозы в плазме крови было нормальным и составило 4,4 ммоль/л. Дайте обоснование наиболее вероятной причины повышенного диуреза и жажды?

ОТВЕТ. Вероятно, у больного несахарный диабет – состояние, связанное с отсутствием или резким уменьшением выработки АДГ. Это сопровождается выделением большого количества слабо концентрированной мочи, снижением объема внеклеточной жидкости, увеличением ее осмотического давления, что сопровождается рефлекторной и непосредственной стимуляцией центра жажды в гипоталамусе.

15. Осмотическое давление плазмы крови относительно постоянно. Как можно объяснить сохранение постоянства осмотического давления при 1) обильном потреблении воды, 2) ограничении воды.

ОТВЕТ. 1) Увеличением объема жидкости, выводимой почками. Сниженное вначале осмотическое давление и увеличенный объем крови ведут к уменьшению выработки АДГ. В результате реабсорция воды в почках снижается – больше воды выводится из организма, и восстанавливается нормальное осмотическое давление. Кроме того, сразу после питья часть воды переходит в интерстиций, но потом снова возвращается в кровь и выводится почками. 2) Изменения противоположные: внеклеточная жидкость переходит в кровь, выработка АДГ возрастает, реабсорбция воды усиливается, осмотическое давление восстанавливается.

16. При несахарном диабете человек за сутки выделяет 15 и более литров гипотонической мочи и выпивает вследствие возникающей жажды такое же количество воды. Почему возникают эти изменения? Объясните механизм.

ОТВЕТ: Это связано со снижением выработки АДГ, что ведет к уменьшению реабсорбции воды в дистальном отделе нефрона, к резкому усилению диуреза и уменьшению объема внеклеточной жидкости. Последнее сопровождается повышением осмотического давления крови, что стимулирует центр жажды в гипоталамусе.

17. Важным показателем почечной функции является скорость клубочковой фильтрации (СКФ). Как и почему изменится СКФ при: 1) сужении приносящей артериолы; 2) раздражении почечного симпатического нерва; 3) увеличении системного АД; 4) сужении выносящей артериолы.

ОТВЕТ: 1) и 2) СКФ уменьшится, механизм также одинаков (снижается фильтрационное давление из-за сужения приносящей артериолы. 3). СКФ не изменится или увеличится несущественно, т.к. увеличение системного АД мало влияет на кровообращение в почке. 4). СКФ возрастет, т.к. увеличится давление в капиллярах клубочка.

18. Глюкоза в норме не появляется в моче, т.к. она свободно фильтруется, а затем полностью реабсорбируется в проксимальных канальцах (рис. 86). Объясните, 1) почему при концентрации в крови выше 230мг% глюкоза начинает выделяться с мочой? 2) Как называют минимальную концентрацию вещества, при которой это происходит?

Рис. 86. Зависимость фильтрации (1) и реабсорбции (2) глюкозы от ее концентрации в плазме крови при постоянной скорости клубочковой фильтрации (СКФ) (100 мл/мин).

ОТВЕТ. 1). Глюкоза относится к так называемым «пороговым веществам», которые в норме в моче не появляются. Она реабсорбируется полностью в проксимальных канальцах путем вторично активного транспорта. Далее по ходу нефрона транспортных механизмов для реабсорбции глюкозы нет. При высоких концентрациях глюкозы в крови, когда не хватает белков-переносчиков для всех молекул глюкозы, попавших в первичную мочу, глюкоза появляется в моче. 2) Пороговой. В данном случае это около 230 мг%.

19. Глюкоза в норме не появляется в моче, т.к. она фильтруется и полностью реабсорбируется в проксимальных канальцах. Выделение глюкозы начинается при некоторой пороговой концентрации ее в крови (рис. 87). Дайте характеристику представленных на этом рисунке зависимостей.

Рис.. 87. Зависимость 1) фильтрации, 2) реабсорбции и 3) экскреции глюкозы от ее концентрации в плазме крови (при постоянной СКФ, равной 100 мл/мин).

ОТВЕТ. Эти кривые показывают, что 1) фильтрация глюкозы пропорциональна ее концентрации в крови – чем больше концентрация, тем больше фильтрация; 2) реабсорбция глюкозы возрастает до концентраций ее в крови 230мг% (10,5 мМ), при дальнейшем повышении ее концентрации реабсорбция не возрастает (превышение возможности реабсорбции глюкозы), и избыток глюкозы начинает выводиться с мочой; 3) экскреция только начинается при концентрации глюкозы в крови 230мг%, а при концентрации 260мг% и выше экскретируемая фракция глюкозы прямопропорциональна ее концентрации в крови.

20. У пациента нарушение функции гипоталамо-гипофизарной области мозга сопровождается увеличенным выбросом антидиуретического гормона (синдром неадекватной секреции АДГ). Опишите возможные последствия этого синдрома и объясните их механизм.

ОТВЕТ. Избыток АДГ задерживает большое количество воды в организме (выделение мочи резко уменьшается), в результате развиваются гипонатриемия, снижение осмотического давления внеклеточной жидкости, увеличение количества внутриклеточной жидкости (отек клеток), снижение онкотического давления плазмы крови, тканевые отеки.

