Глава обзор литературы

1.2. Роль микроциркуляторного русла, механизмов его ауторегуляции и реологических свойств крови в обеспечении адекватной перфузии почек в норме и при патологии.

Физиология кровообращения базируется на аксиоме, согласно которой главное назначение кровообращения состоит в обеспечении обмена веществ между тканями организма и внешней средой и пере носе различных веществ на одних областей или органов е другие. Поэтому циркуляция крови, осуществляемая в сложно дифференцированной кровеносной системе млекопитающих, должна обеспечить по меньшей мере транспорт пищевых веществ к местам потребления, продуктов обмена от места их образования до выделения, транспорт газов, гормонов, всей суммы «защитных» веществ и тепловой анергии. С этих позиций микроциркуляторное русло почек, своеобразная внутри почечная гемодинамика представляет особый интерес, так как почки одновременно являются паренхиматозным органом с очень высоким уровнем тканевого метаболизма и одним из основных органов, обеспечивающим гомеостаз организма.

Кровеносная система почек имеет свои особенности. В ворота почки артерия разделяется на междолевые ветви, которые на границе коркового и мозгового слоев переходят в дуговые артерии . От последних в корковое вещество направляются междольковые артерии, которые и дают начало микроциркуляторному руслу почек. Из междольковых артерий образуются многочисленные приводящие артериолы, дающие первую сеть капилляров почечных клубочков. В клубочках наружных отделов коркового слоя приносящая артериола распадается на сеть широко анастомозирующих между собой артериальных капилляров, которые, сливаясь, образуют отводящие артериолы . Их диаметр в два раза меньше чем диаметр приводящих артериол. Отводящие артериолы распадаются на сеть капилляров, оплетающих канальцы корковой и наружной мозговой зон. Кроме того, образовании околоканальцевых капилляров участвует артериола Лодвига , которая отходит или от междольковых артерий, или от приносящих артериол до входа в клубочек.
Окодоканальцевая (перитубулярная) капиллярная сеть коркового слоя почек полностью происходит на афферентных сосудов клубочков (рисунок 1). Таким образом, две сети связаны в единую систему. Такое строение не является уникальным для капиллярного сосудистого русла. Подобного рода портальная циркуляция ("чудесная сеть") обнаружена между мезентеральным кровообращением и кровообращением печени, а также между кровообращением переднего гипофиза и гипоталамуса. Портальная система почек отличается от других систем тем, что связь между двумя капиллярными руслами осуществляется здесь через афферентные артериолы, имеющие относительно высокое сопротивление, тогда как капиллярные русла портальных систем печени и гипофиза связаны сосудами, имеющими низкое сопротивление. Внешний вид эфферентных сосудов клубочка и соответствующей капиллярной сети в разных областях коркового слоя весьма различен. Это различие особенно выражено во внутреннем корковом слое, где эфферентные сосуды клубочка образуют разные сосудистые пучки, образующие сосудистые сплетения наружного и внутреннего мозгового слоя. Остальная эфферентная капиллярная сеть полностью находится внутри коркового слоя. Тип раз ветвления капилляров и внешний вид сформированных таким образом капиллярных сетей не является случайным. Он отражает конфигурацию канальцевых структур. Так, некоторые афферентные сосуды связаны с извитыми канальцами внутри субкапсулярного кортекса , тогда как другие, по-видимому, служат для осуществления связей о петлями Генле и собирательными трубками в кортико-медуллярной части.
До недавнего времени полагали, что эфферентный сосуд, возникающий в данном клубочке, дает начало перитубулярным капиллярам, окружающим нефрон, который начинается от этого же клубочка. В основе этого представления лежало схема, предложенная Боуменом в 1842 г. Это представление не подвергалось критике в течение многих лет, несмотря на то, что опыты с сосудистой инъекцией показали существование характерных ограниченных в пространстве эфферентных сетей. В настоящее время с помощью техники двойных инъекций показано, что каждый нефрон снабжается эфферентными капиллярными сетями от многих клубочков; тем самым, отношения « один к одному» не существует. Единственный участок, в котором эфферентный сосуд данного клубочка перфузирует каналец того же самого клубочка, находится в области проксимального извитого канальца (ПИК) самого поверхностного коркового слоя . Этот факт имеет определенное значение при интерпретации данных опытов по изучению микрогемоциркуляции 9 почечной паренхиме. Электронно-микроскопические исследования ряда авторов (19,56, 126) показывают, что эндотелий перитубулярных капилляров, так же как и в клубочковых капиллярах, пронизан отверстиями. Над отверстием эндотелиальных клеток лежит базальная мембрана, которая полностью окружает капилляр. Таким образом, капиллярный барьер состоит из тонкой мембраны, закрывающей окошко, и структур базальной мембраны. Хотя эта барьерная система кажется идентичной системам и других висцеральных капилляров, не которые исследователи (21,35) сообщают, что почечные перитубулярные капилляры, более чем другие капилляры проницаемы как для низко-, так и для высокомолекулярных веществ.
