Транспорт натрия в собирательных трубках. В собирательных трубках реабсорбируется около 5 % натрия. Так же, как в дистальном канальце, всасывание натрия сопровождается противотранспортом ионов К+ и Н+. При нарушении реабсорбции Na+ и воды, а также секреции К+ и Н+ в собирательных трубках расположенных выше сегментов нефрона происходят активные процессы поддержания гидроионного гомеостаза, от их функции зависит окончательная осмотическая концентрация мочи. Следует отметить, что в отличие от двух предыдущих сегментов нефрона этот сегмент обладает свойством изменять проницаемость мембраны для воды в зависимости от концентрации антидиуретического гормона в крови.
Канальцевый транспорт хлора. Около 70 % всего количества профильтровавшегося хлора реабсорбируется в проксимальном канальце, а остальная часть — в дистальных отделах нефрона. Реабсорбция хлора является в основном пассивным процессом. В проксимальном канальце реабсорбция С1
совершается обычно в том же направлении, что и реабсорбция натрия. Однако оба эти иона переносятся не в виде соединения NaCl, а по отдельности. Нельзя рассматривать СГ простым эквивалентом Na
+.
В проксимальном отделе извитого канальца реабсорбция хлора происходит при наличии ферментов, имеющих сульфгидрильные группы, очень чувствительные к ртутным диуретикам. При блокировании ртутными диуретиками нормальная реабсорбция хлора увеличивает диурез, поскольку часть воды не реабсорбируется.
Канальцевый транспорт калия. Калий преимущественно находится в клетках и лишь менее 2 % его обнаруживается в биологических жидкостях организма. Почки не сохраняют калий так же эффективно, как натрий. Если потребление калия низкое, то происходит его потеря с мочой. С другой стороны, почки способны адаптироваться к большим его нагрузкам. При потреблении избытка солей калия ди-стальные извитые канальцы и собирательные трубки интенсивно секретируют калий, и его количество, выделенное с мочой, может превышать фильтруемое в клубочках.
Выведение калия почками осуществляется тремя способами: фильтрацией, ре-абсорбцией и секрецией. Он свободно фильтруется в клубочках. Около 90 % профильтровавшегося калия подвергается реабсорбции в проксимальном сегменте канальца. Часть ионов К
+ реабсорби-руется в петле Генле. В дистальном сегменте извитого канальца и собирательных трубках ионы К
+ подвергаются секреции в просвет канальца в обмен на ионы Na
+. На этот процесс влияют факторы, действующие как с перитубулярной стороны (со стороны кровеносного русла), так и с лю-минальной стороны эпителия канальцев и собирательных трубок. Наиболее важным из факторов, действующих с перитубулярной стороны, является альдостерон, увеличивающий секрецию калия.
К факторам, влияющим на секрецию калия с люминальной стороны эпителия канальцев, относят разность потенциалов по обе стороны люминальной мембраны, а также скорость движения фильтрата по сегменту нефрона. Секреция калия увеличивается при алкалозе и уменьшается при ацидозе. Некоторые вещества способны влиять на секрецию калия. Например, такой препарат, как амилорид, снижающий трансэпителиальную разность электрических потенциалов, полностью подавляет секрецию калия. Он применяется как калийсберегающий препарат при лечении диуретиками.
Транспорт ионов Н+. Роль почек в поддержании рН исключительно велика, поскольку они регулируют секрецию ионов Н
+ и восполняют буферную емкость крови. Нормальное протекание различных физиологических процессов зависит от строгого поддержания рН крови на среднем уровне 7,4.
Ионы Н
+ секретируются в просвет проксимальных и дистальных канальцев. Большая часть ионов Н
+ образуется при катализируемой или некатализируемой гидратации СО
2:
СО
2 + Н
2О <=>Н
2СО
3 <=> Н
+ + НСО
з-.
Следующим этапом является движение ионов Н
+ через люминальную мембрану. В проксимальном канальце ионы Н
+ обмениваются на ионы Na
+ одной из находящихся в моче натриевых солей. В дистальном сегменте нефрона секреция Н
+ обеспечивается главным образом первичной Н
+-АТФ-азой, расположенной в апикальной мембране вставочных клеток собирательных трубок коркового и мозгового слоев почки.
