Почки располагаются в поясничной области забрюшинно (от XII грудного до III поясничного позвонка). Правая почка находится ниже, чем левая. Размер почки взрослого составляет около 11х6х3 см, масса 120-170 г. У новорожденных верхний полюс почек находится на уровне нижнего края XI грудного позвонка, к двум годам достигая положения, наблюдаемого у взрослых. Размеры почек у детей увеличиваются соответственно возрасту и массе тела. На продольном разрезе почек различают внешний корковый и внутренний мозговой слои (рис. 1.1).
Кровеносная система. Кровоснабжение почки осуществляется почечной артерией, через которую в почки поступает до 1 л крови в минуту и до 1500 л в сутки, т.е. в условиях покоя почечный кровоток составляет 20-25% от объема сердечного выброса. В воротах почки артерия делится на междолевые артерии, которые проходят между пирамидами мозгового слоя, и на границе коры и мозгового вещества переходят в дуговые артерии, располагающиеся параллельно поверхности почки . От них в кору отходят междольковые артерии, дающие начало множественным приводящим (афферентным) артериолам, каждая из которых снабжает кровью капиллярные петли клубочка. От капиллярного клубочка отток крови осуществляется отводящей (эфферентной) артериолой, которая при выходе из клубочка распадается на перитубулярные капилляры, снабжающие кровью канальцы.
На границе коркового и мозгового слоев (юкстамедуллярные нефроны) от эфферентных артериол отходят прямые артериолы, которые глубоко проникают в мозговой слой и возвращаются обратно. Нисходящие и восходящие прямые сосуды являются сосудистым компонентом медуллярной противоточно-поворотной множительной системы. Венозная система повторяет ход артериальных сосудов. Кровоснабжение коркового слоя более выражено (составляет 90%), чем наружной (6-8%) и внутренней (1-2%) зон мозгового слоя. Почка имеет ряд собственных регулирующих систем, позволяющий поддержать постоянный почечный кровоток при больших колебаниях артериального давления (от 70 до 220 мм рт.ст.) Эта способность к ауторегуляции обеспечивается деятельностью юкстагломерулярного аппарата (ЮГА).
Нефрон
Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, состоящий из сосудистого клубочка, его капсулы (почечное тельце) и системы канальцев, ведущих в собирательные трубки (рис.1.3). Последние морфологически не относятся к нефрону.
В каждой почке человека имеется около 1 млн. нефронов, с возрастом их количество постепенно уменьшается. Клубочки расположены в корковом слое почки, из них 1/10-1/15 часть находятся на границе с мозговым слоем и называются юкстамедуллярными. Они имеют длинные петли Генле, углубляющиеся в мозговое вещество и способствующие более эффективной концентрации первичной мочи. У детей грудного возраста клубочки имеют малый диаметр и их общая фильтрующая поверхность значительно меньше, чем у взрослых.
Строение почечного клубочка
Клубочек покрыт висцеральным эпителием (подоцитами), который у сосудистого полюса клубочка переходит в париетальный эпителий капсулы Боумена. Боуменово (мочевое) пространство непосредственно переходит в просвет проксимального извитого канальца. Кровь поступает в сосудистый полюс клубочка через афферентную (приносящую) артериолу и, после прохождения по петлям капилляров клубочка, покидает его по эфферентной (выносящей) артериоле, имеющей меньший просвет. Сжатие выносящей артериолы увеличивает гидростатическое давление в клубочке, что способствует фильтрации. Внутри клубочка афферентная артериола подразделяется на несколько ветвей, которые в свою очередь дают начало капиллярам нескольких долек (рис. 1.4 А). В клубочке имеется около 50 капиллярных петель, между которыми были найдены анастомозы, позволяющие функционировать клубочку как «диализирующая система». Стенка капилляра клубочка представляет собой тройной фильтр, включающий фенестрированный эндотелий, гломерулярную базальную мембрану и щелевые диафрагмы между ножками подоцитов (рис.1.4 Б).
