УДК 577.171.53

Проблема компенсации функций после удаления контрлатерального органа, при травме или патологических состояниях, является актуальной для современной физиологии, патологической физиологии и клинической медицины [6, 8, 11].

Рассматривая процессы компенсации нарушенных функций, необходимо учитывать основной принцип регуляции - для какого конечного приспособительного результата перестраиваются эти процессы. Теория функциональных систем П.К.Анохина [1] четко определяет, в рамках какой системы и какие ее компоненты могут изменять свою активность при различных видах нарушений. В этом смысле экспериментальное удаление одной почки из организма является определенной моделью для изучения как процессов компенсации, которые происходят в оставшейся почке, так и для исследования системных механизмов регуляции в функциональной системе, где конечным результатом является осмотическое давление в тканях.

Данная функциональная система имеет два звена саморегуляции: внешнее (целенаправленное поведение для потребления воды и солей) и внутренее звено саморегуляции, включающее в себя ряд механизмов, одним из которых является система выделения воды и солей, где важнейшим исполнительным органом работает почка [10].

Известно, что после односторонней нефрэктомии остав-шаяся почка гипертрофируется и через определенное время ее основные функциональные показатели приближаются к уровню, характерному для двух почек интактных животных [2, 14]. Процесс компенсаторной гипертрофии развивается быстро и уже через 3-4 суток регистрируется начальное восстановление уровня гломерулярной фильтрации, реабсорбции натрия, значительно возрастает интенсивность секреции [12, 13, 15].

С точки зрения теории функциональных систем, этот процесс должен иметь определенную стадийность активации различных эндогенных механизмов с целью восстановления и поддержания оптимального осмотического давления в тканях [1]. Это, в свою очередь, определяет целесообразность исследования деятельности оставшейся после нефрэктомии почки в различных периодах процесса компенсации, с учетом морфологических и функциональных показателей деятельности гипертрофирующейся почки.

В связи с этим, основной целью настоящей работы было изучение митотической активности, процессов фильтрации, реабсорбции и секреции воды и ионов в динамике развития системного процесса восстановления функции осмотического давления у нефрэктомированных животных.

Эксперименты были проведены на 166 крысах-самцах линии Вистар весом 110-150 г. Животные были разделены на две группы контрольных и подопытных крыс, которым удаляли правую почку.

С целью изучения изменения массы животных и оставшейся почки, а также митотической активности клеток почки (МК), операцию производили всегда между 10-12 часами. Крыс забивали путем декапитации строго между 12-13 часами, поскольку известно, что в в указанное время в почках и других паренхиматозных органах наблюдается максимальное количество клеточных делений.

Материал для исследования брали через 1, 2, 5, 10, 15, 30 и 60 суток после операции. Вычислялся прирост веса единственной почки у нефрэктомированных животных относительно среднего веса двух почек у контрольных животных. Затем почки фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина и заливали в парафин. Поперечно-срединные срезы толщиной в 5-6 мк окрашивали гематоксилином Эрлиха и эозином. Подсчет митозов производили в корковом и в мозговом слое почки. Использовали всегда 2 среза, взятых с интервалом в 5-6 срезов. Данные по двум срезам суммировали и выводили митотический коэффициент (МК) - количество митозов на 1000 клеток.

В одной из серий экспериментов производилось электролитическое разрушение супраоптического ядра гипоталамуса. Разрушающий электрод вводился с помощью стереотаксического аппарата по координатам согласно атласу Гроота. Для коагуляции использовался постоянный ток силой 2,5-3 мА, длительностью 40-45 с. После окончания экспериментов мозг извлекался и фиксировался в 10% растворе формалина для последующего гистологического контроля.

