Будова і функція нефрона: судинний клубочок

Особливості та специфіка функцій нирок пояснюються своєрідністю спеціалізації їх структури. Функціональна морфологія нирок вивчається на різних структурних рівнях - від макромолекулярної і ультраструктурного до органного і системного. Так, гомеостатические функції нирок і їх порушення мають морфологічний субстрат на всіх рівнях структурної організації цього органу. Нижче розглядається своєрідність тонкої структури нефрона, будови судинної, нервової і гормональної систем нирок, що дозволяє зрозуміти особливості функцій нирок і їх порушення при найважливіших ниркових захворюваннях.

Нефрон, що складається з судинного клубочка, його капсули і ниркових канальців (рис. 1), має високу структурно-функціональну спеціалізацію. Ця спеціалізація визначається гістологічними і фізіологічними особливостями кожного складового елементу клубочкової і канальцевої частини нефрона.

У кожній нирці міститься приблизно 1,2-1,3 млн. Клубочків [Gray Н., 1973- Bargmann W., 1978]. Судинний клубочок має близько 50 капілярних петель, між якими знайдені анастомози [Spinelli F., 1974], що дозволяє клубочки функціонувати як «діалізується система». Стінка капіляра є клубочковий фільтр, що складається з епітелію, ендотелію і розташовується між ними базальної мембрани (БМ) (рис. 2).

Епітелій клубочка, або Подоцит, складається з великого клітинного тіла з ядром в його основі, мітохондріями, пластинчастим комплексом, ендоплазматичної мережею, фібрилярні структурами та іншими включеннями. Будова подоцітов і їх взаємини з капілярами добре вивчені останнім часом за допомогою растрового електронного мікрофона [Buss Н., 1970 Miyoshi М. et al., 1971- Skaaring P., Kjaergnard J., 1974 Spinelli F., 1974]. Показано, що великі відростки подоцитів відходять з перинуклеарной зони-вони нагадують «подушки», що охоплюють значну поверхню капіляра. Малі відростки, або педікуламі, відходять від великих майже перпендикулярно, переплітаються між собою і закривають весь вільний від великих відростків простір капіляра (рис. 3, 4). Педікуламі тісно прилягають один до одного, межпедікулярное простір становить 25-30 нм [Latta Н., 1970].

Подоціти пов`язані між собою пучковими структурами - peculiar junction »[Kuhn К, Reale S., 1975], що утворюються з інінмолемми. Фібрилярні структури особливо чітко ні ряжени між малими відростками подоцитів, де вони обра¬-тит так звану щілинну діафрагму - slit diaphragma

Подоціти пов`язані між собою пучковими структурами - "peculiar junction" [Kuhn К., Reale S., 1975], що утворюються з плазмолеми. Фібрилярні структури особливо чітко виряджаючи між малими відростками подоцитів, де вони утворюють так звану щілинну діафрагму - slit diaphragma (див. Рис. 3), якій відводиться велика роль в гломерулярної фільтрації. Щілинна діафрагма, маючи філаментарное будова (товщина 6 нм, довжина 11 нм), утворює своєрідну решітку, або систему пір фільтрації, діаметр яких у людини 5-12 нм [Rodewald R. et al., 1974 Schneeberger E. et al., 1975]. Зовні щілинна діафрагма покрита гликокаликсом, т. Е. Сіалопротеіновим шаром цітолемми подоцітамі, всередині вона межує з lamina rara externa БМ капіляра (рис. 5).

Функцію фільтрації здійснює не тільки щілинна діафрагма, а й міофіламенти цитоплазми подоцітов [Accinni et al., 1975- Trenchev P. et al., 1976], за допомогою яких відбувається їх скорочення. Так, «субмикроскопические насоси» перекачують ультрафильтрат плазми в порожнину капсули клубочка. Тієї ж функції транспорту первинної сечі служить і система мікротрубочок подоцітов [Latta Н. 1970 Tyson G., 1977]. З подоцітамі пов`язана не тільки функція фільтрації, але і продукція речовини БМ [Dechenue Ch. et al., 1975]. У цистернах гранулярних ендоплазматичної мережі цих клітин знаходять матеріал, аналогічний речовини базальної мембрани, що підтверджується авторадіографіческімі міткою [Romen W. et al., 1976].

Зміни подоцітов найчастіше бувають вторинними і зазвичай спостерігаються при протеїнурії, нефротичному синдромі (НС). Вони знаходять своє вираження в гіперплазії фібрилярних структур клітини, зникнення Педікул, вакуолизации цитоплазми і порушень щілинний діафрагми. Ці зміни пов`язані як з первинним пошкодженням базальної мембрани, так і з самої протеїнурією [Сєров В. В., Купріянова Л. А., 1972]. Ініціальні і типові зміни подоцитів у вигляді зникнення їх відростків характерні лише для липоидного нефроза, який добре відтворюється в експерименті за допомогою амінонуклеозіда [Rodewald R., Karnovsky М., 1974 Seiler М. et al., 1977].