Прохождение молекул через фильтрационный барьер зависит от их размера и электрического заряда. Вещества с молекулярным весом >50.000 Да почти не фильтруются. Из-за отрицательного заряда в нормальных структурах клубочкового барьера анионы задерживаются в большей степени, чем катионы. Эндотелиальные клетки имеют поры или фенестры диаметром около 70 нм. Поры окружены гликопротеидами, имеющими отрицательный заряд, представляют своеобразное сито, через которые происходит ультрафильтрация плазмы, но задерживаются форменные элементы крови. Гломерулярная базальная мембрана (ГБМ) представляет непрерывный барьер между кровью и полостью капсулы, и у взрослого человека имеет толщину 300-390 нм (у детей тоньше – 150-250 нм) (рис. 1.5). ГБМ так же содержит большое количество отрицательно заряженных гликопротеидов. Она состоит из трех слоев: а) lamina rara externa; б) lamina densa и в) lamina rara interna. Важной структурной частью ГБМ является коллаген IV типа . У детей с наследственным нефритом, клинически проявляющимся гематурией, выявляются мутации коллагена IV типа. Патология ГБМ (синдром Альпорта и др) устанавливается электронно-микроскопическим исследованием биоптата почек (рис. 1.5). В настоящее время чаще используются генетические методы.
Рисунок 1.5. Стенка капилляра клубочка – гломерулярный фильтр (J.C.Jennet 1995). Снизу расположен фенестрированный эндотелий, над ним – ГБМ, на которой отчетливо видны регулярно расположенные ножки подоцитов (электронная микроскопия)
Висцеральные эпителиальные клетки клубочка, подоциты, поддерживают архитектуру клубочка, препятствуют прохождению белка в мочевое пространство, а также синтезируют ГБМ. От тела подоцитов отходят длинные первичные отростки (трабекулы), концы которых имеют «ножки», прикрепленные к ГБМ. Малые отростки (педикулы) отходят от больших почти перпендикулярно и закрывают собой свободное от больших отростков пространство капилляра . Между соседними ножками подоцитов натянута фильтрационная мембрана – щелевая диафрагма, которая в последние десятилетия представляет собой предмет многочисленных исследований . Щелевые диафрагмы состоят из белка нефрина, который тесно связан в структурном и функциональном отношениях со множеством других белковых молекул: подоцином, СД2АР, альфа-актинином-4 и др.
В составе клубочка определяются мезангиальные клетки, основная функция которых – обеспечение механической фиксации капиллярных петель. Мезангиальные клетки обладают сократительной способностью, влияя на клубочковый кровоток, а также обладают фагоцитарной активностью (рис. 1.4-Б).
Почечные канальцы
Первичная моча попадает в проксимальные почечные канальцы и подвергается там качественным и количественным изменениям за счет секреции и реабсорбции веществ. Проксимальные канальцы – самый длинный сегмент нефрона, в начале он сильно изогнут, а при переходе в петлю Генле выпрямляется. Клетки проксимального канальца (продолжение париетального эпителия капсулы клубочка) цилиндрической формы, со стороны просвета покрыты микроворсинками («щеточная кайма»). Здесь происходит активная реабсорбция многих веществ (глюкозы, аминокислот, ионов натрия, калия, кальция и фосфатов). В проксимальные канальцы поступает примерно 180 л клубочкового ультрафильтрата, а 65-80% воды и натрия реабсорбируется обратно. Таким образом, в результате этого значительно уменьшается объем первичной мочи без изменения ее концентрации.
Петля Генле. Прямая часть проксимального канальца, переходит в нисходящее колено петли Генле. Форма эпителиальных клеток становится менее вытянутой, уменьшается число микроворсинок. Восходящий отдел петли имеет тонкую и толстую части и заканчивается в плотном пятне. Основной ионный переносчик этих клеток – NKCC2 ингибируется фуросемидом.
Юкстагломерулярный аппарат (ЮГА) включает 3 типа клеток: клетки дистального канальцевого эпителия на примыкающей к клубочку стороне (плотное пятно), экстрагломеруллярные мезангиальные клетки и гранулярные клетки в стенках афферентных артериол, продуцирующие ренин.