Эксперименты по изучению функциональных показателей почек проводились через 5, 15 и 30 суток после нефрэктомии на специальных тестирующих клетках, в пробах мочи, которые собирали. Для исследования функций почки использовали объемную и изоосмотическую нагрузки путем введения в желудок через полиэтиленовый зонд воды или 1% раствора хлорида натрия в объеме 5% от массы тела, соответственно. После водной или солевой нагрузок в течение 4 часов собирали пробы мочи, фиксировали время и объем выделения. Определяли концентрацию креатинина по Яффе в крови и моче. Производили расчет диуреза, скорости клубочковой фильтрации, реабсорбции воды, экскретируемой фракции воды, экскреции натрия и калия рассчитывали по общепринятым формулам [5].

Все данные, полученные в опытах, подвергались вариационной статистической обработке. Достоверность определяли по критерию Стьюдента.

При анализе восстановительных процессов компенсаторного характера почки у нефрэктомированных крыс, сопровождающихся увеличением массы органа, было выявлено, что на 30 и 60 сутки после операции относительный прирост веса единственной почки составляет 28,8 и 33,5%, соответственно.

Таблица 1

В табл. 1 представлены средние значения МК для коркового и мозгового вещества почек контрольных и нефрэктомированных крыс. Полученные данные показывают, что в компенсаторно-гипертрофирующейся почке через 1 сутки после операции в обоих слоях органа МК достоверно увеличен по сравнению с контролем (р<0,001). Через 2 суток после операции МК достигает своего максимального значения, а на 5 сутки его уровень начинает снижаться. На 10 сутки после операции МК увеличен в 2,5 раза в корковом и в 2,2 раза - в мозговом веществе почки (р<0,001). На 15 сутки МК сохраняет тенденцию к повышению у оставшейся почки. На 30 и особенно 60 сутки после нефрэктомии МК в оставшейся почке приближается к контрольным значениям.Таблица 2

V - диурез; F - показатель фильтрации воды;

Т Н₂О - показатель реабсорбции осмотически свободной воды;

U Na, U K - содержание ионов натрия и калия в моче;

Е Na, E K - показатель экскреции натрия и калия;

EF Na, EF K - показатель экскреторно-фильтрационной фракции ионов натрия и калия;

P Na, P K - концентрация ионов натрия и калия в плазме крови.

Представлены средние значения и ошибки среднего с р = 0,05 (Мm) по критерию Стьюдента.

Таблица 3

Таким образом, митотическая активность, как показатель активации компенсаторных процессов в оставшейся почке после нефрэктомии, имеет различные уровни, зависящие от необходимости включения клеточного состава почки в компенсаторные процессы, обеспечивающие системные механизмы поддержания оптимального уровня осмотического давления в тканях. Уровни митотической активности имели определенные критические периоды и, как видно из табл. 1, эти дни: 2, 5, 15 - дают возможность предполагать наличие напряжения системных физиологических процессов, обеспечивающих эти уровни. В связи с этим следующая серия экспериментов была направлена на изучение функциональных показателей деятельности гипертрофирующейся почки после нефрэктомии, которые отражают процессы фильтрации, реабсорбции и секреции, с учетом выявленных периодов различия уровней МК.

Системный подход к анализу различных физиологических процессов требует определенных условий для оценки функциональных возможностей и участия исполнительных органов в любой функциональной системе. Это положение послужило нам основой для использования водной и солевой нагрузок у нефрэктомированных крыс для анализа динамики компенсаторных процессов после операции в качестве функциональных, объективных показателей системных процессов компенсации.

Значения функциональных показателей деятельности почки, полученных в этой серии экспериментов, приведены в табл. 2, 3.

Уровень спонтанного диуреза у нефрэктомированных животных был достоверно ниже (р<0,05) на всех уровнях исследования по сравнению с интактными животными. Однако после водной нагрузки происходило увеличение диуреза по сравнению с фоном, которое было достоверно более высоким по сравнению с интактными крысами на 15 день после нефрэктомии, а при изоосмотической нагрузке - на 5 сутки (р<0,05, табл. 2, 3).

