Печень является самым крупным железистым органом, при удалении или резком повреждении которого наступает смерть человека.
Основные функции печени:
1) синтез и секреция желчи;
2) участие в обмене углеводов, жиров и белков (синтез аминокислот, мочевины, мочевой и гиппуровой кислот и т. д.);
3) образование фибриногена;
4) образование протромбина;
5) образование гепарина;
6) участие в регуляции общего объема крови;
7) барьерная функция;
8) кроветворение у плода;
9) депонирование ионов железа и меди;
10) образование витамина А из каротина.
Недостаточность функций печени в организме проявляется в нарушении обмена веществ, расстройстве желчеобразования, понижении барьерной функции печени, изменении состава и свойств крови, изменении функции нервной системы, нарушении водного обмена.
Недостаточность печени
Среди большого количества этиологических факторов, которые приводят к недостаточности функций печени, наиболее важное значение принадлежит факторам, вызывающим воспалительный процесс в печени – гепатит.
Часто недостаточность функции печени возникает на почве длительного нарушения режима питания (употребление жирной пищи, спиртных напитков, недостаток в пище белков). Завершающим этапом развития хронического гепатита обычно является цирроз печени. Гистологически цирроз характеризуется дегенеративными изменениями печеночных клеток при одновременной их атипичной регенерации и сильным разрастанием соединительной ткани, в результате чего наступает или образование рубцов, или диффузное сморщивание печени.
Расстройства функции печени могут быть вторичного характера, например, при нарушении общего кровообращения, нарушении желчевыделения, общем амилоидозе.
Нарушение барьерной функции печени
Недостаточность функций печени характеризуется также нарушением ее барьерной функции.
Ацетилирование. Этот процесс происходит при помощи коэнзима А с участием АТФ. При этом наряду с нетоксическими соединениями могут образовываться и некоторые токсические продукты. После ацетилирования в печени сульфаниламиды становятся менее растворимыми и легче осаждаются в мочевых путях, что может привести к кровотечению и анурии.
Окисление. При недостаточности функций печени этот процесс, как и ацетилирование, понижен. Не происходит окисления аминогрупп при помощи аминооксидаз до альдегидов и соответствующих кислот. Так нарушается превращение сантонина в оксисантонин, атофана в оксиатофан, этилового спирта через ацетальдегиды до уксусной кислоты.
Метилирование. При недостаточности функций печени, в частности, резко изменяется образование адреналина, креатина, метилникотинамида из метильных групп, донаторами которых являются метионин, холин, бетаин.
Образование парных соединений. Образование таких соединений с глюкуроновой кислотой, гликоколом, цистином и серной кислотой часто бывает понижено.
Нарушение желчеобразования и желчевыделения
В организме человека в среднем за сутки образуется 500 – 700 мл желчи. В печеночных клетках большая часть желчных кислот связывается с гликоколом или таурином, образуя соответственно гликохолевые (80 %) и таурохолевые (20 %) кислоты. В таком виде они поступают в желчь. При циррозе, гепатите, голодании, недостаточном поступлении метионина и цистеина в организм процесс образования парных желчных кислот ослабляется и тогда в желчи увеличивается количество свободных желчных кислот.
Процесс образования желчных пигментов в основном происходит в клетках ретикулоэндотелиальной системы из гемоглобина разрушенных эритроцитов. Освобожденный из этих клеток так называемый непрямой билирубин с током крови переносится к клеткам печени, где он конъюгирует с двумя молекулами глюкуроновой кислоты и превращается в прямой билирубин и выделяется с желчью в просвет кишечника.
Ослабление или полное прекращение поступления желчи в двенадцатиперстную кишку значительно изменяет содержание в моче и кале уробилина и стеркобилина, что может служить важным показателем для характеристики состояния печени.