21. У животного в условиях хронического эксперимента была сформирована гипофункция коры надпочечников, в частности, их клубочковой зоны. Как при этом изменится реабсорбция натрия в канальцах нефрона?

ОТВЕТ. Уменьшится, т.к. клубочковая зона надпочечников является источником минералкортикоида альдостерона, который увеличивает реабсорбцию натрия (и секрецию калия) в дистальном отделе нефрона.

22. При биохимическом анализе крови у пациента выявлена гипергликемия. Концентрация глюкозы была 12 ммоль/л. Врач попросил пациента сдать мочу на анализ, т.к.полагал, что такой уровень глюкозы в крови должен сопровождаться глюкозурией. Обоснуйте заключение врача.

ОТВЕТ. Максимальная концентрация глюкозы в крови, при которой скорость ее фильтрации в почечном клубочке и скорость реабсорбции в проксимальном канальце нефрона равны, составляет около 10 ммоль/л. Выше этой концентрации почка не в состоянии реабсорбировать всю глюкозу – она начинает выводиться из организма (порог выведения), поэтому развивается глюкозурия. Заключение врача подтвердилось.

23. Основное количество воды из организма выводится почками. Назовите все органы, участвующие в выделении воды из организма, и укажите объем воды, который выводится каждым органом в сутки.

ОТВЕТ. Почки – 1,5 л; кожа и легкие – 0,5 л; кишечник (с калом) – 0,1 л. Все показатели вариабельны.

24. Главную роль в регуляции выделения воды из организма почкой играют гормоны. Одним из них является АДГ. 1). Расшифруйте это название и 2) укажите место выработки АДГ. 3). Объясните механизм его действия.

ОТВЕТ. 1)Антидиуретический гормон; 2) вырабатывается в супраоптическом и, частично, в паравентрикулярном ядрах гипоталамуса; 3) увеличивает проницаемость конечных отделов дистальных извитых канальцев и собирательных трубок и переход жидкости из них в интерстиций почки и кровь. Если много воды в организме, АДГ вырабатывается меньше, проницаемость канальцев тоже уменьшается, воды выводится из организма больше. Если мало воды в организме, происходят противоположные процессы.

25. Самым сильным диуретиком является натрийуретический гормон. Укажите место его выработки, объясните механизмы действия.

ОТВЕТ. Вырабатывается в предсердиях (больше в правом), увеличивает фильтрацию в почечных клубочках за счет расширения их сосудов, а также снижает реабсорбцию Na⁺ в дистальном извитом канальце, увеличивая выведение с мочой натрия, а с ним и воды,

26. Альдостерон играет важную роль в поддержании на оптимальном уровне воды и минеральных веществ. Укажите место выработки альдостерона и механизм его действия.

ОТВЕТ. Вырабатывается в корковом веществе надпочечников, снижает реабсорбцию Na⁺ в дистальном отделе нефрона, задерживая выведение из организма Na⁺, а значит, по закону осмоса, и воды. При избытке воды и натрия альдостерона вырабатывается меньше, Na⁺ и воды выводится больше.

27. Почки играют важную роль в регуляции АД. Назовите основные механизмы этой регуляции, дайте соответствующие пояснения.

ОТВЕТ. 1).За счет изменения выведения количества воды из организма, что осуществляется с помощью АДГ, натрийуретического гормона. 2). С помощью ренин-ангиотензин-альдостероновой системы.

28. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (РААС) участвует в регуляции системного АД. Опишите механизм.

ОТВЕТ. При снижении АД в почках увеличивается секреция ренина, который активирует ангиотензиноген крови. Получается малоактивный пептид ангиотензин I. Последний пол влиянием ангиотензиназы (АПФ – ангиотензин превращающий фактор) превращается в активную форму. Ангиотензин II – это самое сильное (из известных) сосудосуживающее вещество. При нарушении кровоснабжения почки ренина вырабатывается очень много (организм это оценивает как системное падение АД) развивается тяжелая болезнь – гипертония.

29. Почки участвуют в регуляции ряда показателей организма. Перечислите основные из них.

ОТВЕТ. АД, ионный состав плазмы крови, кислотно-основное состояние.

30. У здорового новорожденного ребенка частота мочеиспусканий достигает 15-20 раз в сутки. Удельная плотность мочи при этом низкая (1,004 - 1,008). 1). Какие механизмы у новорожденного еще не сформированы? 2). С чем это связано?

ОТВЕТ: 1). Механизмы концентрирования мочи. 2). С недостаточностью синтеза АДГ и меньшей чувствительностью канальцев к АДГ.

31. У ребенка 5 лет выявлено повышенное содержание глюкозы в моче. Несколько повторных анализов подтвердили этот результат, причем содержание глюкозы в крови во всех анализах крови было нормальным. Какой отдел нефрона поражен? Обоснуйте ответ.

ОТВЕТ. Проксимальный отдел нефрона. Глюкоза свободно фильтруется в клубочках, но в норме полностью реабсорбируется в проксимальных канальцах, поэтому при нормальном содержании глюкозы в крови в моче она может появиться только при нарушении механизмов ее реабсорбции.