С.В. Бельмер, Т.В. Гасилина
РГМУ
Несмотря на очевидные различия структуры и функций пищеварительной и
выделительной систем, можно найти немало общего в плане их функциональной
организации. Для этого есть существенные основания. Выделительная система в
процессе эмбриогенеза формируется из дивертикула первичной кишки и
мезенхимальной бластемы. В связи с этим она отчасти сохраняет общий план
строения, функционирования и регуляции, тесную взаимосвязь в норме и патологии,
равно как и общие принципы развития патологического процесса. Сопоставив
пищеварительную и мочевыделительную системы, можно отметить общую схему
строения, наличие эпителия с щеточной каймой и со сходными транспортными
системами (транспортеры для углеводов, аминокислот, олигопептидов, ксенобиотиков,
натрия и калия), сходной регуляцией функции и пролиферации (в т.ч. через
соматостатин, гуанилин/урогуанилин, эпидермальный фактор роста и эндотелины),
общие физиологические (всасывание/реабсорбция, секреция, моторная активность) и
патологические (нарушения всасывания/реабсорбции, секреции, моторные нарушения,
микробиологические и иммунологические) процессы. Изучение межсистемных
параллелей позволяет представить организм, как единое целое, как систему,
построенную и функционирующую по единым для всех подсистем законам.
На 5–й нед. внутриутробного развития у нижнего края вольфова протока от
клоаки появляется дивертикул, который дает начало будущей окончательной почке,
метанефросу. В дальнейшем происходит его канализация и дихотомическое ветвление
и нижняя часть выроста дает начало мочеточнику. Из первых ветвлений формируются
лоханки, из последующих – чашечки и собирательные трубочки. Вокруг этих
разветвлений сгущается т.н. нефрогенная мезенхима, в ней формируются сигмовидные
канальцы (будущий канальцевый аппарат), один конец которого соединяется с
будущими собирательными трубочками, а другой – становится вогнутым внутрь, в
него врастают сосуды и формируется почечный клубочек. В последующем происходит
окончательное формирование почечных структур и их дифференцировка, полностью
завершающаяся уже после рождения [3]. Таким образом, наследование мочевыводящей
системой черт, характерных для кишечной трубки, является вполне естественным.
Сходный путь развития проходит поджелудочная железа, которая закладывается на
3–й неделе эмбрионального развития в виде двух выростов эпителиальной выстилки
формирующейся двенадцатиперстной кишки. Из дивертикулов в ходе их
дихотомического деления и канализации образуются протоки и ацинусы экзокринной
части органа. В скоплениях клеток выростов, в которых просвет не образуется,
формируются эндокринные островки. Ацинарные клетки и клетки протоков имеют общее
происхождение, однако в дальнейшем первые выполняют исключительно секреторную
функцию, а вторые – как секреторную, так и всасывающую [5]. Аналогичным образом
закладывается печень в виде выпячивания эпителия кишечной трубки, из передней
части которого формируются протоки и паренхима органа, а из заднего – желчный
пузырь.
Желудочно–кишечный тракт (ЖКТ) представляет собой систему полых трубчатых
органов, стенки которых построены по единому плану и состоят из слизистого,
подслизистого, мышечного и серозного слоев. Основные функции ЖКТ: секреторная и
переваривающая, всасывающая, моторная. Для повышения эффективности процессов
переваривания и всасывания кишечник (особенно тонкая кишка) имеет значительную
площадь активной поверхности, что достигается наличием складок и ворсинок
слизистой оболочки и микроворсинок на апикальной поверхности энтероцитов.
Энтероциты – высокие цилиндрические клетки с широкой щеточной каймой, которая
состоит из микроворсинок – составляют примерно 90% популяции клеток покровного
эпителия тонкой кишки. Оставшиеся почти 10% приходятся на бокаловидные клетки,
продуцирующие слизь, и около 0,5% приходится на энтероэндокринные клетки.
Энтероциты характеризуются сильно извитой боковой плазматической мембраной и
многочисленными митохондриями. В клетках, лежащих у основания ворсинок, хорошо
развиты цистерны гранулярного эндоплазматического ретикулума и мешочки комплекса
Гольджи.