Дистальный каналец. За плотным пятном (macula densa) начинается дистальный каналец, переходящий в собирательную трубку. В дистальных канальцах всасывается около 5% Na первичной мочи. Переносчик ингибируется диуретиками из группы тиазидов.
Собирательные трубки содержат два типа клеток: основные («светлые») и вставочные («темные»). По мере перехода кортикального отдела трубки в медуллярный уменьшается число вставочных клеток. Основные клетки содержат натриевые каналы, работа которых ингибируется диуретиками – амилоридом, триамтереном. Во вставочных клетках нет Na+/K+-АТФазы, но содержатся Н+-АТФаза. В них осуществляется секреция Н+ и реабсорбция Сl—. Таким образом, в собирательных трубках осуществляется конечный этап обратного всасывания NaCl перед выходом мочи из почек.
Интерстициальные клетки почек. В корковом слое почек интерстиций выражен слабо, тогда как в мозговом слое он более заметен. Корковое вещество почек содержит два типа интерстициальных клеток – фагоцитирующие и фибробластоподобные. Фибробластоподобные интерстициальные клетки продуцируют эритропоэтин. В мозговом веществе почек имеется три типа клеток. В цитоплазме клеток одного из этих типов содержатся мелкие липидные клетки, служащие исходным материалом для синтеза простагландинов.
АНАТОМИЯ ПОЧЕК И МОЧЕВЫВОДЯЩИХ ПУТЕЙ
1
Почки располагаются в поясничной области забрюшинно (от XII грудного до III поясничного позвонка). Правая почка находится ниже, чем левая. Размер почки взрослого составляет около 11х6х3 см, масса 120-170 г. У новорожденных верхний полюс почек находится на уровне нижнего края XI грудного позвонка, к двум годам достигая положения, наблюдаемого у взрослых. Размеры почек у детей увеличиваются соответственно возрасту и массе тела. Почки покрыты плотной фиброзной капсулой. Жировая капсула отсутствует у новорожденных и появляется к 3-5 годам жизни. В синусе, расположенном на внутренней поверхности почек, находятся лоханка, сосуды и нервные сплетения. Из ворот почки (вход в синус) выходит почечная ножка, состоящая из мочеточника, вены и артерии. На продольном разрезе почек различают внешний корковый и внутренний мозговой слои (рис. 1).
Рисунок 1. Анатомия почек (8).
Почки располагаются забрюшинно между XII грудным и III поясничным позвонками. Мозговое вещество почки состоит из 8-18 медуллярных пирамид конической формы, основание которых располагается вдоль кортикомедуллярного соединения, а вершина формирует почечный сосочек. Корковое вещество серо-красного цвета располагается на внешней стороне почечных пирамид и спускается между ними в виде бертиниевых колонок. Доля почки состоит из почечной пирамиды и прилегающего к ней коркового вещества. Из ворот почки выходит почечная ножка, состоящая из мочеточника, вены и артерии.
Кровеносная система. Кровоснабжение почки осуществляется почечной артерией, через которую в почки поступает до 1 л крови в минуту и до 1500 л в сутки, т.е. в условиях покоя почечный кровоток составляет 20-25% от объема сердечного выброса. В воротах почки артерия делится на междолевые артерии, которые проходят между пирамидами мозгового слоя, и на границе коры и мозгового вещества переходят в дуговые артерии, располагающиеся параллельно поверхности почки (рис. 2). От них в кору отходят междольковые артерии, дающие начало множественным приводящим (афферентным) артериолам, каждая из которых снабжает кровью капиллярные петли клубочка. От капиллярного клубочка отток крови осуществляется отводящей (эфферентной) артериолой, которая при выходе из клубочка распадается на перитубулярные капилляры, снабжающие кровью канальцы.
Рисунок 2. Кровоснабжение почки (8).
