13.6.3. Реабсорбция в канальцах

В почках у человека за 1 сут образуется около 180 л ультрафильтрата объем выделяемой мочи составляет от 1 до 1,5 л, остальная жидкость реабсорбируется в почечных канальцах. В просвет почечного канальца поступают все растворенные в плазме крови низкомолекулярные вещества, а также очень небольшое количество белков. Поэтому основное назначение системы обеспечивающей обратное всасывание веществ в канальцах, состоит в том чтобы вернуть в кровь все жизненно важные вещества и в необходимых количествах а экскретировать конечные продукты обмена веществ, токсические и чужеродные соединения и физиологически ценные вещества, если они имеются в избытке. Важное значение имеет фильтрация в клубочках гормонов и некоторых других физиологически активных веществ, которые в процессе реабсорбции инактивируются, а их компоненты возвращаются в кровь или удаляются из организма.

Различные отделы почечных канальцев отличаются по способности всасывать вещества из просвета нефрона. С помощью анализа жидкости из отдельных частей нефрона были установлены состав, функциональное значение и особенности работы всех отделов канальцев почки. В проксимальном сегменте нефрона из ультрафильтрата в обычных условиях полностью реабсорбируются глюкоза, аминокислоты, витамины, небольшие количества белка, пептиды, ионы Na+ K+, Са2+, Mg2+, мочевина, вода и многие другие вещества. В последующих отделах нефрона органические вещества не всасываются, в них реабсорбируются только ионы и вода (рис. 13.8).

 

Рис. 13.8 Локализация реабсорбции и секреции веществ в различных частях почечного канальца

 

В проксимальном сегменте нефрона у млекопитающих всасываются около 60-70% профильтровавшихся ионов Na+ и Сl-, более 90% НСО3-, перечисленные выше органические и неорганические вещества,    доля которых  меньше в общей концентрации веществ, растворенных в плазме крови.

Отличительной особенностью реабсорбции в проксимальном канальце является то, что вслед за всасываемыми веществами реабсорбируется вода вследствие высокой осмотической проницаемости стенки этого отдела нефрона. Поэтому жидкость в проксимальном канальце всегда остается практически изоосмотической плазме крови.

Всасывание отдельных веществ в канальцах обеспечивается разными способами, их описание поможет понять многообразие молекулярных механизмов реабсорбции в нефроне.

Клетки эпителия почечных канальцев являются полярными, асимметричными. Их плазматическая мембрана, обращенная в просвет канальца, называется люминальной, или апикальной (от лат. apex, apicis - верхушка). Ее свойства во многих отношениях иные, чем у плазматических мембран боковых частей и основания клетки, называемых базолатеральными мембранами.

Для понимания физиологических механизмов реабсорбции веществ существенно, что в люминальной мембране локализованы переносчики и ионные каналы для многих веществ, обеспечивающие прохождение последних через мембрану в клетку. В базолатеральных мембранах содержатся Na, К-АТФаза, Са-АТФаза, переносчики некоторых органических веществ. Это создает условия для всасывания органических и неорганических веществ из клетки в межклеточную жидкость, в конечном счете - в сосудистое русло. Наличие в апикальной мембране натриевых каналов, а в базолатеральных мембранах натриевых насосов обеспечивает возможность направленного потока ионов Na+ из просвета в клетку канальца и из клетки с помощью насоса в межклеточное вещество.

Таким образом, клетка функционально является асимметричной, обеспечивая поток веществ из просвета канальца в кровь. Для такого процесса имеются структурные и биохимические предпосылки. В базальной части клеток почечных канальцев сосредоточены митохондрии, в которых при клеточном дыхании вырабатывается энергия для работы ионных насосов.

Глюкоза. Ежесуточно в канальцы почек у человека поступает 990 ммоль глюкозы, за сутки в почках реабсорбируется около 989,8 ммоль, т. е. моча оказывается практически свободной от глюкозы. Следовательно, всасывание глюкозы происходит против концентрационного градиента, в результате из канальцевой жидкости в кровь реабсорбируется вся глюкоза при нормальной ее концентрации в крови.