Эпителиальные клетки проксимальных канальцев почек имеют цилиндрическую
форму, характеризуются наличием щеточной каймы, аналогичной энтероцитам,
увеличивающей площадь канальцевой поверхности и исчерченностью базальной части,
связанной с наличием инвагинаций клеточной стенки и большим количеством в этой
зоне митохондрий. В дистальных канальцах клетки, выстилающие внутреннюю
поверхность, имеют кубовидную форму, у большинства из них имеется щеточная кайма
и у всех – исчерченность базальной части. Часть цилиндрических клеток
собирательных трубочек имеет ворсинки и по структуре напоминает обкладочные
клетки желудка. Наконец, мочеточник, как и кишка, имеет слизистый и подслизистый
слои, мышечный слой и адвентицию [1].
Основной системой всасывания глюкозы и галактозы в кишечнике так же, как и
реабсорбции глюкозы и галактозы в почечных канальцах, является т.н. глюкозо–натриевый
транспортер или натрий–зависимый транспортер глюкозы [37], относящийся к SGLT–семейству
транспортных белков и локализующийся на апикальной мембране эпителиоцита. Вторым
транспортером глюкозы является белок GLUT–семейства (точнее, GLUT–2),
облегчающий диффузию глюкозы и расположенный на базолатеральной мембране
энтероцита, клеток почечного канальца, а также на поверхности b–клеток
поджелудочной железы [31,25]. Экспрессия указанных транспортеров определяется
концентрацией глюкозы и гормональными механизмами [32].
Аминокислоты всасываются в кишечнике и реабсорбируются в почках при участии
сходных Na+– и Cl– –зависимых котранспортеров и
калий–зависимого обменного механизма [9].
Эпителиальные клетки тонкой кишки и почечных канальцев имеют сходные
транспортные системы, предназначенные для всасывания (реабсорбции) ди– и
трипептидов. Кстати, аналогичные транспортеры выявлены также у бактерий, грибов
и некоторых растений, что указывает на их древнее происхождение [11].
Эпителиоциты почечных канальцев обладают способностью накапливать олигопептиды в
высоких концентрациях и характеризуются высокой дипептидазной активностью, хотя
в отличие от энтероцитов последняя сконцентрирована не в щеточной кайме, а
внутриклеточно. Основными транспортными системами для олигопептидов в почках
являются белки Pept–1 и Pept–2. Первый является низкоаффинным, но высокоактивным
белком, тогда как второй – высокоаффинным, но с низкой пропускной способностью
[6]. У крыс хорошо изучен транспортер Pept–1, обеспечивающий абсорбцию пептидных
и подобных им ксенобиотиков (в т.ч. b–лактамных антибиотиков) в тонкой кишке и
почечных канальцах [26].
Идентичные каналы транспорта натрия, чувствительные к альдостерону и играющие
ключевую натрий–сохраняющую роль, существуют как в собирательных трубочках
почек, так и дистальных отделах толстой кишки. В обоих органах альдостерон
повышает экспрессию указанных транспортеров на апикальной поверхности
соответствующих клеток. Мутация, приводящая к нарушению структуры двух из трех
субъединиц этой транспортной системы (в почках и кишке), приводит к развитию
синдрома Liddle, редкому случаю врожденной гипертензии [28].
Рецепторы к 1,25–дигидроксивитамину D присутствуют в кишечнике, костях и
почках. Показано, что 1,25–дигидроксивитамин D стимулирует всасывание кальция
как в кишечнике, так и в почках [19]. Возможно, при врожденной идиопатической
гиперкальциурии, часто сочетающейся с кальциевым уролитиазом, у человека имеет
место повышенная экспрессия названных рецепторов, как это было показано у
экспериментальной линии крыс с гиперкальциурией [8].
Сходные транспортные системы для всасывания оксалатов существуют в почках и
кишечнике. В образовании оксалатных камней, помимо нарушенной реабсорбции
оксалатов из почечных канальцев, определенную роль может играть повышенное
всасывание оксалатов в кишечнике, хотя это и не доказано [36].