На границе коркового и мозгового слоев (юкстамедуллярные нефроны) от эфферентных артериол отходят прямые артериолы, которые глубоко проникают в мозговой слой и возвращаются обратно. Нисходящие и восходящие прямые сосуды являются сосудистым компонентом медуллярной противоточно-поворотной множительной системы (стр. 16). Венозная система повторяет ход артериальных сосудов (перитубулярные венулы, междольковые, дуговые и почечные вены). В почках существуют две относительно независимые системы кровообращения: кортикальная и юкстамедуллярная. Кровоснабжение коркового слоя более выражено (составляет 90%), чем наружной (6-8%) и внутренней (1-2%) зон мозгового слоя. В некоторых случаях основная масса крови может циркулировать в юкстамедуллярной зоне, что происходит благодаря наличию многочисленных анастомозов. Такой сброс крови ведет к ишемии коркового слоя вплоть до его некроза и называется шунтом Труета. Почка имеет ряд собственных регулирующих систем, позволяющий поддержать постоянный почечный кровоток при больших колебаниях артериального давления (от 70 до 220 мм рт.ст.) Эта способность к ауторегуляции обеспечивается деятельностью юкстагломерулярного аппарата (ЮГА).
Лимфатическая система. Лимфатические сосуды проходят вдоль междольковых, дуговых и междолевых кровеносных сосудов, а также под фибринозной капсулой почек. Диаметр лимфатических капилляров больше диаметра сосудистых капилляров. Лимфатическая сеть с анастомозами имеется вокруг капсул Боумена и канальцев, их нет в гломерулах. Лимфатическая система выполняет функцию дренажа, помогает в прохождении веществ в кровь, реабсорбируемых канальцами.
Иннервация почек осуществляется симпатическими и парасимпатическими волокнами из почечного сплетения. Почечное сплетение образуется ветвями, отходящими от трех нижних грудных и двух верхних поясничных сегментов спинного мозга, от солнечного сплетения и от поясничного симпатического ствола. Нервные пучки проникают в корковое и мозговое вещество, иннервируют кровеносные сосуды и ЮГА, в меньшей степени остальную ткань. Функции почек регулируюся α- и β- адренорецепторами. Имеется тесная связь между действием адренергических медиаторов, выделяемых почечными нервами, с простагландинами и выбросом вазопрессина.
Мочевыводящие пути. Почечная лоханка мочеточника разделяется на 2-3 большие чашечки, каждая из которых состоит из2-3 малых чашечек. В каждую малую чашечку открывается почечный сосочек. Мочеточник выходит из почки забрюшинно и попадает в таз спереди от крестцово-подвздошного сустава и далее – в мочевой пузырь. Мочеточник проходит в подслизистом слое мочевого пузыря примерно 2 см и только потом открывается в его полость. У детей раннего возраста подслизистый отдел мочеточника относительно короток и имеет более прямой угол впадения в мочевой пузырь, что может быть причиной обратного заброса мочи из пузыря в мочеточник (пузырно-мочеточниковый рефлюкс). Движение мочи по мочеточнику происходит за счет его перистальтики. Имеется три анатомических сужения по длине мочеточника, в которых, к примеру, могут застревать камни. Уростаз вследствие врожденных аномалий или камнеобразования в мочевыводящих путях часто способствует развитию инфекций мочевой системы.
Развитие мочевыделительной системы. Внутриутробно почки и половая система развиваются из одного и того же участка средней части мезодермы. У эмбриона первым формируется пронефрос, расположенный в шейной области, затем – мезонефрос, расположенный существенно ниже; последним, уже в области таза, образуется метанефрос. Про- и мезонефрос в ходе дальнейшего развития плода рассасываются и в построении почечной ткани участия не принимают. Основой почки служит метанефрос, который у плода начинается функционировать во второй половине внутриутробного развития. Плод заглатывает амниотическую жидкость, переваривает ее и экскретирует в амниотическую полость мочу, но продукты его жизнедеятельности
устраняются плацентой, а затем выводятся почками матери.
НЕФРОН
Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, состоящий из сосудистого клубочка, его капсулы (почечное тельце) и системы канальцев, ведущих в собирательные трубки (рис.3). Последние морфологически не относятся к нефрону.
Рисунок 3. Схема строения нефрона (8).
В каждой почке человека имеется около 1 млн. нефронов, с возрастом их количество постепенно уменьшается. Клубочки расположены в корковом слое почки, из них 1/10-1/15 часть находятся на границе с мозговым слоем и называются юкстамедуллярными. Они имеют длинные петли Генле, углубляющиеся в мозговое вещество и способствующие более эффективной концентрации первичной мочи. У детей грудного возраста клубочки имеют малый диаметр и их общая фильтрующая поверхность значительно меньше, чем у взрослых.