В почках процессы капиллярной фильтрации и реабсорбции функционально и физически разобщены. Гидравлическое давление на конце клубочкового капилляра составляет около 45 мм.рт.ст., а для перитубулярных капилляров от 6 до 10 мм.рт.ст., причем максимальные значения отмечаются непосредственно в месте ответвления эфферентной артериолы. Таким образом, эфферентный сосуд, хотя в нем сохраняется высокое онкотическое давление плазмы конце клубочка, характеризуется существенно уменьшением гидравлического давления. Вероятно, взаимодействие между кровеносным сосудом и канальцем является довольно сложным. Многие исследователи предполагают (54, 129), что при длительном активном канальцевом транспорте уменьшение капиллярной реабсорбции приведет к увеличению гидравлического давления в межклеточных промежутках. Это могло бы в свою очередь привести к увеличению обратного тока транспортируемых растворенных веществ и воды на интерстиция в канальцы. Таким образом, даже если процессы активного транспорта считать первичными, перитубулярная капиллярная динамика сохраняет свою регуляторную роль. Вследствие того, что перитубулярные капилляры, которые окружают данный нефрон, происходят от многих эфферентных сосудов, такие регуляторные процессы не следует рассматривать как механизм, служащий для балансирования фильтрации и реабсорбции на уровне одиночного нефрона. Следовательно, капиллярная динамика через корковый слой та же, что и в поверхностных областях, что все кортикальные сегменты канальцев окружены капиллярами, в которых постоянно идет процесс реабсорбции. Таким образом, функция сосудов коркового слоя в целом может отражать среднюю реабсорбционную способность кортикальных перитубулярных сосудов.
Мозговой (медуллярный) слой почек структурно разделен на две зоны – наружную и внутреннюю. Для наружного слоя характерны специфические сосудистые пучки, образованные вследствие деления эфферентных сосудов внутренних кортикальных клубочков. Обширная капиллярная сеть, происходящая на наружной части этих сосудистых пучков, окружает оба наружных медуллярных сегмента собирательной трубки и область перекрытий между тонкой нисходящей и толстой восходящей частями петли Генле . Другие сосуды проходят от центров пучков во внутреннюю часть, медуллярного слоя, где они образуют маленькие сети вокруг тонких сегментов петли Генле и конечных частей собирательных трубок. Отток от внутренней медуллярной капиллярной сети происходит через сосуды, которые поднимаются среди канальцев, соединяются венами независимо от сосудистых пучков и во внутренней части кортекса. Отток из внутренней части медуллярного слоя происходит через сосуды, которые поднимаются параллельно с нисходящими сосудами и возвращаются в кортекс через центры пучков. Так как сосуды пучков и сосуды внутренней части медуллярного слоя обычно бывают прямыми и мало разветвленными, для их описания применяются термины «va sa recta» и «vasa recta пучков».
Внутренний медуллярный слой часто рассматривается как относительно лишенный сосудов. Это описание основано на трудности обнаружения в этом слое сосудов при введении красящих веществ. В действительности же, капиллярный объем внутреннего медуллярногослоя так же велик или может быть даже больше, чем в тексе (53). Диаметр этих сосудов не превышает диаметр капилляра в имеет большую длину, в связи С чем их трудно заполнить Третьим широко распространенным неверным мнением о медуллярном кровообращении является представление о том, что кровоток в мозговом слое очень мал. Из общего почечного кровотока около 10% проходит через наружный медуллярный слой и 1 или 27 через внутренний (43). Эти цифры кажутся незначительными только до Tех пор пока сравнивают огромный кровоток через всю почку - 400 мл(100г. мин), и через относительно небольшую часть, представленную медуллярных веществом (20 и 10% для наружной и внутренней вон соответственно). Если принять во внимание эти отношения, кровоснабжение наружной части медуллярного слоя оказывается равным примерно 100-200 мл/100 г мин, т.е. оказывается большим, чем кровоснабжение сердечной мышцы, тогда как перфузия внутренней части составляет 30-60 мл/100 г мин; эта величина сравнима с кровообращением печени или мозга.
Медуллярным сосудам свойственны низкая линейная скорость тока и эффективный противоточный обмен (92, 138). Таким образом, эта кровь подвергается действию обменных процессов в течение периода времени, примерно в 20 раз большего, чем в типичном мезентериальном капилляре. Тот факт, что эти сосуды примерно в 20 раз длиннее типичного капилляра, указывает на то, что большая скорость эфферентного тока существенно замедляется при множественном ветвлении сосуда в сосудистом пучке, но при этом конечная скорость не равна той, которая обнаруживается в капилляра во всех участках тела.
Тот факт, что кислород также полностью растворим в жирах, имеет важное значение для обмена веществ медуллярного слоя. В крови, покидающей внутреннюю часть медуллярного слоя, кислорода относительно мало, что является следствием метаболических процессов. В ходе противоточного обмена та кровь экстрагирует кислород на крови, входящей в медуллярный слой в сосудистых пучках. Этот процесс которого ограничивает количество кислорода, поступающего во внутренние медуллярные области. Таким образом, хотя внутренная часть медуллярного слоя и не лишена оксидативных анаимных систем, относительно преобладающей является анаэробная система.
Медуллярная циркуляция выполняет ряд функций. Прежде всего она доставляет метаболические субстраты и удаляет продукты метаболизма этой области. Во вторых, она удаляет из высокогипертоничной внутренней части мозгового слоя воду, экстрагируемую из собирательных трубок в процессе концентрации мочи. И в третьих, при выполнении этих функций не только не должно возникать падения осмотического градиента, для его образования. To, что медуллярная сосудистая система способна выполнять эти различные и отчасти противоречивые функции, в большой степени обусловлено ее структурной специализацией, о которой говорилось выше.
Все изложенное нами выше позволяет нам на примерах доступных для прижизненного изучения капилляров, проксимальные извитые, канальцы исследовать динамику микроциркуляторных расстройств при гидронефротической трансформации и судить о нарушениях почечной гемодинамики в целом.
Известно, что собственно микроциркуляция - это область явлений и процессов, протекающих на уровне микрососудов – пре капилляров, капилляров и венул. До последнего времени имел место ощутимый пробел между нашими все более углубляющимися о специфике микроциркуляторного русла различных органов и тка знаниями ней и нередко бытуюшми еще стандартизированными представления ми с некой "усредненной", "обезличенной" сосудистой сети.
Работы последних лет выявили глубокую индивидуальность, специфичность явлений, протекающих на этом уровне в различных органах и тканях. Нужно ли говорить о том, что изучение этих особенностей представляет не только академический интерес. Ведь именно расстройства этих процессов сегодня являются проблемой номер один современной медицины. Понять механизмы различных заболеваний, научно обосновать рациональные методы ранней диагностики и эффективной терапии невозможно, не представляя себе отличительных черт структуры, функции, регуляции микрососудистого русла в каждом органе и ткани. Ведь данная система существует не сама по себе, а в неразрывном единстве со специфически ми процессами, протекающими в органах и тканях, и поэтому рассмотрение физиологии периферического кровообращения в единстве с обеспечиваемой функцией органов и тканей представляет пример системного подхода к изучению патологии.
Известно, что движение крови по сосудам различного калибра зависит не только от прикладываемой к потоку крови величины давления, но в первую очередь зависит от реологических свойств Гемореология - наука о динамических свойствах крови и ее форменных элементов в потоке (50). В настоящее время известны следующие реологические компоненты, которые принципе определяют текучесть крови в микрососудах: B вязкость плазмы и ее белковый состав, гематокрит, агрегация эритроцитов. способность эритроцитов адаптироваться к кровотоку, т.е. его деформируемость, определяемая эластичностью мембраны.
В 1915 году Hess установил, что вязкость крови не является постоянной, а значительно возрастает в областях сниженных скоростей кровотока и никого давления. Вязкость крови в престазе повышается B 20-100 paз, а в стазе кровь теряет текучесть и приобретает свойства твердого тела. Позднее был открыт еще один феномен, заключающийся в том, что вязкость крови падает при уменьшении радиуса сосуда. Установлено, что "неправильное поведение" крови, т.е. увеличение объемного потока непропорциональнo прилагаемому давлению, обусловлено наличием так называемой отруктурной вязкости, которая резко снижается при усилении воз действия на кровь. Вязкость крови во многом определяется реологическими свойствами эритроцитов. так как именно они являются преобладающими клеточными элементами суспензии. В быстром потоке большое значение имеет каплеподобное поведение эритроцитов, их внутренняя вязкость. В медленном потоке вязкость крови в и т.е. определяется в основном количеством и размерами эритроцитарных агрегатов, так как вязкость плазмы на таких участках значительно ниже вязкости эритроцитарной суспензии. Агрегация эритроцитов представляет собой спонтанный процесс образования конгломератов клеток в виде монетных столбиков первичной, вторичной и третичной структур. По существующей биофизической теории, агрегация эритроцитов происходит вследствие нарушения равновесия между силами притяжения Ван-дер-Ваальса и силами отталкивания между отрицательно заряженными клетками крови. Отрицательный заряд эритроцитов обусловлен, главным образом карбоксильными группами сиаловой кислоты (131). Большое значение в образовании агрегатов отводится фибриногену, который, как предполагается, образует мостики между отдельными эритроцитами. Однако, следует отметить, что умеренная агрегация является нормальным физиологическим процессом. Она способствует более эффективному переносy клеток крови в аксиальном потоке. в прекапиллярных сосудах монетные столбики агрегатов, ориентированные по оси сосуда, транспортируются на большем расстоянии от сосудистой стенки, по сравнению с одиночными эритроцитами. в результате этого скорость движения агрегатов становится выше по сравнению с плаз мой, и таким образом, обеспечивается более интенсивное оксигенирование тканей (81,108).
Кроме агрегационных свойствам эритроцитов, в современной гемореологии большое внимание уделяется их эластическим свойствам внутренней вязкости и способности к деформации. Деформируемость является важнейшим и необходимым качеством эритроцита, так как при собственном диаметре около 8 мкм он должен проходить через капилляры диаметром 2,5 мкм. Установлено, что деформируемость эритроцита тесно связана с их внутренней вязкостью, метаболическим состоянием, содержанием гемоглобина и проницаемостью мембраны (122).
Роль других клеток относительно невелика. B развитии реологических расстройств Лейкоциты играют незначительную роль создании вязкости крови в физиологических условиях. Что касается тромбоцитов, то известно, что в отличие от эритроцитов они способны к агрегации даже при больших скоростях потока, их агрегация необратима и влечет за собой изменения гемостаза (50).
Объективная оценка значения реологических свойств крови в нарушениях микроциркуляции связана с тем, что при интерпретации полученных данных не принимается во внимание истинная величина напряжений сдвига в организме. Эксперименты по изучению гидродинамической дезагрегации показали, что напряжение сдвига более 1,5 дин/см препятствует образованию эритроцитарных агрегатов. В реальных условиях кровотока только B посткапиллярных венулах могут быть близкие величины напряжения сдвига. Структурная вязкость крови при низких напряжениях сдвига представляет собой неистинное ее свойство а только возможное и становится истинным свойством крови только в случае снижения напряжения сдвига в сосудистом русле (73,109). Следует, однако, подчеркнуть, что даже серьезные гемореологические расстройства не приведут к значительным гемодинамическим нарушениям, если они не будут сочетаться с местными или генерализованными нарушениями элементов микроциркуляторного русла. Микроциркуляторное напряжение сдвига может снизиться в ответ на падение давления в артериальной системе или его подъем в венозной системе. Следовательно, при на рушениях местного кровообращения по типу стенозирования приводящего колена можно ожидать снижения микрососудистого напряжения сдвига, которое регулируется прекапиллярами, имеющими отвечать нa артериальную гипотонию дилятацией. При расширении капилляров нормализуется не только величина объемного кровотока, но также напряжение сдвига. При полностью исчерпанном вазодилятаторном резерве величина регулирующего кровотока зависит только от создаваемого давления и вязкости крови. При снижении напряжения сдвига ниже критического текучесть крови стремится к нулю, что сопровождается остановкой микроциркуляторной перфузия.
В последнее время в доступной литературе появился ряд сообщений (72,115), в которых говорится о попытках изучения реологических свойств крови при некоторых заболеваниях почек, так как они относятся к заболеваниям с высоким риском неблагоприятного воздействия на реологические характеристики крови. Исходя на этих соображений, нами в данной работе предпринята попытка исследовать динамику реологических нарушений при гидронефротической трансформации, их влияние на нарушения микроциркуляции в почках, приводящих в конечнем итоге к развитию тканевой гипоксии и нефросклерозу.
Из приведенного обзора литературы видно, что изучение состояния паренхимы и микроциркуляторного русла почки при гидронефрозе привлекло внимание достаточно большого количества исследователей. При этом одни из них занимались изучением особенностей гистоструктурних изменений паренхимы почек, другие исследовали состояние ангиоархитектоники, третьи - функциональное состояние гидронефротической почки. Однако до настоящего времени остаются еще невыясненными изменения структурно-функциональных отношений различных отделов микроциркуляторного русла по чек. Между тем, более обстоятельное комплексное исследование с применением оригинальных методов морфологического анализа микроциркуляторного русла, в частности перитубулярных капилляров в динамике развития гидронефроза, представляет немаловажный теоретический и практический интерес. Комплексное изучение взаимосвязанных между собой динамических параметров микроциркуляции и реологических свойств крови позволяет не только четко проследить развитие патологического процесса, выявить цепочку причинно-следственных отношений, но и открыть перспективы в фармакологической коррекции подобных нарушений, как в динамике развития гидронефротической трансформации, так и при состояниях, когда поврежденная почка абсолютно не функционирует и встает вопрос о поддержании и создании благоприятных условий для деятельности единственной функционирующей почки.