Чи потрібні людині дві нирки Universit; t Гейдельберг
Чому у людей дві нирки - це не питання, яке стосується перш за все Вільгельма Криза та його колег з Інституту анатомії та клітинної біології, але їх дослідження також можуть дати відповідь. Вчені націлені на дуже особливий тип клітин, «маленькі клітини стопи». Вони гарантують, що нирки лише правильно виводять небажані речовини, але вони також утворюють свою ахілесову п’ятку. Якщо з якихось причин вони загинуть, їх не можна замінити. З двома нирками природа створила, так би мовити, резервну подушку. Чи ризикують донори нирок страждати нирковою недостатністю самі?
У цивілізованих країнах у свідомості людей стало само собою зрозумілим, що нирки можуть знижувати свою функцію протягом життя і що трапляється ниркова недостатність. Виживання стає можливим завдяки заміщенню функції нирок або регулярним промиванням крові, діалізом, або трансплантацією здорової нирки. Дозволено родичам та медичній стороні дарувати нирку, щоб донор та реципієнт могли продовжувати жити лише з однією ниркою. Це не зменшує тривалість життя донора або, принаймні, немає доказів протилежного, і для реципієнта, який живе з ниркою близького родича, є безумовно найкращою з усіх можливих методів лікування.
Обидві частини нефрону, тільця нирки і канальці нирок, поводяться дуже по-різному, коли вони пошкоджуються в процесі захворювань. Канальці нирок можуть добре відновлюватися навіть після великих пошкоджень і, як правило, повністю відновлювати свою функціональність - однак під час періоду регенерації діаліз майже завжди необхідний для подолання розриву. З іншого боку, ниркові тільця можуть лише відновити пошкодження обмеженою мірою, а мертвий клубочок не можна замінити. Більше того, з його загибеллю супутні ниркові канальці дегенерують, а разом із ними і весь нефрон.
Щоб зрозуміти хронічну ниркову недостатність, слід запитати: чому тільця нирок мають таку слабку регенеративну здатність? Моя робоча група в Інституті анатомії та клітинної біології займається цим питанням близько п’яти років, і ми дійшли висновку, що надзвичайно слабким місцем є дуже особливий тип клітин у ниркових тільцях - «клітини стопи» або подоцити. Це стає зрозумілим, коли уважніше розглянути структуру та функції ниркових тільців. Щоб фільтрувати кров і утворювати первинну сечу, повинні бути дотримані певні умови: Повинен бути достатньо високий кров'яний тиск, щоб виштовхувати рідину через стінку капіляра в чашку. Стінка капіляра, яка функціонує як фільтруюча мембрана, повинна бути проникною для води та дрібних молекулярних речовин, розчинених у воді, але непроникною для білків крові і, звичайно, для клітин крові, які не повинні виводитися з організму.
Фільтруюча мембрана складається з трьох частин: з боку крові «судинного ендотелію», який має великі відкриті пори. Далі слідує «базальна мембрана», (позаклітинна) мережа різних структурних білків, переважно колагену. З боку сечі клітинний шар "малих клітин стопи" обмежує фільтр. Ці високодиференційовані клітини мають розширення, за допомогою яких клітина закріплена в базальній мембрані. Процеси однієї клітини стискаються між процесами іншої, ніколи не торкаючись один одного. Вони залишають щілину між собою, так звану «фільтраційну щілину», яка з боку сечі покрита тонким (позаклітинним) покривним шаром, «щілинною мембраною». Рідина пресується через щілину. Це означає, що "первинна сеча" не повинна проходити крізь внутрішню клітину на шляху крізь фільтр; це єдиний спосіб зрозуміти високу проникність фільтра.
Вирішальною, але також найбільш вразливою структурою фільтруючої мембрани є клітина стопи. Він має два завдання, спочатку механічне: кожна артерія та кожна артеріола - тобто найменша артерія, що передує капіляру - має трубчасту сорочку з гладких м’язів, яка протидіє розширенню артерії тиском крові. Тиск у фільтруючих капілярах ниркового тільця лише трохи нижчий, ніж у артеріолах, розташованих вище за течією. Тут відростки стоп подоцитів переймають функцію м’язових клітин. Відростки стопи містять скорочувальну систему, «м’язовий апарат», тонус якого протидіє розширенню капілярів. Крім того, клітина стопи визначає проникність фільтра через утворення фільтраційних щілин та щілинної мембрани. Якщо філігранна структура прорізів для фільтрації з будь-якої причини руйнується, фільтр втрачає свою селективність, тобто він більше не може утримувати речовини, які не слід фільтрувати, білки виводяться з сечею.