Задержка выделения желчи может возникать в результате закупорки протоков продуктами воспаления, камнем или вследствие сдавления опухолью, а также при функциональных расстройствах в виде нарушения сокращения мышц желчного пузыря, протоков и сфинктера Одди. Раздражение парасимпатических волокон приводит к сокращению сфинктера и прекращению выделения желчи из желчного пузыря. Аналогичный эффект наблюдается при раздражении симпатического отдела вегетативной нервной системы и торможении блуждающего нерва. Механизм данного явления заключается в том, что желчный пузырь расслабляется, давление в нем падает и выход желчи задерживается.
При действии некоторых веществ (яичный желток, жиры, пептон, сернокислая магнезия) происходит ускорение выделения желчи. Большинство этих веществ оказывает влияние на образование желчи, но в основном они действуют на давление в желчных ходах или на расслабление сфинктера Одди. Одним из важных проявлений желчеотделения и желчеобразования служит желтуха.
ЛЕКЦИЯ № 15. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ПОЧЕК
Причины, вызывающие нарушения функций почек:
1) расстройства нервной и эндокринной регуляции функций почек;
2) нарушение кровоснабжения почек (атеросклероз, шоковые состояния);
3) инфекционные заболевания почек (пиелонефрит, очаговые нефриты);
4) аутоаллергические повреждения почек (диффузный гломерулонефрит);
5) нарушение оттока мочи (образование камней, сдавление мочеточников и пр.);
6) поражения почек при тяжело протекающих инфекционных заболеваниях и интоксикациях (сепсис, холера, отравление солями тяжелых металлов);
7) врожденная аномалия почек (гипоплазия, поликистоз);
8) наследственный дефект ферментативных систем канальцев (синдром Фанкони и др.).
Нарушение диуреза
За сутки у взрослых людей количество выделяемой мочи (суточный диурез) составляет около 1,5 л (от 1 до 2 л).
Уменьшение суточного количества мочи называется олигурией, а полное прекращение мочеотделения – анурией. Увеличенное образование мочи называется полиурией.
Возбуждение корковых клеток обычно приводит к полиурии, а их торможение – к олигурии. Описаны случаи полного прекращения мочеотделения у людей, перенесших чрезвычайную психическую травму.
При различных поражениях гипоталамуса и гипофиза (кровоизлияния, опухоли, травмы черепа) диурез может увеличиваться или уменьшаться.
Подавление секреции антидиуретического гормона (АДГ) приводит к выраженной полиурии. Полиурия возникает потому, что при недостаточности АДГ нарушается обратное всасывание воды в дистальных канальцах и собирательных трубках (факультативная реабсорбция).
Может возникнуть болевая анурия. С различных рефлексогенных зон (кожа, кишечник, мочеточники, мочевой пузырь) возможно рефлекторное торможение мочеотделения. Механизм возникновения рефлекторной болевой анурии сложен, участвуют нервные и гуморальные факторы. При болевом раздражении возбуждается симпатическая нервная система, выбрасываются в кровь гормоны – адреналин и АДГ. Под влиянием избытка адреналина повышается тонус почечных артериол, что ведет к падению клубочковой фильтрации. Избыток АДГ способствует более интенсивной реабсорбции в канальцах. В конечном итоге снижается диурез вплоть до анурии.
Помимо адреналина и АДГ, на диурез оказывают влияние и другие гормоны. Увеличение диуреза при гиперфункции щитовидной железы связано с тем, что гормон тироксин усиливает фильтрацию в почечных клубочках. Такое же действие оказывает гидрокортизон – глюкокортикоидный гормон надпочечников. При избытке альдостерона (минералокортикоидный гормон надпочечников) отмечается полиурия. Возникновение ее связано, по-видимому, с торможением секреции АДГ, а также интенсивным выделением калия, вместе с которым теряется вода.
Нарушение фильтрации, реабсорбции и секреции
Ультрафильтрация плазмы с образованием первичной мочи осуществляется в клубочках почек.