При повышении содержания глюкозы в плазме крови с 5 до 10 ммоль/л глюкоза появляется в моче. Это обусловлено тем, что в люминальной мембране клеток проксимального канальца находится ограниченное количество переносчиков глюкозы. Когда они полностью насыщаются глюкозой, достигается ее максимальная реабсорбция, а избыток начинает экскретироваться с мочой. Величина максимальной реабсорбции глюкозы имеет важное значение для функциональной оценки реабсорбционной способности клеток проксимальных канальцев (см. рис. 13.7).

Для определения максимальной величины транспорта глюкозы (ТтG) достигают полного насыщения системы ее канальцевого транспорта. С этой целью в кровь вводят глюкозу, повышая ее концентрацию в клубочковом фильтрате до тех пор, пока не будет достигнут порог реабсорбции и глюкоза не начнет в значительных количествах выделяться с мочой. Величину ТтG рассчитывают по разнице между количеством профильтровавшейся в клубочках глюкозы  (равно произведению объема клубочкового фильтрата Cin на концентрацию глюкозы в плазме крови РG) и выделившейся с мочой (UG - концентрация глюкозы в моче, V - объем выделившейся мочи):

Т тG = СinРG - UGV.

Величина ТтG характеризует полную загрузку системы транспорта глюкозы У мужчин она равна 2,08 ммоль/мин (375 мг/мин), у женщин - 1,68 ммоль/мин (303 мг/мин) при расчете на 1,73 м2 поверхности тела.

На примере глюкозы можно рассмотреть мембранные и клеточные механизмы реабсорбции моносахаридов и аминокислот в почечных канальцах. В апикальной мембране клеток проксимального канальца глюкоза соединяется с переносчиком, который должен одновременно присоединить ион Na+ после чего комплекс приобретает способность транспортироваться через мембрану. В результате в цитоплазму клетки поступают и глюкоза, и натрий. Так как мембрана отличается высокой селективностью и односторонней проницаемостью, она не пропускает глюкозу обратно из клетки в просвет канальца. Энергетическим источником для переноса глюкозы через апикальную мембрану служит меньшая концентрация Na+ в цитоплазме клетки, удаляемого с помощью Na, К-АТФазы, локализованной в базальной плазматической мембране клетки. Такой процесс получил название вторично-активного транспорта, когда перенос веществ при их всасывании из просвета канальца в кровь происходит против концентрационного градиента, но без затраты на него энергии клетки. Она расходуется на перенос ионов натрия. Первично-активным называют транспорт в том случае, когда происходит перенос вещества против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Наиболее ярким примером является транспорт ионов Na+, который осуществляется при участии фермента Na, К-АТФазы, расходующей энергию АТФ. После освобождения от связи с переносчиком глюкоза поступает в цитоплазму, достигает базальной плазматической мембраны и перемещается через нее с помощью механизма облегченной диффузии.

Белки и аминокислоты. Ультрафильтрация приводит к тому, что в просвет нефрона поступают неэлектролиты и электролиты. В отличие от электролитов которые, проникнув через апикальную мембрану, в неизменном виде достигай ют базальной плазматической мембраны и транспортируются в кровь, перенос белка обеспечивается иным механизмом, получившим название пиноцитоз. Молекулы профильтровавшегося белка адсорбируются на поверхностной мембране клетки, мембрана впячивается внутрь клетки с образованием пиноцитозной вакуоли. Эта вакуоль движется в сторону базальной части клетки; в околоядерной области, где локализован пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи) они могут сливаться с лизосомами, в которых высока активность ряда протеолитических ферментов. В лизосомах захваченные белки в результате ферментативного гидролиза расщепляются до аминокислот и удаляются в кровь через базальную плазматическую мембрану.

