Кіріспе
Бүйрек физиологиясы (лат. rēnēs, "бүйрек") – бүйрек физиологиясын зерттеу саласы. Ол бүйректің барлық функцияларын қамтиды, соның ішінде қышқылдық-негіздік тепе-теңдікті сақтау; сұйықтық балансын реттеу; натрий, калий және басқа электролиттерді реттеу; токсиндерді тазарту; глюкоза, аминқышқылдар және басқа ұсақ молекулаларды сіңіру; қан қысымын реттеу; эритропоэтин сияқты түрлі гормондарды өндіру; және D витаминін белсендіру.
Renal physiology (Latin rēnēs, "kidneys") is the study of the physiology of the kidney. This encompasses all functions of the kidney, including maintenance of acid base balance; regulation of fluid balance; regulation of sodium, potassium, and other electrolytes; clearance of toxins; absorption of glucose, amino acids, and other small molecules; regulation of blood pressure; production of various hormones, such as erythropoietin; and activation of vitamin D.
Much of renal physiology is studied at the level of the nephron, the smallest functional unit of the kidney. Each nephron begins with a filtration component that filters the blood entering the kidney. This filtrate then flows along the length of the nephron, which is a tubular structure lined by a single layer of specialized cells and surrounded by capillaries. The major functions of these lining cells are the reabsorption of water and small molecules from the filtrate into the blood, and the secretion of wastes from the blood into the urine. Proper function of the kidney requires that it receives and adequately filters blood. This is performed at the microscopic level by many hundreds of thousands of filtration units called renal corpuscles, each of which is composed of a glomerulus and a Bowman's capsule. A global assessment of renal function is often ascertained by estimating the rate of filtration, called the glomerular filtration rate (GFR).
Бүйрек физиологиясының көп бөлігі бүйректің ең кішкентай функционалдық бірлігі – нефрон деңгейінде зерттеледі. Әр нефрон бүйрекке келіп түсетін қанды сүзгілейтін сүзгіш компонентпен басталады. Бұл сүзілінді нефронның бойымен ағып өтеді, ал нефрон – арнайы жасушалардың бір қабатымен жабылып, капиллярлармен қоршалған түтікшелі құрылым. Осы жасушалардың негізгі функциялары – сүзіліндіден қанға су мен ұсақ молекулаларды қайта сіңіру және қаннан несепке қалдықтарды бөліп шығару. Бүйректің қалыпты жұмыс істеуі үшін ол қанды қабылдап, жеткілікті түрде сүзгіден өткізуі керек. Бұл процесс микроскоптық деңгейде жүздеген мыңдаған бүйрек денешіктері деп аталатын сүзгіштік бірліктер арқылы жүзеге асады, олардың әрқайсысы гломерула мен Боумен қапшығынан тұрады. Бүйрек функциясының жалпы бағасы көбінесе сүзгілеу жылдамдығын бағалау арқылы анықталады, бұл гломерулалық сүзгілеу жылдамдығы (GFR) деп аталады.
Renal physiology (Latin rēnēs, "kidneys") is the study of the physiology of the kidney. This encompasses all functions of the kidney, including maintenance of acid base balance; regulation of fluid balance; regulation of sodium, potassium, and other electrolytes; clearance of toxins; absorption of glucose, amino acids, and other small molecules; regulation of blood pressure; production of various hormones, such as erythropoietin; and activation of vitamin D.
Much of renal physiology is studied at the level of the nephron, the smallest functional unit of the kidney. Each nephron begins with a filtration component that filters the blood entering the kidney. This filtrate then flows along the length of the nephron, which is a tubular structure lined by a single layer of specialized cells and surrounded by capillaries. The major functions of these lining cells are the reabsorption of water and small molecules from the filtrate into the blood, and the secretion of wastes from the blood into the urine. Proper function of the kidney requires that it receives and adequately filters blood. This is performed at the microscopic level by many hundreds of thousands of filtration units called renal corpuscles, each of which is composed of a glomerulus and a Bowman's capsule. A global assessment of renal function is often ascertained by estimating the rate of filtration, called the glomerular filtration rate (GFR).
Сүзгілеу
Қанды бүйректің функционалдық бірліктері – нефрондар сүзгілейді. Әр нефрон бүйрек денешесінен басталады, ол Боуман капсуласына енген гломерулостан тұрады. Ұяшықтар, белоктар және басқа да ірі молекулалар гломерульден ультрафильтрация процесі арқылы сүзіліп шығарылады, нәтижесінде плазмаға ұқсас ультрафильтрат (бірақ ультрафильтратта плазмалық белоктар өте аз) Боуман кеңістігіне өтеді. Сүзілуге Старлинг күштері түрткіс береді. Ультрафильтрат, өз кезегінде, жақыннан иілген түтікше, Хенле ілмегі, алысқан иілген түтікше және зәр жинағыш өзектер арқылы өтіп, зәр түзеді.
Қайта сіңіру
Түтікшелік реабсорбция – ерітінділер мен судың түтікшелік сұйықтықтан алынып, қанға тасымалдану процесі. Бұл реабсорбция (сіңіру емес) деп аталады, себебі бұл заттар бұрыннан сіңген (әсіресе ішекте) және организм оларды зәрге айналуға жақын гломеруладан кейінгі сұйық ағынынан қайтарып алады (яғни, қайта алынбаса, зәрмен бірге жоғалып кетеді). Реабсорбция – екі кезеңді процесс, ол түтікшелік сұйықтықтан бүйрек интерстициясына (нефронды қоршап тұрған дәнекер тіні) заттардың белсенді немесе пассивті түрде шығарылуынан басталады, содан кейін осы заттар интерстициядан қан тамырларына тасымалданады. Бұл тасымалдау процестерін Старлинг күштері, диффузия және белсенді тасымалдау қамтамасыз етеді.
