Концентрация и разведение мочи
Концентрация и разведение мочи — это почечная способность изменять осмолярность выделяемой мочи в широком диапазоне, сохраняя или выводя воду, так что осмолярность плазмы остается почти постоянной, несмотря на значительные колебания потребления воды. Почка достигает этого, создавая гиперосмотический интерстиций в мозговом веществе, а затем регулируя объем воды, возвращаемой собирательными трубочками в организм, главным образом под контролем антидиуретического гормона.
Definition
Концентрация и разведение мочи относится к регулируемой настройке конечной осмолярности мочи, достигаемой за счет кортикомедуллярного осмотического градиента, генерируемого посредством противоточного умножения в петлях Генле и за счет переменной, гормонально-контролируемой реабсорбции воды вдоль собирательных трубочек.
Scope
Эта область знакомит читателя с тем, как почки млекопитающих производят мочу, которая может быть значительно более концентрированной или значительно более разбавленной, чем плазма. Она охватывает создание осмотического градиента мозгового вещества путем противоточного умножения, сохранение этого градиента vasa recta, вклад рециркуляции мочевины и факторы, определяющие максимальную концентрацию мочи, которая может быть достигнута. Это справочный обзор физиологии, а не клиническое руководство.
Sub-topics
Core questions
- Как устанавливается и поддерживается крутой осмотический градиент в мозговом веществе почки?
- Как почка отделяет выведение воды от выведения растворенных веществ?
- Что устанавливает верхний предел того, насколько концентрированной может стать моча?
- Как антидиуретический гормон переключает почку между режимами концентрации и разведения?
Key concepts
- Кортикомедуллярный осмотический градиент
- Противоточное умножение
- Противоточный обмен vasa recta
- Единичный эффект толстой восходящей части
- Антидиуретический гормон (вазопрессин) и аквапорин-2
- Рециркуляция мочевины
- Клиренс свободной воды
- Максимальная и минимальная осмолярность мочи
Key theories
- Гипотеза противоточного умножения
- Петля Генле действует как противоточный умножитель: активная реабсорбция NaCl из водонепроницаемой толстой восходящей части создает небольшую поперечную осмотическую разницу, которая умножается по длине мозгового вещества в большой аксиальный градиент, который затем используется собирательной трубочкой для концентрации мочи.
Mechanisms
В основе функции лежат два взаимосвязанных процесса. Во-первых, петля Генле создает и поддерживает градиент возрастающей интерстициальной осмолярности от коры к внутреннему мозговому веществу: толстая восходящая часть активно реабсорбирует NaCl, оставаясь непроницаемой для воды, а противоточное расположение нисходящей и восходящей частей умножает этот единичный эффект в крутой аксиальный градиент. Vasa recta сохраняют градиент, действуя как противоточные обменники, а рециркуляция мочевины увеличивает осмолярность внутреннего мозгового вещества. Во-вторых, собирательная трубочка проходит через этот градиент; при наличии антидиуретического гормона водные каналы аквапорина-2 встраиваются в апикальную мембрану, вода осмотически поступает в гиперосмотический интерстиций, и образуется концентрированная моча, тогда как при низких уровнях гормона трубочка остается относительно непроницаемой для воды, и выделяется разбавленная моча.
Clinical relevance
Механизм концентрации и разведения объясняет, как организм поддерживает осмолярность плазмы и водный баланс, а его нарушения лежат в основе нескольких известных моделей дисрегуляции воды, обсуждаемых в клинической физиологии, таких как состояния нарушенного сохранения воды или нарушенного выведения воды. Эта статья описывает физиологию, которую нарушают такие состояния, и не является основой для диагностики или лечения.
Evidence & guidelines
Механизмы, обобщенные здесь, взяты из физиологических обзоров и стандартных учебников, а не из клинических испытаний; основные современные синтезы — это обзорные статьи по механизму концентрации мочи и по почечным аквапоринам.
History
Противоточная гипотеза возникла в середине XX века для объяснения того, как почка может производить мочу, гораздо более концентрированную, чем плазма, а последующие десятилетия прояснили транспортные свойства каждого сегмента нефрона. Молекулярная эра добавила клонирование водных каналов аквапоринов и переносчиков мочевины, что дало молекулярную основу для регулируемых движений воды и мочевины, которые классические модели выводили функционально.
Key figures
- Jeff M. Sands
- Harold E. Layton
- Mark A. Knepper
- Søren Nielsen
- Peter Agre
Related topics
Seminal works
- sands-layton-2014
- nielsen-2002
Frequently asked questions
- Почему почка может делать мочу более концентрированной, чем кровь?
- Потому что петля Генле создает гиперосмотический интерстиций мозгового вещества путем противоточного умножения; затем вода осмотически покидает собирательную трубочку в этот интерстиций, когда антидиуретический гормон делает трубочку водопроницаемой.
- В чем разница между концентрацией и разведением мочи?
- Оба процесса зависят от одного и того же медуллярного градиента. Концентрация происходит, когда антидиуретический гормон делает собирательную трубочку водопроницаемой, так что вода реабсорбируется; разведение происходит, когда уровень гормона низок, трубочка остается водонепроницаемой, а растворенное вещество, удаленное восходящей частью, делает мочу гипоосмотической.