Профильтровавшиеся в клубочках аминокислоты почти полностью реабсорбируются клетками проксимального канальца. В люминальной мембране имеется не менее четырех раздельных механизмов транспорта аминокислот из просвета канальца в кровь: специальные системы реабсорбции для нейтральных, двуосновных, дикарбоксильных аминокислот и иминокислот (содержат в молекуле двухвалентную иминогруппу =NH). Каждая из этих систем обеспечивает всасывание нескольких аминокислот только одной группы. Так например, система реабсорбции двуосновных аминокислот участвует во всасывании лизина, аргинина, орнитина и, возможно, цистина. При введении в кровь избытка одной из указанных выше аминокислот начинается усиленная экскреция остальных аминокислот только этой группы. Системы транспорта отдельных групп аминокислот контролируются' раздельными генетическими механизмами. Описаны наследственные заболевания, одним из проявлений которых служит увеличенная экскреция определенных групп аминокислот.

Недавно были получены данные, что в почечных канальцах могут реабсорбироваться дипептиды и трипептиды в неизмененном виде. Пептидные гормоны, фильтруемые в почечных клубочках, частично гидролизуются и возвращаются в кровь в виде аминокислот, частично экскретируются с мочой.

Выделение с мочой слабых кислот и оснований зависит от их ультрафильтрации в клубочках, реабсорбции и секреции в проксимальных канальцах, а также от "неионной диффузии", влияние которой особенно сказывается в дистальных канальцах и собирательных трубках. Эти соединения могут существовать в зависимости от рН среды в двух формах: неионизированной и ионизированной. Клеточные мембраны более проницаемы для неионизированных веществ. Многие слабые кислоты с большой скоростью экскретируются с щелочной мочой, а слабые основания, напротив, с кислой. У оснований степень ионизации увеличивается в кислой среде, но уменьшается в щелочной. В неионизированном состоянии эти вещества растворимы в липидах и проникают в клетки, а затем в плазму крови, т. е. реабсорбируются. Если в канальцевой жидкости значение рН сдвинуто в кислую сторону, основания ионизированы и преимущественно экскретируются с мочой. Так, например, никотин является слабым основанием, ионизированным на 50% при рН 8,1, он в 3-4 раза быстрее экскретируется с кислой мочой (рН около 5), чем при щелочной реакции (рН 7,8). Неионная диффузия влияет на выделение почкой аммония, ряда лекарственных препаратов.

Электролиты. Всасывание профильтровавшихся в клубочках ионов Na+, Сl- и НСО3- требует наибольших энерготрат в клетках нефрона. У человека в 1 сут реабсорбируются около 24 330 ммоль натрия, 19 760 ммоль хлора, 4888 ммоль бикарбоната, а выделяется с мочой 90 ммоль натрия, 90 ммоль хлора, менее 2 ммоль бикарбоната. Транспорт натрия является первично-активным, т. е. именно на его перенос расходуется энергия клеточного обмена. Ведущую роль в этом процессе играет Na, К-АТФаза. В проксимальном канальце у млекопитающих реабсорбируется около 2/3 профильтровавшегося натрия. Обратное всасывание Na+ в этом канальце происходит против небольшого градиента, и его концентрация в канальцевой жидкости остается такой же, как и в плазме крови. В проксимальном канальце реабсорбируются все остальные ионы. Как отмечалось выше, из-за высокой проницаемости стенки этого канальца для воды жидкость в просвете нефрона остается изоосмотичной плазме крови.

Ранее считали, что в проксимальном сегменте нефрона происходит обязательная (облигатная) реабсорбция, т. е. при всех условиях всасывание ионов Na+, Сl-, воды является постоянной величиной. Напротив, в дистальных извитых канальцах и собирательных трубках реабсорбция ионов и воды может регулироваться, ее величина меняется в зависимости от функционального состояния организма. Результаты последних исследований указывают на то, что под влиянием импульсов, поступающих по эфферентным нервным волокнам к почке, и при действии физиологически активных веществ (например, одного из натрийуретических гормонов) регулируется реабсорбция натрия и в проксимальном отделе нефрона. Это особенно отчетливо выявляется при увеличении объема внутрисосудистой жидкости, когда уменьшение реабсорбции в проксимальном канальце способствует усилению экскреции ионов и воды, а тем самым восстановлению объема крови.