Фильтрующая мембрана клубочка состоит из трех слоев: эндотелия капилляров, базальной мембраны и эпителиальных клеток внутренней части капсулы, которые называются подоцитами. Подоциты имеют отростки, плотно упирающиеся в базальную мембрану.
Фильтрующая мембрана клубочка способна пропускать почти все имеющиеся в плазме крови вещества с молекулярным весом ниже 70 000, а также небольшую часть альбуминов.
Фильтрация в клубочках происходит под влиянием фильтрационного давления (ФД).
ФД = 75 – (25 + 10) = 40 мм рт. ст., где 75 мм рт. ст. – гидростатическое давление в капиллярах клубочков, 25 мм рт. ст. – онкотическое давление белков плазмы; 10 мм рт. ст. – внутрипочечное давление. Фильтрационное давление может варьировать в пределах 25 – 50 мм рт. ст. Фильтрации подвергается примерно 20 % плазмы крови, протекающей по капиллярам клубочков (фильтрационная фракция).
Для выявления фильтрационной способности почек пользуются определением показателя очищения. Показателем очищения, или клиренсом (от англ. «to clear» – очищать), называется объем плазмы крови, который полностью освобождается почками от данного вещества за 1 мин. Клиренс определяют по эндогенным веществам (например, эндогенному креатинину) и экзогенным веществам (инулину и др.).
Снижение фильтрации. Уменьшение количества образующейся первичной мочи зависит от ряда внепочечных и почечных факторов:
1) падение артериального давления;
2) сужение почечной артерии и артериол;
3) повышение онкотического давления крови;
4) нарушение оттока мочи;
5) уменьшение количества функционирующих клубочков;
6) повреждения фильтрующей мембраны.
Уменьшение площади фильтрации. У взрослого человека число клубочков в обеих почках превышает 2 млн. Сокращение количества функционирующих клубочков (хронический нефрит, нефросклероз) приводит к значительным ограничениям площади фильтрации и уменьшению образования первичной мочи, что является наиболее частой причиной уремии.
Поверхность фильтрации в клубочках может снижаться в связи с повреждениями фильтрующей мембраны, причинами которых могут быть:
1) утолщение мембраны за счет пролиферации клеток эндотелиального и эпителиального слоев, например, при воспалительных процессах;
2) утолщение базальной мембраны вследствие осаждения на ней противопочечных антител;
в) прорастание фильтрующей мембраны соединительной тканью (склерозирование клубочка).
Увеличение клубочковой фильтрации наблюдается при:
1) повышении тонуса отводящей артериолы;
2) уменьшении тонуса приводящей артериолы;
3) понижении онкотического давления крови.
Спазм выносящей артериолы и увеличение фильтрации отмечаются при введении малых доз адреналина (адреналовая полиурия), в начале развития нефрита и в начальной стадии гипертонической болезни.
Тонус приводящей артериолы может уменьшаться рефлекторно вследствие ограничения циркуляции крови на периферии тела, например, при лихорадке (увеличение диуреза в стадии подъема температуры).
Усиление фильтрации, обусловленное падением онкотического давления, отмечается при обильном введении жидкости или вследствие разжижения крови (во время спадения отеков).
Нарушение канальцевой реабсорбции
Эпителиальные клетки канальцев обладают высокоспециализированными функциями, они содержат различные ферменты, участвующие в активном транспорте веществ из канальцев в кровь (реабсорбция) и из крови в просвет канальцев (секреция). Эти процессы протекают активно с использованием кислорода и расходованием энергии расщепления АТФ.
К наиболее общим механизмам нарушения канальцевой реабсорбции относятся:
1) перенапряжение процессов реабсорбции и истощение ферментных систем вследствие избытка реабсорбируемых веществ в первичной моче;
2) падение активности ферментов канальцевого аппарата (наследственный дефект ферментов или действие ингибиторов);
3) повреждения канальцев (дистрофия, некроз, уменьшение числа функционирующих нефронов) при расстройстве кровоснабжения или заболевании почек.
