Нарушения функций почек
Общие сведения
Патологическая физиология почек изучает механизмы нарушения их многообразных функций, которые принципиально разделяются на две большие группы: связанные с мочеобразованием и не связанные с ним. К функциям, не связанным напрямую с образованием мочи, относятся важнейшие инкреторные и метаболические процессы. Почки синтезируют эритропоэтин, стимулирующий кроветворение в костном мозге, вырабатывают ренин и киназы, регулирующие артериальное давление и систему гемостаза, а также играют ключевую роль в метаболизме витамина D и поддержании баланса кальция и фосфора. Нарушения мочеобразовательной функции затрагивают три основных этапа формирования мочи: клубочковую фильтрацию, канальцевую реабсорбцию (обратное всасывание) и канальцевую секрецию.
Нарушения клубочковой фильтрации
Клубочковая фильтрация представляет собой физический процесс пассивного переноса безбелковой жидкости из гломерулярных капилляров в полость капсулы Боумена-Шумлянского. Этот процесс протекает в мальпигиевых тельцах корковых нефронов, где в физиологических условиях фильтруется около 20 процентов объема плазмы крови, проходящей через почки. Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) выступает главным критерием способности почек очищать кровь от токсичных метаболитов. Процесс очищения напрямую зависит от гидродинамического давления крови в капиллярах клубочка, гидростатического давления первичной мочи в капсуле и общей эффективной площади фильтрационной поверхности.
Снижение скорости клубочковой фильтрации возникает вследствие необратимой гибели нефронов, хирургического удаления почки или выраженного спазма почечных артериол. Угнетение фильтрационной способности неизбежно ведет к задержке выведения продуктов азотистого обмена, представляющих собой эндогенные токсины (шлаки). В кровеносном русле стремительно возрастает концентрация остаточного азота, мочевины и мочевой кислоты. Особую опасность представляет накопление свободного аммиака, который является мощным нейротоксином. Развивается тяжелый синдром аутоинтоксикации — уремия (поступление компонентов мочи в кровь), закономерным исходом которой без заместительной почечной терапии становится фатальная уремическая кома.
Патология клубочкового фильтра: протеинурия и гематурия
Проницаемость почечного фильтра в норме строго ограничена. Фильтр легко пропускает малые незаряженные молекулы и воду, но задерживает крупные белки и форменные элементы крови. Это обеспечивается не только анатомическим строением эндотелия и подоцитов, но и выраженным отрицательным электрическим зарядом базальной мембраны, который создается полимерными цепями гликозаминогликанов и сиалогликопротеинов.
Утрата или снижение отрицательного заряда базальной мембраны приводит к развитию селективной клубочковой протеинурии. В этом случае в мочу начинают проникать низкомолекулярные фракции белков (преимущественно альбумины). Селективная протеинурия часто носит функциональный (обратимый) характер и может быть спровоцирована мощным выбросом катехоламинов (адреналина и норадреналина) на фоне психоэмоционального стресса, тяжелой физической нагрузкой, сильным переохлаждением, а также выраженной потерей жидкости. У детей грудного и младшего возраста выведение белка с мочой может быть следствием избыточного поступления белков с пищей (ввиду функциональной незрелости почек) или длительного нахождения в вертикальном положении (ортостатическая протеинурия). При устранении провоцирующего фактора функциональная протеинурия проходит самостоятельно.
Грубое органическое повреждение структуры клубочковой мембраны (характерное для гломерулонефритов различной этиологии) вызывает неселективную клубочковую протеинурию. В данном случае почки теряют способность удерживать крупномолекулярные белки, и суточная потеря белка с мочой может достигать колоссальных значений — до 120 граммов. Массивная потеря белка приводит к тяжелой гипопротеинемии, падению онкотического давления крови и развитию генерализованных отеков. К неселективной протеинурии также приводят тяжелая недостаточность кровообращения, тиреотоксикоз, обширные ожоги, отравления, кишечная непроходимость и желтуха. Следует отличать истинную протеинурию от ложной, при которой белки появляются в моче вследствие воспалительного экссудата и десквамации (слущивания) эпителия при инфекциях нижних мочевыводящих путей, когда сама функция почечных клубочков не нарушена.
Разрушение стенок гломерулярных капилляров сопровождается развитием гематурии — попаданием эритроцитов в первичную мочу. Проходя через систему канальцев в условиях измененной осмолярности, эритроциты частично разрушаются (гемолизируются), утрачивают гемоглобин и определяются в мочевом осадке в виде так называемых эритроцитарных «теней» (выщелоченные эритроциты). Гематурия является ведущим симптомом острых и хронических очаговых нефритов и гломерулонефритов. Внепочечная гематурия может быть обусловлена кровотечениями из опухолей, травмами мочевого пузыря или воспалением слизистой оболочки мочеточников.
Нарушения канальцевой реабсорбции (тубулопатии)
В почечных канальцах осуществляется процесс возврата (реабсорбции) в кровоток воды, глюкозы, аминокислот и электролитов. Патологии этого процесса (тубулопатии) по происхождению делятся на наследственные и приобретенные.
