Макула денса: регуляция фильтрации и кровяного давления в почке.

Введение

Область юкстагломерулярного аппарата в нефроне почки.

В почке макула денса – это область плотно упакованных специализированных клеток, выстилающих стенку дистального канальца в месте его контакта с гломерулой. В частности, макула денса располагается в терминальном отделе дистального прямого канальца (толстая восходящая ветвь петли Генле), после которого начинается дистальный извитой каналец. Клетки макулы денса чувствительны к концентрации хлорида натрия в толстой восходящей ветви петли Генле. Снижение концентрации хлорида натрия инициирует сигнал от макулы денса, который оказывает два эффекта:
(1) он снижает сопротивление кровотоку в приносящих артериолах, что повышает гломерулярное гидростатическое давление и способствует возвращению скорости клубочковой фильтрации (СКФ) к нормальным значениям, и
(2) он увеличивает высвобождение ренина юкстагломерулярными клетками приносящих и выносящих артериол, которые являются основными местами хранения ренина. Следовательно, повышение концентрации хлорида натрия приведет к вазоконстрикции приносящих артериол и снижению паракрановой стимуляции юкстагломерулярных клеток. Это демонстрирует механизм обратной связи макулы денса, при котором компенсаторные механизмы действуют для нормализации СКФ. Высвобождение ренина является важным компонентом ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), которая регулирует артериальное давление и объем крови.

Гистология

Клетки плотного пятна выше и имеют более выраженные ядра, чем окружающие клетки дистального извитого канальца (кортикального толстого восходящего отдела). Близкое расположение и выраженность ядер приводят к тому, что этот сегмент стенки дистального канальца в микроскопических препаратах выглядит темнее, отсюда и название "плотное пятно".

Функция

Клетки макулы денса воспринимают изменения уровня хлорида натрия и запускают ауторегуляторный ответ для увеличения или уменьшения реабсорбции ионов и воды в кровь (по мере необходимости), чтобы изменить объем крови и вернуть кровяное давление к норме. Уменьшение диаметра приносящей артериолы вызывает снижение СКФ (скорости клубочковой фильтрации), что приводит к уменьшению концентрации ионов натрия и хлорида в фильтрате и/или снижению скорости потока фильтрата. Снижение артериального давления означает снижение венозного давления и, следовательно, снижение перитубулярного капиллярного давления. Это приводит к уменьшению капиллярного гидростатического давления, что вызывает усиление всасывания ионов натрия в прямые сосуды проксимального канальца. Следовательно, снижение артериального давления приводит к уменьшению содержания хлорида натрия в дистальном канальце, где расположена макула денса. Макула денса воспринимает это снижение концентрации соли и реагирует посредством двух механизмов, оба из которых опосредованы высвобождением простагландинов. Во-первых, простагландины преимущественно вызывают вазодилатацию приносящей артериолы почки, снижая сопротивление приносящей артериолы и, таким образом, компенсируя снижение клубочкового гидростатического давления, вызванное падением артериального давления. Во-вторых, простагландин активирует специализированные гладкомышечные клетки приносящих артериол почки, чувствительные к простагландинам, – юкстагломерулярные клетки (ЮГ-клетки), – для высвобождения ренина в кровоток. ЮГ-клетки также могут высвобождать ренин независимо от макулы денса. В артериолах расположены барорецепторы, чувствительные к растяжению, которые высвобождают ренин при обнаружении падения артериального давления (то есть уменьшения растяжения артериол из-за снижения кровотока). Кроме того, ЮГ-клетки содержат бета-1 адренергические рецепторы, поэтому активация симпатической нервной системы дополнительно стимулирует высвобождение ренина. Таким образом, снижение артериального давления приводит к преимущественной вазодилатации приносящих артериол, увеличению почечного кровотока (ПКК), почечного плазменного потока (ППК) и СКФ из-за увеличения кровотока к клубочкам. Следует отметить, что фильтрационная фракция не изменяется, поскольку увеличиваются как СКФ, так и ППК. Это также приводит к высвобождению ренина, который через систему ренин-ангиотензин вызывает сужение выносящих артериол, что в конечном итоге увеличивает гидростатическое давление в клубочках. Процесс, инициированный макулой денса, помогает поддерживать СКФ относительно стабильным в ответ на колебания артериального давления. Повреждение макулы денса повлияет на кровоток в почках, поскольку приносящие артериолы не будут расширяться в ответ на снижение осмолярности фильтрата, и давление в клубочках не будет увеличено. В рамках регуляции артериального давления организма макула денса контролирует осмолярность фильтрата; если она падает слишком низко, макула денса вызывает сокращение выносящих артериол почки, тем самым увеличивая давление в клубочках и повышая скорость клубочковой фильтрации.

Macula densa cells sense changes in sodium chloride level, and will trigger an autoregulatory response to increase or decrease reabsorption of ions and water to the blood (as needed) in order to alter blood volume and return blood pressure to normal. A decrease in afferent arteriole diameter causes a decrease in the GFR (glomerular filtration rate), resulting in a decreased concentration of sodium and chloride ions in the filtrate and/or decreased filtrate flow rate. Reduced blood pressure means decreased venous pressure and, hence, a decreased peritubular capillary pressure. This results in a smaller capillary hydrostatic pressure, which causes an increased absorption of sodium ions into the vasa recta at the proximal tubule. Hence, a decrease in blood pressure results in less sodium chloride present at the distal tubule, where the macula densa is located. The macula densa senses this drop in salt concentration and responds through two mechanisms, both of which are mediated by prostaglandin release. First, prostaglandins preferentially vasodilate the renal afferent arteriole, decreasing afferent arteriole resistance and, thus, offsetting the decrease in glomerular hydrostatic pressure caused by the drop in blood pressure. Second, prostaglandin activates prostaglandin sensitive specialized smooth muscle cells of the renal afferent arterioles, juxtaglomerular cells (JG cells), to release renin into the bloodstream. The JG cells can also release renin independently of the macula densa. There are stretch sensitive baroreceptors lining the arterioles that will release renin if a fall in blood pressure (i. e. decreased stretch of arteriole due to less blood flow) in the arterioles is detected. Furthermore, JG cells contain beta 1 adrenergic receptors, and so activation of the sympathetic nervous system will further stimulate renin release. Thus, a drop in blood pressure results in preferential vasodilation of the afferent arterioles, increasing renal blood flow (RBF), renal plasma flow (RPF) and GFR due to greater blood flow to the glomerulus. Note that there is no change in filtration fraction, as both GFR and RPF are increased. It also results in the release of renin, which, through the renin–angiotensin system, causes constriction of the efferent arterioles, which ultimately increases hydrostatic pressure in the glomerulus. The process triggered by the macula densa helps keep the GFR fairly steady in response to varying artery pressure. Damage to the macula densa would impact blood flow to the kidneys because the afferent arterioles would not dilate in response to a decrease in filtrate osmolarity and pressure at the glomerulus would not be increased. As part of the body's blood pressure regulation, the macula densa monitors filtrate osmolarity; if it falls too far, the macula densa causes the efferent arterioles of the kidney to contract, thus increasing the pressure at the glomerulus and increasing the glomerular filtration rate.