Строение почечного клубочка
Клубочек покрыт висцеральным эпителием (подоцитами), который у сосудистого полюса клубочка переходит в париетальный эпителий капсулы Боумена. Боуменово (мочевое) пространство непосредственно переходит в просвет проксимального извитого канальца. Кровь поступает в сосудистый полюс клубочка через афферентную (приносящую) артериолу и, после прохождения по петлям капилляров клубочка, покидает его по эфферентной (выносящей) артериоле, имеющей меньший просвет. Сжатие выносящей артериолы увеличивает гидростатическое давление в клубочке, что способствует фильтрации. Внутри клубочка афферентная артериола подразделяется на несколько ветвей, которые в свою очередь дают начало капиллярам нескольких долек (рис. 4А). В клубочке имеется около 50 капиллярных петель, между которыми были найдены анастомозы, позволяющие функционировать клубочку как «диализирующая система». Стенка капилляра клубочка представляет собой тройной фильтр, включающий фенестрированный эндотелий, гломерулярную базальную мембрану и щелевые диафрагмы между ножками подоцитов (рис.4Б).
А Б
Рисунок 4. Строение клубочка (9).
А – клубочек, АА – афферентная артериола (электронная микроскопия).
Б – схема строения капиллярной петли клубочка.
Прохождение молекул через фильтрационный барьер зависит от их размера и электрического заряда. Вещества с молекулярным весом >50.000 Да почти не фильтруются. Из-за отрицательного заряда в нормальных структурах клубочкового барьера анионы задерживаются в большей степени, чем катионы. Эндотелиальные клетки имеют поры или фенестры диаметром около 70 нм. Поры окружены гликопротеидами, имеющими отрицательный заряд, представляют своеобразное сито, через которые происходит ультрафильтрация плазмы, но задерживаются форменные элементы крови.
Гломерулярная базальная мембрана (ГБМ) представляет непрерывный барьер между кровью и полостью капсулы, и у взрослого человека имеет толщину 300-390 нм (у детей тоньше – 150-250 нм) (рис. 5). ГБМ так же содержит большое количество отрицательно заряженных гликопротеидов. Она состоит из трех слоев: а) lamina rara externa; б) lamina densa и в) lamina rara interna. Важной структурной частью ГБМ является коллаген IV типа. У детей с наследственным нефритом, клинически проявляющимся гематурией, выявляются мутации коллагена IV типа. Патология ГБМ устанавливается электронно-микроскопическим исследованием биоптата почек.
Снизу расположен фенестрированный эндотелий, над ним – ГБМ, на которой отчетливо видны регулярно расположенные ножки подоцитов (электронная микроскопия).
Висцеральные эпителиальные клетки клубочка
, подоциты, поддерживают архитектуру клубочка, препятствуют прохождению белка в мочевое пространство, а также синтезируют ГБМ. Это высокоспециализированные клетки мезенхимального происхождения. От тела подоцитов отходят длинные первичные отростки (трабекулы), концы которых имеют «ножки», прикрепленные к ГБМ. Малые отростки (педикулы) отходят от больших почти перпендикулярно и закрывают собой свободное от больших отростков пространство капилляра (рис. 6А). Между соседними ножками подоцитов натянута фильтрационная мембрана – щелевая диафрагма, которая в последние десятилетия представляет собой предмет многочисленных исследований (рис. 6Б).
А Б
Рисунок 6.Строение подоцита (9).
А – ножки подоцитов полностью покрывают ГБМ (электронная микроскопия).
Б – схема фильтрационного барьера.