В результате реабсорбции в проксимальном канальце большинства компонентов ультрафильтрата и воды объем первичной мочи резко уменьшается и в начальный отдел петли Генле у млекопитающих поступает около l/з профильтровавшейся в клубочках жидкости. В петле Генле всасывается до 25% натрия, поступившего в нефрон при фильтрации, в дистальном извитом канальце - около 9%; меньше 1% натрия реабсорбируется в собирательных трубках или экскретируется с мочой. В конечных отделах канальцев концентрация натрия может снижаться до 1 ммоль/л по сравнению с 140 ммоль/л в клубочковом фильтрате. В дистальном сегменте нефрона и собирательных трубках в отличие от проксимального сегмента всасывание происходит против высоких концентрационного и электрохимического градиентов.

 

Рис. 13.9 Мембранные механизмы транспорта Na+ в клетках различных отделов нефрона

В базальных мембранах всех типов клеток содержится Na, К-АТФаза, обеспечивающая обмен ионов Na+ на ионы К+. В люминальной мембране локализована система котранспорта Na+ и глюкозы (G), натриевые каналы, система котранспорта некоторых других ионов; стрелками указаны участки нефрона, где находятся клетки соответствующих типов.

 

Рис. 13.10 Транспорт Na+ и К+ клеткой дистального извитого канальца

 

Клеточные механизмы реабсорбции Na+, как и других ионов, могут существенно отличаться в разных отделах нефрона (рис. 13.9). В клетках проксимального канальца поступление натрия через люминальную мембрану внутрь клетки обеспечивается рядом механизмов. Оно может быть связано с обменом Nа+ на протоны (Na+/H+, а также с деятельностью натрийзависимых переносчиков аминокислот и глюкозы. В люминальной мембране клеток толстого восходящего отдела петли Генле поступление иона Na+ в клетку происходит одновременно с ионом К+ и двумя ионами Сl-; эта система блокируется со стороны просвета канальца фуросемидом. В дистальном извитом канальце ведущее значение имеет прохождение иона Na+ по натриевому каналу, специфическим блокатором которого является амилорид. Во всех случаях поступившие внутрь клетки ионы натрия удаляются из нее Na, К-АТФазой, локализованной в базальной плазматической мембране.

Таким образом, молекулярные механизмы реабсорбции ионов натрия не одинаковы в разных участках нефрона. Это определяет отличие скорости реабсорбции и способов регуляции переноса натрия.

Электрофизиологические исследования клеток нефрона подтверждают высказанные выше представления о пассивном и активном компонентах системы реабсорбции натрия. При реабсорбции натрий вначале входит в клетку эпителия канальца пассивно по натриевому каналу мембраны, обращенной в сторону просвета канальца; внутренняя часть клетки заряжена отрицательно, и поэтому положительно заряженный Na+ движется в клетку по градиенту потенциала. Натрий направляется в сторону базальной плазматической мембраны, в которой имеется натриевая помпа, выбрасывающая его в межклеточную жидкость (рис. 13.10).

Регуляция реабсорбции и секреции ионов в почечных канальцах. В регуляции реабсорбции натрия участвуют эфферентные нервные волокна, подходящие к почке, и некоторые гормоны (рис. 13.11). Вазопрессин усиливает всасывание натрия в клетках толстого восходящего отдела петли Генле. Механизм этого эффекта основан на внутриклеточном действии цАМФ. Другим стимулятором реабсорбции натрия является альдостерон, который увеличивает транспорт Na+ в клетках дистальных почечных канальцев. Из внеклеточной жидкости этот гормон проникает через базальную плазматическую мембрану в цитоплазму клетки и соединяется с рецептором. Возникший комплекс поступает в ядро, где образуется комплекс альдостерона со стереоспецифичным для него хроматином.