Похожи друг на друга механизмы абсорбции фосфора в кишке и почках. При этом
всасывание фосфора как в кишке, так и в почках повышается при низкофосфатной
диете и снижается – при высокофосфатной [21].
Идентичные транспортные белки, обеспечивающие всасывание и реабсорбцию цинка,
т.н. ZnT–1 и ZnT–2, присутствуют на мембранах энтероцитов и тубулярных клеток
[22].
У человека экскреция ксенобиотиков, хорошо изученная для гепатоцитов,
обеспечивается транспортными гликопротеинами типа mdr1, выявленными на
люминальной поверхности транспортного эпителия печени, энтероцитов, почечных
канальцев и некоторых других органов [20,27,30,34]. Mdr1 имеет определяющее
значение для элиминации ксенобиотиков как кишечником, так и почками.
Хорошо известно, что ураты в основном секретируются почками, однако
аналогичной способностью обладают энтероциты. В почечных канальцах выявлены пути
как секреции, так и реабсорбции уратов. В норме основная масса уратов
экскретируется почками, однако при почечной недостаточности включаются
нефункционирующие до времени транспортеры тонкой кишки [29].
Между ЖКТ и почками много общего в принципах регуляции их функции и
пролиферативных процессов. Также как и в кишечнике, в почках соматостатин играет
важную и во многом сходную регуляторную роль. Также как и в кишечнике, в почках
он продуцируется локально, обеспечивая паракринную регуляцию многих функций, в
частности, подавляя пролиферативные процессы. Кроме того, соматостатин подавляет
секрецию воды и натрия, обладает вазоконстрикторным эффектом [15,33,35].
Гуанилин
и урогуанилин, два сходных пептида, обладающих
натрий–регулирующим действием, секретируются, соответственно, в тонкой кишке и
почечных канальцах. Оба пептида действуют на рецепторы эпителиоцитов, активация
которых приводит к повышению внутриклеточного уровня циклического гуанозин–монофосфата.
В энтероцитах это приводит к повышению секреции в просвет кишки хлора, а вслед
за ним – натрия и воды. В почечных канальцах эффектом урогуанилина является
повышение секреции натрия, калия и воды. Уровень гуанилина в кишечнике
повышается при увеличении потребления натрия, а уровень урогуанилина, видимо,
определяется уровнем натрия в крови. Можно предположить, что гуанилин и
урогуанилин образуют эндокринную ось кишечник – почки, в сочетании с другими
соответствующими гормонами поддерживающую содержание натрия и воды в организме
[13,14].
Эпидермальный фактор роста
(ЭФР), полипептид, первоначально
изолированный S. Cohen из мышиных подчелюстных желез, состоит из 53 аминокислот
и идентичен урогастрону – полипептиду, выделенному из мочи. ЭФР секретируется
слюнными, панкреатическими и Бруннеровыми железами. Показано, что прием пищи
приводит к значительному повышению ЭФР в плазме. Сам ЭФР значительно подавляет
секрецию кислоты и пепсина в желудке, однако основной эффект ЭФР – стимуляция
пролиферативных (репаративных) процессов в желудочно–кишечном тракте.
Повышение концентрации ЭФР в крови не сказывается на его концентрации в моче.
ЭФР, стимулирующий пролиферативные процессы в почках, вырабатывается почечным
эпителием, и именно он обнаруживается в моче [10]. Рецепторы к нему локализованы
на базолатеральных мембранах эпителиальных клеток [16]. Как и в кишечнике, в
почках ЭФР обладает митогенным эффектом в отношении эпителия [12], повышая
пролиферацию, стимулируя гликолиз, пентозный цикл и подавляя глюконеогенез при
снижении потребления кислорода [23].