На 5-й день после операции регистрировали достоверное снижение скорости клубочковой фильтрации. Но уже к 15 дню наблюдалось ее восстановление и приближение к значениям, наблюдаемым у интактных животных. При введении водной нагрузки клубочковая фильтрация достоверно увеличивалась по сравнению с фоном и достигала значений у интактных животных. При введении солевой нагрузки максимальное увеличение фильтрации наблюдалось на 15 день и достоверно не отличалось от таковой у интактных животных (р>0,5).

Реабсорбция осмотически свободной воды у подопытных крыс до введения нагрузки находилась на уровне контрольных животных. Введение водной нагрузки приводило к достоверному увеличению показателя реабсорбции на 15 сутки после нефрэктомии по сравнению с контролем.

Исследование функциональных показателей регуляции ионного баланса позволило выявить, что после нефрэктомии на 5 и 15 дни происходило достоверное снижение концентрации Na в моче и прослеживалось незначительное увеличение уровня натрия в плазме крови по отношению к интактным животным. При этом происходило снижение показателей экскреции и экскреторной фракции Nа⁺.

При введении водной нагрузки незначительно увеличивалась концентрация Na⁺ в моче, уровень экскреции снижался по сравнению с фоном, а экскреторная фракция достоверно увеличивалась. При солевой нагрузке на 5 и 15 день наблюдалось значительное увеличение его концентрации в моче по сравнению с фоновыми показателями, которые, однако, не достигали значений у интактных животных. Экскреция Na у нефрэктомированных животных при солевой нагрузке была достоверно ниже, чем у интактных животных, однако увеличивалась по сравнению с фоном. Происходило увеличение показателя экскреторно-фильтрационной фракции Na на 5-й день при солевой нагрузке, значения которого однако также были достоверно ниже по сравнению с интактными крысами.

На 30-й день показатели натрийуреза приближались к значениям у интактных животных, за исключением уровня натрия в плазме, который достоверно было выше значений у интактных животных при солевой нагрузке и увеличивался по сравнению с фоном на 39,55%.

Концентрация К в моче и плазме крови нефрэктомированных животных достоверно не отличалась от интактных животных. Однако наблюдалось достоверное снижение его экскрекции на 15-й день после нефрэктомии, а показателя экскреторно-фильтрационной фракции - на 5 и 15 день. При введении водной и солевой нагрузок экскреция К увеличивалась, достигая к 15 дню уровня интактных животных.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что компенсаторно-восстановительные процессы в оставшейся после нефрэктомии почке имеют определенную стадийность. На 5-е сутки происходило снижение диуреза за счет уменьшения фильтрации, снижения экскреции натрия. Однако, очевидно, в этот же период начинаются восстановительные процессы регуляции, в первую очередь, фильтрационной функции почки, экскреции ионов, поскольку при введении объемной и изоосмотической нагрузок наблюдались адекватные изменения функций почки, участвующий в поддержании оптимального уровня водно-электролитного баланса в организме.

В последующем (к 15 суткам), компенсируются процессы клубочковой фильтрации реабсорбции воды до и после введения нагрузок, а также экскреции калия при нагрузках. Однако показатели экскреции и экскреторно-фильтрационной фракции натрия до и после нагрузок оставались сниженными, что говорит о более сложной и длительной перестройке в регуляции этих функций в почке.

К 30 суткам после нефрэктомии происходило восстановление исследованных функций оставшейся после нефрэктомии почки.

На основании имеющихся данных литературы [14, 15] и полученных результатов настоящего исследования для объяснения динамики натрийуретической реакции после односторонней нефроэктомии у крыс нами предлагается определенный механизм. Вероятнее всего, к 15 дню после операции происходит перераспределение кровотока в почке и перестройка в ренин-ангиотензин-альдестороновой системе, обуславливающие повышенную ретенцию натрия в этот период.

В связи с этим возникает вопрос о процессах внутреннего звена саморегуляции функциональной системы поддержания осмотического давления, связанных с гормональной регуляцией деятельности исполнительного органа почки в определенные периоды системных компенсаторных процессов. В настоящее время известно, что эта регуляция во многом определяется гипоталамо-гипофизарными структурами центральной нервной системы. Для решения этого вопроса, в последней серии экспериментов изучалась роль супраоптических ядер гипоталамуса (SO) в процессах компенсации оставшейся почки.