В связывании альдостерона, по-видимому, участвует негистонный хромосомный белок, молекулы альдостерона связываются ядром почечной клетки. В ядре стимулируется транскрипция определенного участка генетического кода, синтезированная мРНК переходит в цитоплазму и активирует образование белков, необходимых для увеличения транспорта Na+.

Альдостерон стимулирует образование компонентов натриевого насоса (Na, К-АТФазы), ферментов его энергетического обеспечения, а также веществ, облегчающих вход Na+ в клетку из просвета канальца. В обычных физиологических условиях одним из факторов, ограничивающих реабсорбцию натрия, является низкая проницаемость апикальной плазматической мембраны. Возрастание числа натриевых каналов мембраны (или времени их открытого состояния) увеличивает вход натрия в клетку и повышает в ней его содержание, что стимулирует активный перенос натрия.

 

Рис.13.11 Место действия гормонов и медиаторов в различных сегментах почечного канальца

I - натрийуретический гормон, 2 - катехоламины, 3 - глюкокортикоиды, 4 - паратгормон, 5- кальцитонин, 6 - вазопрессин,   7 -    альдостерон.

 

Уменьшение реабсорбции натрия достигается под влиянием так называемого натрийуретического гормона, выработка которого возрастает при увеличении объема циркулирующей крови, повышении объема внеклеточной жидкости в организме. Структура и место секреции этого гормона установлены лишь в последние годы, хотя мысль о его существовании была высказана в конце 50-х гг. Оказалось, что таких факторов несколько: один из них выделяется в предсердии, другой - в гипоталамической области; ряд натрийуретических веществ выделен из некоторых других органов. В настоящее время значение каждого из них в реальных процессах регуляции обмена натрия еще не ясно.

Реабсорбция ионов СL- происходит в некоторых частях нефрона с помощью иных механизмов, чем реабсорбция Na+, что дает возможность раздельно регулировать выделение натрия и хлора почкой. В начальных частях проксимального отдела нефрона его стенка непроницаема для ионов Сl-, ионы Na+ всасываются вместе с НСО3-. В результате концентрация Сl- возрастает со 103 до 140 ммоль/л. В конечных участках проксимального канальца зона межклеточных соединений проницаема для ионов Сl-. Так как концентрация Сl- в канальцевой жидкости стала выше, чем в плазме крови, то СL- по концентрационному градиенту движется в межклеточную жидкость и кровь. За ионами хлора следуют и ионы натрия.

Механизм реабсорбции ионов хлора в клетках толстого восходящего отдела петли Генле иной. В люминальной мембране имеется своеобразный молекулярный механизм транспорта ионов Сl-, одновременно с которыми всасываются ионы Na+ и К+. В дистальном извитом канальце и собирательных трубках активно транспортируются через клетки ионы Na+, за ними по электрохимическому градиенту следуют ионы Сl-.

Различие способов реабсорбции ионов хлора имеет важное значение для понимания многообразия молекулярных механизмов реабсорбции ионов. Особенно следует подчеркнуть, что для этого процесса имеет значение не только отличие свойств ионных каналов и ионных переносчиков в люминальной мембране клеток, но и своеобразие свойств зоны клеточных контактов. В начальных участках нефрона они непроницаемы для неэлектролитов и ионов Сl-, последующие части проксимального канальца обладают высокой проницаемостью для ионов Сl-. В дистальном сегменте нефрона и собирательных трубках зона клеточных контактов очень плохо пропускает растворенные вещества, что обеспечивает возможность их экскреции почкой.