Структурно–функциональный параллелизм неизбежно находит свое отражение в
параллелизме патологических процессов, что наиболее отчетливо проявляется при
рассмотрении врожденных заболеваний почек и кишечника. При первичной
мальабсорбции глюкозы (врожденная глюкозо–галактозная мальабсорбция) имеет место
снижение реабсорбции глюкозы в почечных канальцах. При врожденной мальабсорбции
метионина нарушено всасывание этой аминокислоты в кишечнике, также как и ее
реабсорбция в почках. При болезни Хартнапа, характеризующейся
снижением реабсорбции триптофана и нейтральных аминокислот, можно выявить
аналогичный дефект энтероцитов. При цистинурии со снижением реабсорбции цистина
и основных аминокислот всасывание тех же аминокислот нарушено и в кишечнике. При
врожденной лизинурии нарушены как реабсорбция в почках, так и кишечное
всасывание лизина. При иминоглицинурии нарушены всасывание в кишечнике и
реабсорбция в почках глицина, пролина и гидроксипролина. Вероятно сочетанное
поражение почек и кишечника при витамин D–резистентном рахите.
При целиакии, непереносимости белка злаков глютена, сопровождающейся
выраженной атрофией слизистой оболочки тонкой кишки и генерализованной
мальабсорбцией, дисфункция тубулярного аппарата почек проявляется фосфатурией,
гиперкальциурией и у некоторых больных – цистинурией и аминоацидурией. Развитие
рахитоподобного синдрома у этих больных связано не только с нарушенным кишечным
всасыванием кальция и витамина D, но и с канальцевой дисфункцией. При отдельных
видах лактазной недостаточности выявляется глюкозурия. При первичной
экссудативной энтеропатии, характеризующейся потерей белка через кишечник в
связи с дефектом лимфатических сосудов тонкой кишки, может наблюдаться
протеинурия [4]. Известно также сочетание гипероксалурии (с повышенным риском
уролитиаза) с панкреатической стеатореей [18]. Предполагается, что в этих
условиях (по неустановленной пока причине) повышается кишечное всасывание
оксалатов в толстой кишке [17,24].
Следует указать еще два механизма вовлечения почек в патологический процесс
при поражении кишечника, которые отражают естественные общесистемные
взаимоотношения. Во–первых, при любой мальабсорбции нарушается нутритивный
статус пациента и, в большей или меньшей степени, страдают энергетический,
белковый и другие виды обменов в целом, что сказывается на обменных процессах в
тканях почек с вторичным нарушением их функции и, возможно, развитием
дистрофических процессов. Типичным случаем является целиакия, при которой
развиваются дистрофические изменения во всех внутренних органах, в т.ч. в
почках, что не может не отразиться на их функции.
Во–вторых, накопление токсинов в просвете желудочно–кишечного тракта,
особенно при инфекционных процессах, проникновение токсинов в системный кровоток
и их циркуляция может специфическим или неспецифическим образом оказывать
действие на тропные органы, в т.ч. на почки. Классическим примером последнего
механизма является гемолитико–уремический синдром. В данном случае токсин
микроорганизма E.coli O157:H7, вызывающий гастроэнтерит, в отдельных
случаях, циркулируя в крови, оказывает нефротоксический эффект с развитием
острой почечной недостаточности, наряду с микроангиопатической гемолитической
анемией, тромбоцитопенией, а иногда и поражением центральной нервной системы
[7].
Система мочевыделения не уникальна в своей тесной связи с ЖКТ. Аналогичные
параллели можно провести между ЖКТ и респираторной системой, между респираторной
и мочевыделительными системами и т.д. Системы организма, несмотря на многие
отличия, построены по единому функциональному плану с использованием общих
(«типовых») структур и функций. Представленные данные вновь показывают, что
организм функционирует, как единое целое, и все процессы, как физиологические,
так и патологические, следует оценивать с точки зрения межсистемных
взаимоотношений. Патология со стороны одной системы в большей или меньшей
степени приводит к вовлечению всех систем организма. Со всей очевидностью это
проявляется в тяжелых запущенных случаях хронических заболеваний, однако имеет
место даже при, казалось бы, легких состояниях. Поэтому, обследуя пациента с
гастроинтестинальной патологией, следует уделить особое внимание состоянию почек
и – наоборот. С другой стороны, познание единых принципов приближает нас к
пониманию процессов на более высоком обобщающем уровне, выводит наши
представления на новый, более высокий уровень.
Загрузка...