Было показано, что электрокоагуляция SO не препятствует компенсаторной гипертрофии оставшейся почки, однако она выражена слабее, чем у интактных животных и начинается несколько позднее. Обнаружено достоверное снижение МК через 5-15 сутки после нефрэктомии у подопытных крыс по сравнению с крысами с интактными SO (табл. 1).

Электрокоагуляция SO-ядер гипоталамуса, приводящая к дефициту антидиуретического гормона и вазопрессина, приводила и к нарушениям фильтрационной, реабсорбционной и секреторной функций оставшейся почки. Обнаружено достоверное увеличение уровня спонтанного диуреза (5-15 день после нефрэктомии), усиление диуретической реакции как на водную (в 4,9 раза), так и на солевую нагрузки (в 9,8 раза) по сравнению с контролем. Повышение диуреза происходило в результате возрастания клубочковой фильтрации (до 29,91,79 мл/час, 100 г), тогда как показатели реабсорбции до и после нагрузок находились на уровне таковых у контрольных животных.

Экскреция ионов натрия и калия у крыс с разрушенными супраоптическими ядрами также на всем протяжении исследования была достоверно выше соответствующих показателей у контрольных животных. Содержание натрия в спонтанной моче у крыс с разрушенными SO-ядрами составляло 67,381,81 мМ/час, 100 г на 30-й день по сравнению с 34,47,5 в контроле. При обоих видах нагрузок экскреция натрия значительно возрастала до 86,7 мМ/час, 100 г - при водной и до 83,0 мМ/час, 100 г - при солевой нагрузке на 30 сутки после нефрэктомии. Поскольку концентрация ионов в плазме крови не отличались от контрольных значений, значительное повышение экскреции объясняется дистальной секрецией ионов.

Таким образом, используя общую схему функциональной системы поддержания осмотического давления (рис. 1) можно видеть, что в условиях односторонней нефрэктомии процесс компенсации начинается прежде всего с изменения афферентных посылок от осмо- и волюмрецепторов в ЦНС. Что, в свою очередь, может активировать ряд эндогенных механизмов и прежде всего, как показали наши исследования, усиливать митотическую активность клеток коркового и мозгового слоев почки с определенной стадийностью этих процессов (2, 5, 15 сутки). Можно предположить, что эти процессы компенсации и гипертрофии идут за счет нервных эфферентных и гормональных влияний из гипоталамических структур. Параллельно с этим происходило снижение процессов фильтрации, реабсорбции и секреции в оставшейся почке. Однако в эти же периоды (5 сутки) начинает восстанавливаться процесс фильтрации за счет нормализации артериального и гидростатического давления в капсуле. В последующем (к 15 суткам) компенсируются процессы реабсорбции и секреции, что говорит о более сложной и длительной перестройке в регуляции этих функций в почке, затрагивающей гормональную сторону. Эта компенсация обеспечивается за счет усиления митотической активности на более ранних сроках после нефрэктомии, с последующей окончательной дифференцировкой клеточных элементов почки. Данные последней серии экспериментов подтверждают, что все эти системные процессы находятся под контролем центральных структур головного мозга, а именно гипоталамических.

Применение системного подхода в данном случае дает возможность выработать конкретные корригирующие мероприятия для поддержания процессов компенсации после нефрэктомии, с учетом их стадийности и системных процессов саморегуляции.

1. Системные процессы компенсации в оставшейся после нефрэктомии почке имеют критические периоды: 5, 10 и 15 сутки.

2. В эти сроки происходят восстановительные процессы, связанные с морфологическими изменениями (2, 5 сутки) и уровнем фильтрации (5, 10 сутки).