Попадая в просвет нефрона, Н
+ захватывается НСО3. В проксимальном канальце, где концентрация НСО3 относительно высока, эта реакция катализируется карбоангидразой, находящейся в щеточной каемке. Таким образом, секреция Н
+ используется для возвращения профильтрованных гидрогенкарбонатов.
Одновременно ионы Н
+ участвуют в образовании титруемых кислот:
Н
+ + НРО
4 <=± 2Н
+ + РО4 ; Н
++Л"^±НЛ,
где НЛ является слабой органической кислотой.
Гидроген-ионы фосфатов и неионизиро-ванные слабые кислоты в дальнейшем экс-кретируются с мочой.
В экскреции ионов Н
+ участвует и другая буферная система, обладающая большой емкостью. В проксимальном и дистальном канальцах из глутамина при участии фермента глутаминазы непрерывно образуется аммиак, диффундирующий в кровь и канальцевую жидкость. В просвете канальцев аммиак (NH
3) связывается с Н
+, образуя ион аммония (NHp, который экскретируется с мочой.
При нормальном функционировании почек общее количество экскретированных Н
+ равно примерно 50—100 мэкв/сут. При гидрогенкарбонатной нагрузке (например, прием с пищей фруктовых соков, содержащих цитроны, инфузия больших количеств гидрогенкарбоната) экскреция Н
+ снижается или полностью прекращается, а титруемая кислотность приближается к нулю.
В регуляции экскреции Н
+ принимает участие альдостерон, стимулирующий секрецию Н
+ и К
+ в дистальном отделе неф-рона. Избыток альдостерона приводит к развитию метаболического алкалоза, а его дефицит — к метаболическому ацидозу.
Транспорт кальция и магния. Кальций находится в плазме в трех формах: ионизированной, неионизированной (в виде комплексных соединений) и соединения с белком. В норме ионизированный кальций составляет менее половины общего количества (1,136 — 0,126 ммоль/л). Комплексы с ним составляют главным образом три аниона: НСО3, фосфат и цитрат. В почке в сутки фильтруется около 270 ммоль кальция. Суточная его экскреция колеблется от 1,5 до 15 ммоль.
В клубочках фильтруется только ионизированный и неионизированный кальций, поэтому его концентрация в ультрафильтрате составляет около 65 % от общей концентрации в плазме.
Реабсорбция кальция во многих отделах нефрона происходит одновременно с реабсорбцией натрия. Поэтому экскреция кальция с мочой изменяется в зависимости от экскреции натрия.
Около 60 % профильтровавшегося кальция реабсорбируется в проксимальном извитом канальце, 20 —25 % — в петле Генле, 10 % — в дистальном извитом канальце и около 5 % — в собирательных трубках. Терминальный отдел нефрона, где реабсорбируется лишь 5 — 8 % всего профильтровавшегося кальция, является основной зоной окончательной регуляции его экскреции. Реабсорбция кальция в дистальной части осуществляется под воздействием паратиреоидного гормона (паратгормона), который увеличивает реабсорбцию кальция в толстом восходящем колене петли Генле и собирательной трубке.
В регуляции обмена кальция кроме паратгормона принимают также участие активная форма витамина D и кальцитонин. Когда больной получает диету с низким содержанием этого макроэлемента, развитие легкой, преходящей гипокальциемии вызывает высвобождение паратгормона, увеличивающего превращение в корковом веществе почки 25-оксихолекальциферо-ла в 1,25-диоксихолекальциферол (витамин D
3). Этот метаболит витамина D повышает всасывание кальция в кишках и увеличивает его реабсорбцию в проксимальных канальцах.
Кальцитонин, секретируемый
главным образом клетками щитовидной железы, вызывает натрийурез и увеличивает выведение кальция. Он продуцируется в ответ на увеличение содержания кальция в плазме.
Подобно кальцию часть магния в плазме связана с белком, при этом соотношение фильтруемого магния к общей концентрации Mg
2+ в плазме составляет приблизительно 0,75. 20 — 30 % фильтруемого Mg
2+ реабсорбируется в проксимальном канальце, большая же его часть (50 — 60 %) — в толстом восходящем колене петли Генле под влиянием паратгормона. В дистальном нефроне реабсорбируется около 2 —10 % фильтруемого магния вне зависимости от действия паратгормона.