Щелевые диафрагмы состоят из белка нефрина, который тесно связан в структурном и функциональном отношениях со множеством других белковых молекул: подоцином, СД2АР, альфа-актинином-4 и др. В настоящее время установлены мутации генов, кодирующих белки подоцитов. Например, дефекта гена NРНS1 приводит к отсутствию нефрина, что имеет место при врожденном нефротическом синдроме финского типа. Повреждения подоцитов вследствие воздействия вирусных инфекций, токсинов, иммунологических факторов, а также генетических мутаций могут привести к протеинурии и развитию нефротического синдрома, морфологическим эквивалентом которого независимо от причины является расплавление ножек подоцитов. Наиболее частым вариантом нефротического синдрома у детей является идиопатический нефротический синдром с минимальными изменениями.
В состав клубочка входят так же мезангиальные клетки, основная функция которых – обеспечение механической фиксации капиллярных петель. Мезангиальные клетки обладают сократительной способностью, влияя на клубочковый кровоток, а так же фагоцитарной активностью (Рис. 4Б).
Почечные канальцы
Первичная моча попадает в проксимальные почечные канальцы и подвергается там качественным и количественным изменениям за счет секреции и реабсорбции веществ. Проксимальные канальцы –самый длинный сегмент нефрона, в начале он сильно изогнут, а при переходе в петлю Генле выпрямляется. Клетки проксимального канальца (продолжение париетального эпителия капсулы клубочка) цилиндрической формы, со стороны просвета покрыты микроворсинками („щеточная кайма”). Микроворсинки увеличивают рабочую поверхность эпителиальных клеток, обладающих высокой энзиматической активностью. Они содержат много митохондрий, рибосом и лизосом. Здесь происходит активная реабсорбция многих веществ (глюкозы, аминокислот, ионов натрия, калия, кальция и фосфатов). В проксимальные канальцы поступает примерно 180 л клубочкового ультрафильтрата, а 65-80% воды и натрия реабсорбируется обратно. Таким образом, в результате этого значительно уменьшается объем первичной мочи без изменения ее концентрации. Петля Генле. Прямая часть проксимального канальца, переходит в нисходящее колено петли Генле. Форма эпителиальных клеток становится менее вытянутой, уменьшается число микроворсинок. Восходящий отдел петли имеет тонкую и толстую части и заканчивается в плотном пятне. Клетки стенок толстых сегментов петли Генле крупные, содержат много митохондрий, которые генерируют энергию для активного транспорта ионов натрия и хлора. Основной ионный переносчик этих клеток – NKCC2 ингибируется фуросемидом. Юкстагломерулярный аппарат (ЮГА) включает 3 типа клеток: клетки дистального канальцевого эпителия на примыкающей к клубочку стороне (плотное пятно), экстрагломеруллярные мезангиальные клетки и гранулярные клетки в стенках афферентных артериол, продуцирующие ренин. (Рис. 7).
Рисунок 7. Схема строения клубочка (9).
Дистальный каналец. За плотным пятном (macula densa) начинается дистальный каналец, переходящий в собирательную трубку. В дистальных канальцах всасывается около 5% Na первичной мочи. Переносчик ингибируется диуретиками из группы тиазидов. Собирательные трубки имеют три отдела: кортикальный, наружный и внутренний медуллярный. Внутренние медуллярные участки собирательной трубки впадают в сосочковый проток, открывающийся в малую чашечку. Собирательные трубки содержат два типа клеток: основные («светлые») и вставочные («темные»). По мере перехода кортикального отдела трубки в медуллярный уменьшается число вставочных клеток. Основные клетки содержат натриевые каналы, работа которых ингибируется диуретиками амилоридом, триамтереном. Во вставочных клетках нет Na+/K+-АТФазы, но содержатся Н+-АТФаза. В них осуществляется секреция Н+ и реабсорбция Сl—. Таким образом, в собирательных трубках осуществляется конечный этап обратного всасывания NaCl перед выходом мочи из почек.
Интерстициальные клетки почек. В корковом слое почек интерстиций выражен слабо, тогда как в мозговом слое он более заметен. Корковое вещество почек содержит два типа интерстициальных клеток – фагоцитирующие и фибробластоподобные. Фибробластоподобные интерстициальные клетки продуцируют эритропоэтин. В мозговом веществе почек имеется три типа клеток. В цитоплазме клеток одного из этих типов содержатся мелкие липидные клетки, служащие исходным материалом для синтеза простагландинов.