Реабсорбция глюкозы. Глюкоза проникает в эпителий проксимальных канальцев, подвергаясь процессу фосфорилирования под влиянием фермента гексокиназы. На противоположном конце эпителия, прилегающего к канальцевым капиллярам, фермент фосфатаза дефосфорилирует глюкозу-6-фосфат и глюкоза всасывается в кровь.
При гипергликемиях различного происхождения (панкреатический диабет, алиментарная гипергликемия) через клубочки фильтруется много глюкозы и ферментативные системы не способны обеспечить ее полную реабсорбцию. Глюкоза появляется в моче, возникает глюкозурия.
Глюкозурия может явиться следствием повреждения эпителия канальцев при заболеваниях почек или некоторых отравлениях, например, лизолом, ртутными препаратами.
Реабсорбция белка. В первичной моче содержится до 30 мг альбумина, а всего за сутки фильтруется через клубочки 30 – 50 г белка. В окончательной моче белок практически отсутствует. В нормальных условиях белок полностью реабсорбируется в проксимальном отделе канальцев путем микропиноцитоза, подвергаясь в дальнейшем ферментативному гидролизу.
Появление белка в моче называется протеинурией. Чаще обнаруживается альбуминурия – выделение с мочой альбумина. Временная альбуминурия может встречаться у здоровых людей после напряженной физической работы, при длительных походах («маршевая альбуминурия»). Постоянная протеинурия является признаком заболевания или повреждения почек.
Реабсорбция аминокислот. У взрослых людей выделяется с мочой около 1,1 г свободных аминокислот. Повышенное по сравнению с нормой выделение аминокислот называется аминоацидурией.
Аминоацидурия возникает при наследственном дефекте ферментов, обеспечивающих всасывание аминокислот в почечных канальцах, и при заболеваниях почек, сопровождающихся повреждением канальцевого аппарата. Выделение аминокислот увеличивается также при усиленном распаде белков в организме, например, при больших ожогах и при некоторых заболеваниях печени.
Реабсорбция натрия и хлора. За сутки выделяется с мочой около 10 – 15 г хлористого натрия. Остальное количество всасывается обратно в кровь. Процесс всасывания хлоридов в проксимальных канальцах определяется активным переносом натрия. Снижение реабсорбции натрия приводит к истощению щелочных резервов крови и нарушению водного баланса. Для нормального всасывания натрия в дистальном отделе канальцев необходим гормон альдостерон, который активирует фермент сукцинатдегидрогеназу, участвующую в транспорте натрия через клетку.
Если секреция альдостерона недостаточна или его действие тормозится под влиянием ингибиторов (альдоктан), реабсорбция натрия снижается. При хроническом воспалительном процессе (пиелонефрит) падает чувствительность клеток канальцев к альдостерону; при этом теряется много соли, воды и может наступить обезвоживание.
Наряду с участием альдостерона, в реабсорбции натрия большая роль принадлежит процессам ацидогенеза и аммониогенеза. При нарушении этих процессов почки перестают выполнять весьма ценную физиологическую функцию по поддержанию постоянства рН крови.
Реабсорбция воды и концентрационная способность почек. Из 120 мл фильтрата всасывается обратно за 1 мин около 119 мл воды (96 – 99 %). Из этого количества примерно 85 % воды всасывается в проксимальном отделе канальцев и петле Генле (обязательная реабсорбция), 15 % – в дистальных канальцах и собирательных трубках (факультативная реабсорбция).
Обязательная реабсорбция воды может значительно падать при нарушении всасывания глюкозы или натрия, так как эти вещества, создавая высокое осмотическое давление, увлекают за собой воду, и наступает полиурия. Таков механизм полиурии при сахарном диабете и назначении мочегонных средств, блокирующих ферменты, участвующие в транспорте натрия и хлора.