Различия в процессах всасывания кальция и магния на всем протяжении нефрона были уточнены при изучении эффекта диуретиков на экскрецию ионов. Так, тиа-зидовые диуретики снижают экскрецию кальция, но увеличивают экскрецию магния. «Петлевой диуретик» фуросемид увеличивает экскрецию обоих ионов, тогда как действующие на дистальную часть нефрона калийсберегающие диуретики типа спиронолактона, амилорида и три-амтерен снижают экскрецию кальция и магния.
Транспорт фосфатов. Фосфаты принадлежат к наиболее эффективным буферам мочи. В нормальных условиях в моче содержатся лишь неорганические фосфатные соединения (Н
2РС>4, НРОр. За сутки с мочой выделяется около 1 г фосфатов. Неорганические фосфаты свободно фильтруются в клубочках и подвергаются обратному всасыванию в канальцевой системе. Предполагается, что 60 — 70% профильтровавшихся фосфатов реабсорбируется в проксимальном канальце, а также в дистальном.
Паратгормон играет важную роль в регуляции уровня фосфатов в различных сегментах нефрона. Этот пептид связывает рецепторы на контралюминальной стороне проксимального канальца и активи
зирует систему аденилатциклазы, вследствие этого увеличивается количество циклического АМФ и реабсорбция фосфатов снижается. То же самое происходит и в дистальной части нефрона. Таким образом,при наличии избытка паратиреоидного гормона экскреция фосфатов может повыситься на 20 — 30 %, т. е. развивается значительная фосфатурия. Кальцитонин и глюкокортикоиды уменьшают количество реабсорбированных фосфатов, в то время как , гормон роста повышает их реабсорбцию.
Транспорт сульфатов. Концентрация сульфатов в плазме крови колеблется от 0,19 до 2,4 моль/л. Неорганические сульфаты плазмы образуются в результате расщепления аминокислот. В клубочках они свободно фильтруются и подвергаются реабсорбции в извитых канальцах. Реабсорбция сульфатов происходит еледующим образом: активный сульфат связывается с АТФ (2 АТФ + SO4") и путем транссульфурирования превращается в «переносчик» с низкой молекулярной маcсой, от которого в интерстициальном пространстве отделяется сульфат-ион. При нормальной концентрации сульфатов в плазме почти все количество профильтровавшихся ионов подвергается реабсорбции. Повышение концентрации сульфатов вызывает быстро наступающее насыщение канальцевого транспорта и по достижении максимума увеличивается выведение их с мочой. Поэтому сульфаты можно отнести к пороговым веществам. Ряд гормонов оказывает влияние на реабсорбцию сульфатов. Так, она возрастает после введения гормона роста и глюкокортикоидов.
Реабсорбция сульфатов ингибируется тиосульфатом, а также глюкозой или аминокислотами в высоких концентрациях.
Транспорт пороговых веществ. К пороговым относятся такие вещества, реабсорбция которых происходит до тех пор, пока их концентрация в плазме крови не превысит определенную пороговую величину, после чего их реабсорбция прекращается и они появляются в моче. К таким веществам относятся глюкоза, хлориды, аминокислоты.
Глюкоза. В обычных условиях в просвет нефрона с ультрафильтратом ежеминутно поступает более 100 мг глюкозы, которая практически полностью реабсорбиру-ется клетками проксимального канальца. Реабсорбция глюкозы является типичным примером выделения веществ путем фильтрации и реабсорбции без секреции. Суточное количество экскретируемой глюкозы не превышает 130 мг. Процесс реабсорбции протекает с затратой энергии АТФ путем энзиматического фосфорили-рования. Под влиянием гексокиназы глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат, из которого под действием фосфатазы снова образуется глюкоза, а фосфорный радикал присоединяется к АДФ с образованием АТФ. Этот процесс требует достаточного количества О
2.