ендотеліальні клітини капілярів клубочка мають пори розміром до 100-150 нм (див. рис. 2) і забезпечені спеціальною діафрагмою [Rhodin J., 1962- Thoenes W., 1965- Spinelli F., 1974]. Пори займають близько 30% ендотеліальної вистилки, покритої гликокаликсом. Пори розглядають як основний шлях ультрафільтрації, але допускають і трансендотеліальний шлях, мінующій пори- на користь цього припущення говорить висока піноцітозная активність гломерулярного ендотелію. Крім ультрафільтрації, ендотелій гломерулярних капілярів бере участь в утворенні речовини БМ [Walker F., 1973].

Зміни ендотелію капілярів клубочка різноманітні: набухання, вакуолізація, некробіоз, проліферація і десквамація, однак переважають деструктивно-проліферативні зміни, такі характерні для гломерулонефриту (ГН).

базальна мембрана клубочкової капілярів, в утворенні якої беруть участь не тільки подоціти і ендотелій [Asworth С. et al., I960], але і мезангіальної клітини [Bencosme S., Morrin P., 1967], має товщину 250-400 нм і в електронному мікроскопі виглядає трехслойной- центральний щільний шар (lamina densa) оточений більш тонкими шарами з зовнішньої (lamina rara externa) і внутрішньої (lamina rara interna) сторони (див. рис. 3). Власне БМ служить lamina densa, що складається з філаментів білка, подібного колагену, глікопротеїнів і ліпопротеїнів [Merker Н., 1965 Kefalides N., Winzler R., 1966- Geyer G. et al., 1970 Misra R., Berman L. , 1972] - зовнішній і внутрішній шари, що містять мукосубстанціі, є по суті гликокаликсом подоцітов і ендотелію [Geyer G. et al., 1970]. Філаменти lamina densa товщиною 1,2-2,5 нм входять в «рухливі» з`єднання з молекулами оточуючих їх речовин і утворюють тиксотропний гель [Menefee М., Muller С., 1967]. Не дивно, що речовина мембрани витрачається на здійснення функції фільтраціі- БМ повністю оновлює свою структуру протягом року [Walker F., 1973].

З присутністю в щільній платівці коллагеноподобних филаментов пов`язана гіпотеза про порах фільтрації в базальноїмембрані. Показано, що середній радіус пор мембрани дорівнює 2,9 ± 1 нм і визначається відстанню між нормально розташованими і незміненими филаментами коллагеноподобного білка [Gekle D., Merker Н., 1966]. При падінні гідростатичного тиску в капілярах клубочків первісна «упаковка» коллагеноподобних филаментов в БМ змінюється, що веде до збільшення розміру пір фільтрації [Ryan G., Karnovsky М., 1975].

Припускають, що при нормальному кровотоку пори базальної мембрани гломерулярного фільтра досить великі і можуть пропускати молекули альбуміну, IgG, каталази, але проникнення цих речовин обмежена високою швидкістю фільтрації. Фільтрація обмежена також додатковим бар`єром гликопротеинов (гликокаликс) між мембраною і ендотелієм, причому цей бар`єр в умовах порушеної гломерулярной гемодинаміки пошкоджується.

Для пояснення механізму протеїнурії при пошкодженні базальної мембрани велике значення мали методи із застосуванням маркерів, в яких враховано електричний заряд молекул [Chang R. et al., 1975- Rennke H. et al., 1977J. Дослідники прийшли до висновку, що для підтримки нормальної фільтрації велике значення має негативний заряд стінки капілярів клубочків.

Завдяки негативному заряду БМ і глікокаліксовой оболонки, що покриває подоціти, від стінки капіляра відштовхуються білкові молекули плазми, які при фізіологічних значеннях pH мають негативний заряд. Білки плазми тому не проходять далі субендотеліального шару БМ, але для тих молекул, які пройшли її, останнім бар`єром є щілинна діафрагма. Ініціальний моментами у виникненні протеїнурії служать вогнищеві дефекти гломерулярной БМ (мікроперфорації, осередкове оголення подоцітов). Через такі осередкові дефекти білки виходять в порожнину капсули, що в свою чергу змінює початковий заряд стінки капіляра, знімає частину негативного заряду. Це призводить до посилення фільтрації білків через гломерулярний фільтр і появі протеїнурії [Arisz L. et al., 1977].

Зміни БМ клубочка характеризуються її потовщенням, гомогенізацією, розпушення і фібрилярні. Потовщення БМ зустрічається при багатьох захворюваннях з протеїнурією. При цьому спостерігаються збільшення проміжків між филаментами мембрани і деполимеризация цементуючого речовини, з чим пов`язують підвищену порозность мембрани для білків плазми крові. Крім того, до потовщення БМ гломерул ведуть мембранозная трансформація (по J. Churg), в основі якої лежить надлишкова продукція речовини БМ подоцітамі, і мезангіальних интерпозиция (по М. Arakawa, P. Kimmelstiel), представлена «виселенням» відростків мезангиоцитов на периферію капілярних петель, відшаровується ендотелій від БМ.