Наследственные тубулопатии возникают вследствие генетических мутаций, приводящих к дефициту или структурным аномалиям ионных каналов, ферментов и мембранных переносчиков. Семейный гипофосфатемический витамин-D-резистентный рахит обусловлен первичной неспособностью проксимальных канальцев реабсорбировать фосфаты из-за их патологической гиперчувствительности к паратгормону. Заболевание вызывает массивную фосфатурию, выраженное снижение фосфатов в плазме крови при нормальном или незначительно сниженном уровне кальция, а также гиперкальциурию. Системный дефицит фосфора приводит к тяжелой деминерализации скелета (развитию рахита у детей и остеомаляции у взрослых), при этом патология абсолютно резистентна к классической терапии препаратами витамина D (эргокальциферолом). Наследственная остеодистрофия (псевдогипопаратиреоз) имитирует клиническую картину дефицита паратгормона (гипокальциемия и гиперфосфатемия). Однако патогенез заключается в генетической нечувствительности рецепторов почечных канальцев к паратгормону, в связи с чем введение экзогенного гормона не стимулирует выведение фосфатов. Специфические транспортные дефекты приводят к развитию изолированных тубулопатий: наследственной аминоацидурии (дефицит натрий-аминокислотных симпортеров), цистинурии и глицинурии, которые неизбежно осложняются образованием конкрементов и тяжелой мочекаменной болезнью.
Генерализованные поражения транспортных систем ведут к комбинированным тубулопатиям. К ним относится глюкофосфатный диабет и наиболее тяжелая форма — синдром Фанкони. При синдроме Фанкони полностью утрачивается способность канальцев реабсорбировать глюкозу, фосфаты, гидрокарбонаты и аминокислоты. Тотальная потеря гидрокарбонатного буфера неминуемо провоцирует тяжелейший метаболический ацидоз, сопровождающийся гипокалиемией и прогрессирующим истощением организма.
Приобретенные тубулопатии чаще всего имеют эндокринную, ишемическую или токсическую этиологию. Недостаточная продукция антидиуретического гормона (вазопрессина) или блокада экспрессии аквапоринов-2 (водных каналов) в собирательных трубках приводит к развитию почечного несахарного диабета. Организм теряет способность концентрировать мочу, что проявляется полиурией (выделением колоссальных объемов мочи с крайне низкой плотностью). Избыточная продукция альдостерона или ангиотензина II, напротив, вызывает патологическую гиперактивность натриевых каналов, задержку жидкости и тяжелую гипертензию. Ишемическое повреждение (шок, кровопотеря) или воздействие нефротоксичных ядов (солей тяжелых металлов — ртути, свинца, урана) угнетает тканевое дыхание в нефроцитах и полностью блокирует синтез АТФ. Это останавливает работу натрий-калиевой АТФазы базолатеральной мембраны. Поскольку транспорт подавляющего большинства веществ (глюкозы, аминокислот) осуществляется посредством вторично-активного натрий-зависимого симпорта, блокада натриевого насоса вызывает паралич всех процессов реабсорбции, формируя острую клиническую картину, аналогичную синдрому Фанкони. Экстраренальная (внепочечная) аминоацидурия также может развиваться при системной гипоксии, тяжелом голодании и авитаминозах группы В, когда в крови избыточно накапливаются аминокислоты из-за усиленного распада тканевых белков.
Локализация канальцевых поражений и концентрирующая функция
Клинико-лабораторная картина тесно связана с топографией повреждения нефрона. Поражение проксимальных канальцев коркового вещества сопровождается развитием селективной канальцевой протеинурии. В отличие от клубочковой протеинурии, здесь фильтр цел, однако канальцы не способны реабсорбировать физиологически отфильтрованные низкомолекулярные белки. При некрозе и деструкции самих эпителиальных клеток канальцев в мочу попадают высокомолекулярные внутриклеточные белки, формируя неселективную канальцевую протеинурию с появлением в осадке гиалиновых, зернистых и эпителиальных цилиндров.
Поражение структур мозгового вещества (петли Генле и собирательных трубок) критически нарушает процессы факультативной гормонально-зависимой реабсорбции воды и механизмы противоточного умножения. Развивается изостенурия — состояние, при котором относительная плотность выделяемой мочи строго фиксирована на уровне плотности безбелковой плазмы (около 1010) и совершенно не меняется в ответ на водную нагрузку или обезвоживание организма. При полном выпадении концентрирующей функции формируется гипостенурия — стойкое выделение мочи с патологически низкой относительной плотностью.
Нарушения канальцевой секреции
В почках активно протекают процессы секреции (направленного транспорта веществ из крови в просвет канальца), необходимые для выведения токсинов и поддержания кислотно-основного баланса (секреция ионов водорода H+). Нарушения этих механизмов классифицируются на проксимальные и дистальные.
Повреждение эпителия проксимальных канальцев блокирует сложные внутриклеточные ферментативные процессы ацидогенеза и аммониогенеза. Это приводит к резкому снижению выработки аммиака и прекращению секреции ионов водорода в обмен на реабсорбируемый натрий. Накопление протонов в крови вызывает проксимальный канальцевый ацидоз. Повреждение собирательных трубок нарушает механизмы дистальной секреции ионов водорода (которая в норме происходит в обмен на ионы натрия и калия). Это состояние классифицируется как дистальный канальцевый ацидоз.
Специфические дефекты секреторных переносчиков для органических кислот приводят к неспособности почек выделять мочевую кислоту, что вызывает ее накопление в крови и тканях, инициируя развитие почечной формы подагры. Тяжелое поражение канальцевого аппарата (тубулоинтерстициальный синдром) блокирует экскрецию многих фармакологических препаратов (антибиотиков, красителей, препаратов йода). Лекарственные средства, которые в норме должны быстро элиминироваться с мочой, задерживаются в организме, достигая токсических концентраций, и могут трансформироваться в печени в еще более агрессивные ядовитые метаболиты, вызывая полиорганную недостаточность.
См. также
Нефрология Патологическая физиология Нарушения кислотно-основного равновесия Эндокринная система Уремия