3. На последних сроках компенсации (15 сутки) нервно-гор-мональные механизмы и гипертрофия в оставшейся почке нормализуют секреторные и экскреторные процессы саморегуляции.

1. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса.- М.: Медицина, 1968.- 548 с.

2. Зуфаров К.А., Чернова Г.П., Гонтмахер В.М. Динамика изменений содержания некоторых электролитов в плазме крови, почечной ткани и моче в процессе компенсаторной гипертрофии почки // Тезисы докл., Третья Всесоюзная конференция по водно-солевому обмену и функции почек.- Орджоникидзе.- 1971.-С.160-161.

3. Кудрявцев Ю.В., Гаврилевич Б.А., Кирпатовский В.И., Чумаков А.И. Состояние системы локальной неспецифической резистентности единственной почки после нефрэктомии // Воспалительные заболевания почек, мочевых путей и мужских половых органов.: Сб. научн. тр., МЗ РСФСР. НИИ урологии: Под ред.А.Л.Шабада, В.Г.Горюнова.- М., 1991.- С.119-125.

4. Марченко В.А. Состояние выделительной функции единственной почки по транспорту тест-веществ в норме и при хроническом пиелонефрите: Автореф. дис....канд. мед. наук.-Харьков.: Харьк. мед. ин-т, 1990.- 22 с.

5. Наточин Ю.В. Физиология почки: Формулы и расчеты.-Л.: Наука, 1974.- 59 с.

6. Наточин Ю.В. Ионорегулирующая функция почки.- Л.: Наука, 1976.- 276 с.

7. Пилипенко Н.И., Шаповал В.И., Лесовой В.Н., Марченко В.А. Некоторые показатели гемодинамики и канальцевой секреции единственной оставшейся после нефрэктомии почки // Актуальные проблемы нефрологии. Сб. научн. тр., Харьк. мед.ин-т; Ж.Д.Селеидоцкая (отв. ред.) и др.- Харьков, 1990.- С.44-47.

8. Рузнев Т. Компенсаторная гипертрофия почки у некоторых представителей позвоночных животных // Автореф. дис...докт. биол. наук.- Ташкент.: 1 Ташк. гос. мед. ин-т, 1993.- 38 с.

9. Саркисов Д.С. Об антагонистической регуляции функций как важнейшем механизме поддержания гомеостаза // Клин. медицина.- 1990.- Т.68, ¦8.- С.7-12.

10. Функциональные системы организма. Руководство / Под ред. К.В. Судакова.- М.: Медицина, 1987.- 432 с.

11. Финкинштейн Я.Д. Осморегулирующая система организма высших животных.- Новосибирск: Наука, 1983.- 125 с.

12.Abraham P., Provoost San. Molenaar C. - Changes in the Glomerular filtration rate after unilateral nefrectomy in rats // Pfluger arhiv.- 1980.- V.385, ¦1.- P.165.

13. Fleec C.H. and H.Braunlich. Stimulation of renal excretion of P-aminohippurate (PAH) after unilateral nephrectomy in adult ageing rats // Physiol. biochemistry, 30, p.341-346, 1981.

14. Katz A.I.and Epstein F.M. Relation jf glomerular filtration rate and sodium reabsorption to kidney site in compensatory renal hypertrophy // Yoll J. Biol. Med.- 1967.- V.40.- P.222-230.

15. Weinman E.I., Rengurst K., Stroug R., Kashgarian M. and Haysiett J.P. Increased tubular reabsorption of sodium in compensatory renal grouth // Am. J. Physiol.- 1973, V.224, ¦3, P.565-571.

The author analyzes the systemic processes contributing to a maintenance of an osmotic pressure level in rat tissues after unilateral nephrectomy. The findings show that the compensatory-reparative processes have critical periods when the activation of different mechanisms of a neurohormonal regulation of the adaptive effects takes place resulting in a mitotic activity increase in the tissues of the intact kidney in 2-10 days; recovery of the precesses of water filtration and re-absorption in 5-15 days; and ion excretion in 15-30 days after the nephrectomy.