Максимальная скорость, с которой может происходить реабсорбционный процесс, называется
транспортным максимумом (Т
т). Он индивидуален для каждого растворенного вещества. Считается, что величину Т
т глюкозы (Т
т(}) ограничивает лишь число переносчиков, но не энергоснабжение транспорта. Для количественного определения этого показателя в кровь больного вводят глюкозу («сахарная нагрузка»). Когда количество профильтровавшейся глюкозы превысит ре-абсорбционную способность канальцев, т. е. будут заняты все мембранные переносчики глюкозы, ее избыток в канальцах приведет к глюкозурии. Количество глюкозы, реабсорбируемое при максимальной нагрузке всех ее мембранных переносчиков, является относительно стандартной величиной и соответствует у мужчин — 380, а у женщин —
310 мг/мин на 1,73 м
2 поверхности тела.
Если во всех канальцах количество фильтруемой в них глюкозы соответствует способности клеток к ее реабсорбции,
т0 Т
Ш(} будет одновременно достигнут во всех нефронах. При этом глюкозурия будет увеличиваться пропорционально увеличению гипергликемии. Если же нефро-ны гетерогенны по
способности реабсор-бировать глюкозу, то будет наблюдаться расхождение между ними по времени наступления глюкозурии — она будет появляться при разном уровне гипергликемии. T
mG в разных нефронах будет достигаться при увеличении концентрации глюкозы в плазме крови от 9,99—11,10 ммоль/л до 22,20 ммоль/л. Это явление носит название
расщепления кривой титрования не-фронов глюкозой и отражает степень морфологической и функциональной гетерогенности нефронов.
Различают два вида увеличения экскреции сахара с мочой (глюкозурии): почечную и экстраренальную. Первый вариант наблюдается при нормальной концентрации глюкозы в крови, второй — при гипергликемии, например, при сахарном диабете. Глюкозурия почечного происхождения является редким заболеванием, чаще всего она служит одним из симптомов нарушения функции почек при синдроме Фанкони.
Специфическим ингибитором транспорта глюкозы является
флоридзин. Последний блокирует процесс фосфорилирова-ния глюкозы и тормозит ее реабсорбцию в проксимальных канальцах.
Аминокислоты. Так же, как и глюкоза, аминокислоты полностью фильтруются в клубочках. Концентрация аминокислот в фильтрате соответствует их концентрации в плазме крови и колеблется от 2,5 до 3,5 ммоль/л.
В обычных условиях более 90 % профильтровавшихся аминокислот подвергается обратному всасыванию главным образом в начальной части проксимального канальца. Механизм трансцеллюлярного транспорта аминокислот подобен таковому при реабсорбции глюкозы. Аминокислота связывается в мембране щеточной каемки со специфическим переносчиком, он присоединяет натрий, и весь комплекс перемещается через мембрану в цитоплазму, где переносчик освобождается от аминокислоты и натрия. Системы канальцевого транспорта аминокислот характеризуются насыщением, т.е. имеют ограниченное количество переносчиков, и когда все они связываются с соответствующими аминокислотами, избыток последних из канальцевой жидкости экскретируется с мочой.
Существует, по меньшей мере, четыре специфические активные транспортные системы, специфичные для определенных групп аминокислот и имеющие разное значение Т
т. Разные группы аминокислот переносятся отдельными трансмиттерами.
I группа — аланин, гистидин, норвалин, норлейцин, метионин, а-аминомасляная
кислота;
II группа — аргинин, цистеин, лизин, орнитин;
III группа — аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота;
IV группа — глицин, оксипролин, пролин.
Перенос аминокислот через мембрану щеточной каемки является стереоспецифи-ческим для их определенных групп, насыщаемым и зависимым от уровня натрия. Процесс их реабсорбции косвенно зависит от потребления кислорода и эффективности энергетического аппарата клетки. Поступившие в клетку аминокислоты перемещаются к латеральной и базальной плазматической мембранам, через которые посредством механизма облегченной диффузии попадают в интерстициальное пространство.
Ряд факторов приводит к увеличению экскреции аминокислот (аминоацидурии), в частности отсутствие или низкая активность в организме ферментов катаболизма некоторых аминокислот; наследственные или приобретенные нарушения одной или нескольких систем транспорта аминокислот в
мембране щеточной каемки; дефект трансцеллюлярного механизма переноса аминокислот через клетку проксимального канальца.
Скачать 2.11 Mb.