Факультативная реабсорбция воды подавляется при недостатке АДГ (антидиуретического гормона), так как без него клетки канальцев становятся непроницаемыми для воды. Избыточная секреция АДГ сопровождается олигурией вследствие интенсивного всасывания воды.
Несахарное мочеизнурение встречается как наследственное заболевание, не поддающееся лечению АДГ в связи с отсутствием реакции почечных канальцев на этот гормон.
В здоровых почках осуществляется интенсивная реабсорбция воды из канальцев, благодаря особым механизмам осмотического концентрирования мочи (противоточная система).
У здорового человека удельный вес мочи при обычной диете не ниже 1,016 – 1,020 и колеблется в зависимости от приема пищи и воды в пределах 1,002 – 1,035.
Неспособность почек концентрировать мочу называется гипостенурией. Удельный вес ее при гипостенурии не превышает 1,012 – 1,014 и в течение суток колеблется незначительно. Гипостенурия при относительно достаточной функции клубочков ыедет к развитию ранней стадии хронического нефрита, пиелонефрита.
Грозным признаком является изостенурия, когда удельный вес мочи приближается к удельному весу клубочкового фильтрата (1,010) и остается фиксированным на низкой цифре в разных суточных порциях мочи (монотонный диурез). Изостенурия свидетельствует о нарушении канальцевой реабсорбции воды и солей, о потере способности почек концентрировать и разводить мочу. В результате деструкции или атрофии канальцевого эпителия канальцы превращаются в простые трубки, проводящие клубочковый фильтрат в почечные лоханки. Сочетание изостенурии с олигурией является показателем тяжелой недостаточности функции почек.
Нарушение канальцевой секреции
При заболеваниях почек нарушаются процессы секреции в канальцах и все вещества, выделяемые путем секреции, накапливаются в крови.
Нарушение секреции мочевой кислоты встречается как наследственный дефект. Накопление в крови мочевой кислоты и мочекислых солей приводит к развитию так называемой почечной подагры. Усиленная секреция калия отмечается при избытке гормона альдостерона и при употреблении мочегонных средств, ингибиторов фермента карбоангидразы, содержащегося в эпителии канальцев. Потеря калия (калиевый диабет) приводит к гипокалиемии и тяжелым расстройствам функций.
Избыток паратгормона способствует интенсивной секреции и потере фосфатов (фосфатный диабет), возникают изменения в костной системе, нарушается кислотно-щелочное равновесие в организме.
Почечнокаменная болезнь
Почечнокаменная болезнь является одним из видов нарушения выделения солей почками. Причина этого заболевания изучена недостаточно. Камнеобразованию в почках способствует ряд факторов: нарушение минерального обмена, инфицирование мочевых путей, застой мочи, травмы почек, недостаток в пище витаминов А и D, наследственный дефект обмена веществ (оксалоз).
Камни состоят из фосфатов (кальциевые соли фосфорной кислоты), оксалатов (кальциевые соли щавелевой кислоты), уратов (соли мочевой кислоты) и могут иметь смешанный состав. Встречаются цистиновые камни при наследственном заболевании (цистинурия), сульфаниламидные камни при повышенной концентрации в моче сульфаниламидных препаратов, ксантиновые камни.
Рост камня происходит путем отложения на нем чередующихся концентрических слоев мукополисахаридов и кристаллоидов.
Почечные камни и осадки в моче имеют разнообразную форму и различаются по величине. Они обнаруживаются в виде мелких песчинок или больших образований, заполняющих полость лоханки.
Недостаточность функции почек
Недостаточностью функции почек называется неспособность очищать кровь от продуктов обмена и поддерживать постоянство состава плазмы крови.
Острая недостаточность может возникать при травме почек, шоковых состояниях, закупорке камнем мочевыводящих путей, массивном гемолизе эритроцитов и др.
Хроническая недостаточность характерна для конечной стадии развития ряда прогрессирующих хронических заболеваний почек с переходом в сморщенную почку (хронический диффузный гломерулонефрит, пиелонефрит, склероз сосудов почек).