В почечных канальцах реабсорбируются калий, кальций, магний, фосфаты, сульфаты, микроэлементы. Почки являются важнейшим эффекторным органом в системе ионного гомеостаза. Новейшие данные свидетельствуют о существовании в организме систем регуляции баланса каждого из ионов. Для некоторых из ионов уже описаны специфические рецепторы, например натриорецепторы. Появились и первые данные о рефлекторной регуляции транспорта ионов в почечных канальцах, включающей рецепторы, центральные аппараты и эфферентные пути передачи сигнала почке.

Регуляцию реабсорбции ионов Са2+ в почечных канальцах осуществляет ряд гормонов (рис. 13.12). При уменьшении концентрации кальция в крови паращитовидные                

 

Рис. 13.12 Регуляция обмена кальция

1 - почка, 2 - кишка, 3 - пища, 4 - печень, 5 - плазма крови, 6 - щитовидная железа, 7 - кость, 8 - паращитовидная железа; пунктирными стрелками обозначено изменение реакции при увеличении или уменьшении концентрации кальция в крови.

 

железы выделяют паратгормон, который способствует нормализации уровня Са2+ в крови за счет увеличения его реабсорбции в почечных канальцах и повышения резорбции кости. При гиперкальциемии стимулируется выделение в кровь гормона щитовидной железы - тиреокальцитонина, который снижает концентрацию кальция в крови и способствует увеличению его экскреции почкой. Важную роль в регуляции обмена Са2+ играет активная форма витамина D3- 1,25 (ОН)2-D3. В почечных канальцах регулируется уровень реабсорбции магния, хлора, сульфатов и других ионов.

13.6.4. Канальцевая секреция

В современной физиологической литературе, касающейся деятельности почек, термин секреция имеет два значения. Первое из них описывает процесс переноса вещества через клетки из крови в просвет канальца в неизменном виде, что увеличивает скорость экскреции вещества почкой. Второе - выделение из клетки в кровь или в просвет канальца синтезированных в почке физиологически активных веществ (например, простагландины, брадикинин и др.) или экскретируемых веществ (например, гиппуровая кислота). В этом разделе основное внимание будет уделено описанию процесса секреции в первом значении этого слова.

Секреция органических и неорганических веществ - один из важных процессов, обеспечивающих процесс мочеобразования. У рыб некоторых видов в почке отсутствуют клубочки. В таких случаях секреция играет ведущую роль в деятельности почки. В почках большинства других классов позвоночных, в том числе и у млекопитающих, секреция обеспечивает выделение из крови в просвет канальцев дополнительных количеств некоторых веществ, которые могут фильтроваться ив почечных клубочках.

Таким образом, секреция ускоряет выделение почкой некоторых чужеродных веществ, конечных продуктов обмена, ионов. В почке у млекопитающих секретируются органические кислоты (пенициллин, парааминогиппуровая кислота - ПАГ, диодраст, мочевая кислота), органические основания (холин, гуанидин), неорганические вещества (калий). Почка гломерулярных и агломерулярных морских костистых рыб способна к секреции ионов магния, кальция, сульфатов. Различаются места секреции разных веществ. В почке всех позвоночных местом секреции органических кислот и оснований служат клетки проксимального сегмента нефрона, особенно его прямой части, секреция калия преимущественно происходит в клетках дистального извитого канальца и собирательных трубок.