При багатьох захворюваннях з протеїнурією, крім потовщення мембрани, методом електронної мікроскопії виявляються різні відкладення (депозити) в мембрані або в безпосередній близькості від неї. При цьому кожному відкладенню тієї чи іншої хімічної природи (імунні комплекси, амілоїд, гиалин) відповідає своя ультраструктура. Найбільш часто в БМ виявляються депозити імунних комплексів, що веде не тільки до глибоких змін самої мембрани, але і до деструкції подоцітов, гіперплазії ендотеліальних і мезангіальних клітин.

Капілярні петлі пов`язує один з одним і підвішує на зразок брижі до Гломерулярний полюсу сполучна тканина клубочка, або мезангий, структура якого підпорядкована в основному функції фільтрації. За допомогою електронного мікроскопа і методів гистохимии внесено багато нового в старі уявлення про волокнистих структурах і клітинах мезангия. Показані гистохимические особливості основної речовини мезангия, що наближають його до фібромуціну фібрил, здатних сприймати срібло, і клітин мезангия, що відрізняються ультраструктурной організацією від ендотелію, фібробластів і гладеньком`язового волокна.

У мезангіальних клітинах, або мезангиоцитов, добре виряджаючи пластинчастий комплекс, гранулярна ендоплазматична сітка, в них багато дрібних мітохондрій, рибосом. Цитоплазма клітин багата основними і кислими білками, тірозіном, триптофан і гистидином, полісахариди, РНК, глікогеном. Своєрідність ультраструктури і багатство пластичного матеріалу пояснюють високі секреторні і гіперпластичні потенції мезангіальних клітин [Layton J., 1963].

Мезангиоцитов здатні реагувати на ті чи інші пошкодження гломерулярного фільтра продукцією речовини БМ [Bencosme S., Morrin P., 1967- Striker G. et al., 1973], в чому проявляється репаративная реакція щодо основного компонента гломерулярного фільтра. Гіпертрофія і гіперплазія мезангіальних клітин ведуть до розширення мезангіума, до його інтерпозиції [Arakawa М., Kimmelstiel Р., 1969], коли відростки клітин, оточені мембраноподобная речовиною, або самі клітини виселяються на периферію клубочка, що викликає потовщення і склероз стінки капіляра, а в разі прориву ендотеліальної вистилки - облітерація його просвіту. З інтерпозицією мезангия пов`язаний розвиток гломерулосклероза при багатьох гломерулопатіях (ГН, діабетичний і печінковий гломерулосклероз і т. Д.).

Мезангіальні клітини як один з компонентів юкстагломерулярного апарату (ПІВДНЯ) [Ушкалов А. Ф., Вихерт А. М., 1972- Зуфара К. А., 1975- Rouiller С., Orci L., 1971] здатні в певних умовах до інкреції реніну [Cantin М. et al., 1977]. Ця функція служать, мабуть, взаємини відростків мезангиоцитов з елементами гломерулярного фільтра: певна кількість відростків перфорує ендотелій клубочкової капілярів, проникає в їх просвіт і має безпосередні контакти з кров`ю [Huhn Н. et al., 1962].

Крім секреторною (синтез коллагеноподобного речовини базальної мембрани) і инкреторной (синтез реніну) функцій, мезангиоцитов виконують і фагоцитарну функцію [Latta H., Maunsbach А., 1962- Atkins R. et al., 1975- Elema J. et al., 1976 ] - «очищення» клубочка, його сполучної тканини. Вважають, що мезангиоцитов здатні до скорочення, яке підпорядковане фільтраційної функції. Це припущення грунтується на тому, що в цитоплазмі мезангіальних клітин знайдені фібрили, що володіють актиновой і міозіновой активністю [Becker С., 1972- Scheinmann J. et al., 1976].

капсула клубочка представлена БМ і епітелієм. мембрана, триваюча в головний відділ канальців, складається з ретикулярних волокон. Тонкі колагенові волокна закріплюють клубочок в інтерстиції [Andrews Р., Porter К., 1974]. епітеліальні клітини фіксовані на базальноїмембрані за допомогою филаментов, що містять актомиозин [Zimmermann Н., Boseck S., 1972- Unsicker К., Krich В., 1975]. На цій підставі епітелій капсули розглядають як різновид міоепітелія, змінює обсяг капсули, що служить функції фільтрації. Епітелій має кубічну форму, але у функціональному відношенні близький до епітелію головного відділу канальців [Hanker J. et al., 1975] - в області полюса клубочка епітелій капсули переходить в подоціти.

клінічна нефрологія

під ред. Е.М. Тареева

Поділитися в соц мережах: