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.