Механизм процесса секреции органических кислот. Рассмотрим этот процесс на примере выделения почкой ПАГ. После введения в кровь ПАГ ее секреция почкой нарастает и очищение от нее крови значительно превышает величину очищения крови от одновременно введенного инулина. Это означает, что ПАГ не только фильтруется в клубочках, но и помимо клубочков в просвет нефрона поступают значительные ее количества. Экспериментально было показано, что такой процесс обусловлен секрецией ПАГ из крови в просвет проксимальных отделов канальцев. В мембране клетки этого канальца, обращенной к межклеточной жидкости, имеется переносчик (котранспортер), обладающий высоким сродством к ПАГ. В присутствии ПАГ образуется комплекс переносчика с ПАГ, который перемещается в мембране и на ее внутренней поверхности распадается, высвобождая ПАГ в цитоплазму, а переносчик приобретает снова способность перемещаться к внешней поверхности мембраны и соединяться с новой молекулой ПАТ. Механизм секреции органических кислот включает ряд этапов. В базальной плазматической мембране имеется Na+, K+-АТФаза, которая удаляет из клетки ионы Na+ и способствует поступлению в клетку ионов К+. Более низкая концентрация в цитоплазме ионов Na+ позволяет поступать внутрь клетки ионам Na+ по градиенту концентрации при участии натриевых котранспортеров. Один из типов такого котранспортера способствует поступлению через базальную плазматическую мембрану ?-кетоглутарата и Na+. В этой же мембране имеется анионный обменник, который удаляет из цитоплазмы ?-кетоглутарат в обмен на поступающий из межклеточной жидкости в клетку парааминогиппурат (ПАТ), диодраст или некоторые иные органические кислоты. Это вещество движется по клетке в сторону люминальной мембраны и через нее проходит в просвет канальца по механизму облегченной диффузии.

Угнетение дыхания цианидами, разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования динитрофенолом снижает и прекращает секрецию. В обычных физиологических условиях уровень секреции зависит от числа переносчиков в мембране. Секреция ПАТ возрастает пропорционально увеличению концентрации ПАТ в крови до тех пор, пока все молекулы переносчика не насытятся ПАТ. Максимальная скорость транспорта ПАТ достигается в тот момент, когда количество ПАГ, доступное для транспорта, равно количеству молекул переносчика, которые могут образовывать комплекс с ПАГ. Эта величина определяется как максимальная способность к транспорту ПАГ - Ттран (см. рис. 13.7). Поступившая в клетку ПАГ движется по цитоплазме к апикальной мембране и через нее специальным механизмом выделяется в просвет канальца.

Секреция органических оснований. Этот процесс (например, секреция холина), подобно выведению органических кислот, происходит в проксимальном сегменте нефрона и характеризуется определенной величиной максимального транспорта (Т т). Системы секреции органических кислот и оснований функционируют независимо друг от друга. Это было показано экспериментально, когда животным вводили пробенецид - вещество, угнетающее секрецию органических кислот. В таком опыте секреция органических оснований не нарушалась.

Для определения секреции в почечных канальцах рассчитывают очищение крови от данного вещества и очищение от инулина. Если клиренс исследуемого вещества превышает клиренс инулина, это указывает на секрецию в канальцах. При одновременном определении в плазме крови исследуемого вещества (а) и инулина (In) достаточно рассчитать отношение их концентрационных показателей Ua/Рa: Uin/Pin, так как объем выделяемой мочи будет одинаковым.

Если это отношение больше единицы, то вещество секретируется, если меньше - реабсорбируется. Однако это упрощенная оценка системы транспорта веществ в нефроне. Некоторые из них, например ионы калия и мочевая кислота, могут подвергаться и реабсорбции, и секреции. Поэтому наряду с измерением концентрационных показателей необходимо изучение особенностей обработки исследуемых веществ в отдельных частях почечных канальцев.

Секреторную функцию проксимальных отделов нефрона измеряют с помощью веществ, которые выделяются из организма главным образом посредством канальцевой секреции (например, ПАГ, диодраст). Одно из этих веществ вводят в кровь вместе с инулином, который служит для одновременного измерения клубочковой фильтрации. Величину транспорта (Т) органического вещества (ПАГ) при секреции (s) из крови в просвет канальца определяют по разности между выделением этого вещества почкой (UранV ) и его фильтрацией в клубочках (CinPран) : Тsрaн = UPAHV -  CinPpан. При условии полного насыщения  секреторного аппарата ПАТ определяется величина максимального канальцевого транспорта ПАТ - ТтРАН. У человека ТтРАН составляет 79 мг/мин при расчете на 1,73 м2 поверхности тела.