Гормондық секреция
Бүйрек әртүрлі гормондарды, оның ішінде эритропоэтин, кальцитриол және ренинді бөліп шығарады. Эритропоэтин бүйрек қан айналымындағы гипоксияға (тін деңгейіндегі оттегінің төмендеуіне) жауап ретінде шығарылады. Ол сүйек миында эритропоэзді (қызыл қан клеткаларын жасауды) күшейтеді. D витаминінің белсенді түрі – кальцитриол – ішекте кальцийдің сіңуіне және бүйректе фосфаттың қайта сіңуіне көмектеседі. Ренин – ангиотензин және альдостерон деңгейін реттейтін фермент.
Қышқылдық-негіздік
Екі мүшелік жүйе – бүйректер мен өкпелер – қышқыл-негіздік гомеостазды, яғни pH-тың салыстырмалы тұрақты деңгейде сақталуын қамтамасыз етеді. Өкпелер көмірқышқыл газының (CO2) концентрациясын реттеу арқылы қышқыл-негіздік гомеостазға үлес қосады. Бүйректердің қышқыл-негіздік тепе-теңдікті сақтауда екі өте маңызды қызметі бар: зәрден бикарбонатты қайта сіңіру және жаңарту, сондай-ақ сутегі иондарын және тұрақты қышқылдарды (қышқылдардың аниондарын) зәрмен шығару.
Осмолалық
Бүйректер ағзадағы су мен тұз деңгейін сақтауға көмектеседі. Плазма осмолялдығының айтарлықтай жоғарылауын гипоталамус анықтайды, ол тікелей артқы гипофиз безімен байланысады. Осмолялдықтың артуы бездің антидиуретикалық гормон (АДГ) бөліп шығаруына себеп болады, нәтижесінде бүйрек суды қайта сіңіреді және зәрдің концентрациясы артады. Бұл екі фактор бірлесіп плазма осмолялдығын қалыпты деңгейге келтіреді. АДГ жинақтаушы түтікшедегі негізгі жасушаларға байланысып, аквапориндерді мембранаға жылжытады, бұл судың қалыпта өткізбейтін мембранадан шығып, денеге қайта сіңірілуіне мүмкіндік береді, осылайша дене плазмасының көлемі артады. Дене плазмасының көлемін арттыратын және гиперосмотикалық ми құратын екі жүйе бар: мочевинаның қайта өңделуі және «бірлік әсер». Мочевина көбінесе бүйрек арқылы қалдық зат ретінде шығарылады. Алайда, плазманың қан көлемі төмендегенде және АДГ бөлінгенде, ашылған аквапориндер де мочевинаға өткізгіш болады. Бұл мочевинаның жинақтаушы түтікшеден миға өтуіне мүмкіндік береді, суды «тартатын» гиперосмостық ерітінді құрайды. Содан кейін, АДГ-ның болуына байланысты, мочевина нефронға қайта кіріп, қайтадан шығарылуы немесе қайта өңделуі мүмкін. «Бірлік әсер» Хенле ілмегінің жоғарылайтын қалың бөлігінің суға өткізбейтінін, бірақ натрий хлоридіне өткізгіш екенін сипаттайды. Бұл қарсы ағыммен алмасу жүйесін қамтамасыз етеді, нәтижесінде мидың концентрациясы артады, бірақ сонымен бірге АДГ жинақтаушы түтікшенің аквапориндерін ашса, судың осмостық градиенті пайда болады.
Қан қысымы
Бүйрек қанды тікелей сезе алмаса да, қан қысымын ұзақ мерзімді реттеу негізінен бүйрекке байланысты. Бұл негізінен жасушадан тыс сұйықтық бөлігін сақтау арқылы жүзеге асады, оның көлемі плазмадағы натрий концентрациясына байланысты. Ренин – ренин-ангиотензин жүйесін құрайтын маңызды химиялық хабаршылар тізбегінің біріншісі. Рениннің өзгеруі осы жүйенің жұмысын, ең бастысы ангиотензин II және альдостерон гормондарының өндірілуын өзгертеді. Әр гормон бірнеше механизм арқылы әрекет етеді, бірақ екеуі де бүйректің натрий хлоридін сіңіруін күшейтеді, осылайша жасушадан тыс сұйықтық бөлігін кеңейтіп, қан қысымын көтереді. Ренин деңгейі жоғарылағанда, ангиотензин II және альдостерон концентрациясы артады, нәтижесінде натрий хлоридінің қайта сіңірілуі күшейеді, жасушадан тыс сұйықтық бөлігі кеңейеді және қан қысымы артады. Керісінше, ренин деңгейі төмендегенде, ангиотензин II және альдостерон деңгейі төмендейді, жасушадан тыс сұйықтық бөлігі кішірейеді және қан қысымы төмендейді.
Глюкозаның түзілуі
Адамның бүйректері лактат, глицерин және глутаминнен глюкоза жасауға қабілетті. Адамның аш кезіндегі жалпы глюконеогенездің шамамен жартысы бүйрекке тиесілі. Бүйректегі глюкоза өндірісі инсулин, катехоламиндер және басқа гормондардың әсері арқылы реттеледі. Бүйрек глюконеогенезі бүйрек қабығында жүзеге асырылады. Бүйрек мойынында қажетті ферменттердің болмауына байланысты глюкоза өндіру мүмкін емес.