Основными показателями недостаточности функции почек являются:
1) падение клиренса;
2) азотемия;
3) резкое уменьшение или прекращение выделения мочи (ишурия, анурия);
4) падение удельного веса мочи (гипостенурия);
5) фиксация удельного веса на низких цифрах (1,010 – 1,012) в разных суточных порциях (изостенурия), ацидоз;
6) нарушение электролитного состава плазмы крови (гипонатриемия, гипер– или гипокалиемия, гипокальциемия и др.).
Азотемия. Значительное ограничение поверхности фильтрации при заболеваниях почек сопровождается накоплением в крови конечных продуктов белкового обмена (мочевины, мочевой кислоты, креатинина, аммиака, индикана). Содержание остаточного азота в крови возрастает до 290 – 400 мг, прежде всего за счет увеличения мочевины. Концентрация мочевины в крови поднимается выше верхней границы нормы, а концентрация ее в моче падает. Содержание креатинина в крови достигает 30 – 35 мг.
Нарушение электролитного состава плазмы и кислотно-щелочного равновесия. При острой почечной недостаточности в связи с нарушением фильтрации содержание калия в крови увеличивается с 4 – 5 до 7,5 мэкв/л.
Гиперкалиемия может способствовать внезапной остановке сердца из-за нарушения его возбудимости и проводимости.
Для хронической почечной недостаточности наиболее характерна гипокалиемия вследствие нарушения реабсорбции калия. Потеря натрия и других щелочных катионов (калий, кальций) ведет к ацидозу. Состояние ацидоза при почечной недостаточности обусловлено не только потерей щелочных катионов и бикарбонатов, но и задержкой в крови кислых радикалов вследствие падения фильтрационной способности почек.
Гипертония и анемия почек. У больных с хронической недостаточностью почек развивается стойкая гипертония (200/120 мм рт. ст. и выше), тяжелая анемия с падением числа эритроцитов до 2 000 000 в 1 мм3 и ниже, отмечается токсический лейкоцитоз со сдвигом влево.
Уремия – самоотравление организма, возникающее в результате почечной недостаточности. В связи с задержкой в крови продуктов обмена азота затрудняется их выход из тканей и клеток, возникают повреждения на клеточном уровне вследствие нарушения обменных процессов. Кроме того, глубокие расстройства обмена веществ в клетках (в частности, центральной нервной системы) обусловлены изменением гомеостаза при недостаточности функции почек: изменением водного и электролитного баланса, осмотического давления, кислотно-щелочного равновесия. Уремию рассматривают как клиническое проявление почечной недостаточности.
Для уремии характерны выраженные расстройства функций центральной нервной системы: сильная головная боль, апатия и сонливость, приступы возбуждения и судорог, одышка. Может наступить состояние с потерей сознания (уремическая кома). При уремии резко нарушается кровоснабжение головного мозга вследствие спазма сосудов. Гипоксия и интоксикация дыхательного центра служат причиной возникновения периодического дыхания типа Чейн – Стокса.
В терминальной стадии почечной недостаточности нарушения гомеостаза организма становятся несовместимыми с жизнью. Существуют различные способы борьбы с почечной недостаточностью.
Для освобождения больных от токсических продуктов обмена и нормализации гомеостаза используют искусственную почку (гемодиализ). Основной ее деталью является целлофановая полупроницаемая мембрана в виде трубочек или листов, вмонтированных в камеру. Мембрана не пропускает форменные элементы крови и белки. Кровь больного из артерии или вены протекает по камерам и возвращается в кровеносное русло. Снаружи камеры омываются диализирующим раствором минеральных солей и глюкозы. Меняя состав диализирующей жидкости, можно управлять гемодиализом.
Многократное применение гемодиализа при острых формах почечной недостаточности позволяет выиграть время, в течение которого почечная функция может восстановиться.