Способность клеток проксимальных канальцев практически полностью извлекать из околоканальцевой жидкости и, соответственно, из крови околоканальцевых капилляров такие органические кислоты, как ПАТ и диодраст, была использована для измерения эффективного почечного кровотока - кровоснабжения коры почки. Непрямой метод измерения величины почечного кровотока основан на способности клеток проксимальных почечных канальцев секретировать ПАТ и диодраст столь эффективно, что при невысокой их концентрации в артериальной крови последняя полностью очищается от этих веществ при однократном прохождении через почку. Очищение от ПАГ (СРАН) эквивалентно плазмотоку и определяется по формуле ( UРАН / РРАН) V, где U и Р- концентрация ПАГ в моче и плазме крови, V - диурез, СРАН - величина эффективного почечного плазмотока, т. е. то количество плазмы, которое протекает по сосудам коры почки и омывает клетки проксимального сегмента нефрона. Так как эритроциты не содержат ПАГ, для расчета величины эффективного почечного кровотока (ERBF - англ. Effective Renal Blood Flow) необходимо учитывать соотношение между эритроцитами и плазмой крови (показатель гематокрита Ht): ERBF == СРАН/(1 - Ht).

Общий кровоток и плазмоток через почки может быть рассчитан в том случае, если известно, сколько ПАГ не удаляется клетками канальцев. Так как считают, что ПАГ полностью извлекается из крови, протекающей в коре почки, то наличие в почечной вене небольшого количества ПАГ обусловлено той частью крови, которая минует кору почки и поступает в сосуды мозгового вещества. Доля кровотока через все мозговое вещество мала по сравнению с общим почечным кровотоком и составляет от 7 до 9%, а кровоток во внутреннем мозговом веществе (почечный сосочек) равен лишь 1%.

Секреция неорганических веществ. Клетки почечных канальцев способны не только к секреции органических кислот и оснований, но и некоторых неорганических веществ. В почке проходных и морских костистых, а также хрящевых рыб могут секретироваться ионы калия, магния, кальция, сульфаты. В почках млекопитающих секретируются ионы К+ и H+. Транспорт калия в нефроне отличается от переноса натрия тем, что K.+ подвергается не только реабсорбции, но и секретируется в почке клетками конечных отделов нефрона и собирательных трубок.

При реабсорбции калий поступает в клетку нефрона из просвета канальца. В клетке концентрация K+ выше, чем в околоканальцевой жидкости, и калий диффундирует из клетки через базальную плазматическую мембрану в межклеточное вещество, а затем уносится кровью. При секреции калий вначале поступает в клетку из межклеточной жидкости в обмен на натрий с помощью Na, К-насоса (Na, К-АТФаза), который одновременно удаляет Na+ из клетки. Тем самым поддерживается высокая внутриклеточная концентрация К+.

При избытке калия в организме начинается его секреция клетками в просвет канальца, зависящая от ряда факторов, прежде всего от степени возрастания проницаемости для К+ мембраны клетки, обращенной в просвет канальца. В ней открываются "каналы", по которым калий по градиенту концентрации может выходить из клетки. Скорость секреции К+ зависит от градиента электрохимического потенциала на апикальной мембране клетки: чем больше ее электроотрицательность, тем выше уровень секреции К+. Поэтому введение слабореабсорбируемых анионов, например сульфатов, увеличивает секрецию К+.

Таким образом, секреция калия зависит от его внутриклеточной концентрации, проницаемости для калия апикальной мембраны и градиента электрохимического потенциала на мембране. В регуляции секреции К+ важное значение имеет гормон коры надпочечника альдостерон, который увеличивает реабсорбцию натрия и одновременно усиливает секрецию калия. Почти весь профильтровавшийся в клубочках калий реабсорбируется в отделах нефрона, расположенных до дистального извитого канальца. Калий, выделяемый с мочой, секретируется в конечных частях дистального сегмента нефрона и собирательных трубках.