Вирішальне значення клітини стопи для сприйнятливості та обмеженої регенеративної здатності тільця нирки було доведено експериментально в декількох роботах. Важливо було усвідомити, що подоцити дійсно потрапляють у клітинний поділ, але не можуть привести його до кінця. Хоча ядро ділиться, подальше поділ клітини не відбувається. Будь-яка спроба поділу клітини веде в кращому випадку до дво- або багатоядерної клітини. Крім того, ядерний поділ, мітоз, ставить клітини ніг у ризиковану ситуацію. Він повинен розчинити частини свого клітинного скелета, щоб сформувати каркас, "веретено", що особливо необхідно для мітозу. Водночас він повинен продовжувати підтримувати капіляр проти артеріального тиску, хоча інші подоцити можуть лише частково представляти його. Отже, будь-який демонтаж цитоскелета завжди несе ризик не витримати зростаючих сил артеріального тиску і не допустити патологічного розширення капіляра. Роблячи це, клітини стопи ризикують зазнати надмірного механічного напруження і з певною ймовірністю відмови.
Як уже було сказано, для фільтрації необхідні відносно високі тиски. Середній артеріальний тиск у дорослих становить близько 100 мм рт. це тиск у великих артеріях. На початку артеріол артеріальний тиск становить близько 70 мм рт. Ст., А потім стрімко падає до капілярів; гідростатичний тиск у нормальних капілярах тіла становить від 30 до 15 мм рт.ст. У капілярах клубочків, з іншого боку, гідростатичний тиск все ще переважає 55-45 мм рт. на, тобто тиски на вказаному рівні є абсолютно необхідними для фільтрації. З іншого боку, будь-яке підвищення артеріального тиску в капілярах клубочків, що перевищує цей діапазон, дуже швидко стає небезпекою, оскільки відростки стопи слабші, ніж м’язові клітини артеріол. Тому тиск у ниркових тільцях повинен регулюватися дуже точно, досить високо, щоб відбулася фільтрація, але не надто високий, щоб не пошкодити тонкі проникні стінки капілярів. Ця "прогулянка по канату" характеризує структуру та функції ниркового тіла: висока селективна проникність, але тим не менш стійка.
Занадто високий капілярний тиск у ниркових тільцях означає небезпеку. Як ми знаємо сьогодні, системний артеріальний тиск, який зазвичай вимірюється у пацієнта, не повністю безпечно регулюється на певному рівні, але фізіологічно короткочасно коливається вгору і вниз. Коротке збільшення може також вплинути на тіло нирки. Здебільшого це не має наслідків. Це стає критичним лише тоді, коли підвищений артеріальний тиск постійно передається на тіло нирки, хоча і ослаблене. Існує рівень тривоги, якщо під час хвороби нирок артеріальний тиск, необхідний для фільтрації, більше не встановлюється так точно, як зазвичай, якщо занадто високий тиск впливає на тільця нирок, навіть якщо тимчасово, а самі структури піддаються нападу процесу хвороби.
Незалежно від пошкоджуючого впливу на ниркові тільця в окремих випадках, в кінцевому підсумку на подоцит завжди впливає, саме вирішальна клітина обмежує регенерацію тільця нирки після подолання небезпеки. Таким чином, подоцит можна порівняти з нервовою клітиною, яку також не можна замінити; їх втрата стає очевидною на пізніх стадіях, але не призводить до смерті. Якщо, з іншого боку, кількість нефронів опускається нижче мінімуму, виникає ситуація, що загрожує життю, і в кінцевому підсумку можна впоратися лише за допомогою діалізу або трансплантації.
Зі збільшенням середнього віку людей хронічна ниркова недостатність все частіше стає хворобою, що обмежує життя у всьому світі. Замінна терапія, трансплантація та, насамперед, регулярний діаліз є надзвичайно дорогими, і без того це суттєво напружує бюджети охорони здоров’я у всьому світі, а витрати будуть продовжувати зростати. Кількість пацієнтів, які щороку переживають хронічну ниркову недостатність і потребують лікування, подвоюється кожні вісім років у США, і ситуація в Німеччині, ймовірно, буде дуже схожою. Крім того, у міру того, як лікування стає все більш успішним, тривалість життя хворих на хронічні захворювання нирок збільшується, збільшуючи загальну кількість пацієнтів на діалізі та трансплантації. Хронічна ниркова недостатність вже стала найдорожчим захворюванням у внутрішній медицині. Тому всі дослідницькі зусилля виправдані, щоб краще зрозуміти процес захворювання.
Автор:
Професор доктор Вільгельм Криз, Інститут анатомії та клітинної біології, Im Neuenheimer Feld 307, 69120 Heidelberg,
Телефон (06221) 54 86 80