2. Почечные контрольные механизмы

Почки регулируют кислотно-основной баланс, экскретируя либо кислую, либо щелочную мочу. Выделение кислой мочи уменьшает количество кислоты во внеклеточной жидкости, экскреция щелочной мочи удаляет основания из внеклеточной жидкости. Почечные механизмы регуляции кислотно-основного состояния не могут скорректировать рН в течение нескольких минут, как это может сделать респираторный механизм, но они функционируют в течение нескольких дней до тех пор, пока рН не вернется к нормальному или около нормальному уровню.

В норме в почках осуществляется экскреция ионов водорода и реабсорбция ионов натрия и реабсорбции или образования бикарбоната (НСО₃). Бикарбонаты свободно фильтруются в клубочках (приблизительно 4500 mEq за день) и реабсорбируются в канальцах. Потеря даже небольших количеств НСО₃ˉ снижает способность организма буферировать ежедневно образующиеся метаболические кислоты. Поскольку ионы Н⁺ не фильтруются в количествах, способных поддерживать кислотно-основное равновесие, они секретируются из перитубулярных капилляров в ультрафильтрат в почечных канальцах.

В почечной регуляции КОС используются три основных механизма:

1. Выведение ионов водорода и обмен их на ионы натрия

В основе этого процесса лежит активируемая карбоангидразой (КА) реакция

Повышение рСО₂ стимулирует диффузию газа, снижение – угнетает, Образовавшийся ион водорода секретируется в просвет канальцев, где происходит его нейтрализация буферными системами ультрафильтрата. Запас буферных систем постоянно пополняется за счет фильтрации в почечных клубочках. Чем ниже рН, тем активность карбоангидразы выше, и наоборот. Бикарбонатный ион диффундирует в интерстиций, далее в плазму. В почках существуют два механизма регуляции бикарбоната внеклеточной жидкости:

А) Механизм реабсорбции бикарбоната

Реабсорбция бикарбоната из первичной мочи в почечных канальцах.

Рис.6. Секреция ионов водорода и реабсорбция гидрокарбоната в клубочках почки. Углекислый газ поступает в клетку почечного эпителия канальцев за счет простой диффузии из крови или ультрафильтрата, где под воздействием карбоангидразы взаимодействует с водой с образованием угольной кислоты. Угольная кислота диссоциирует с образованием ионов водорода и гидрокарбоната. Ион водорода секретируется в просвет канальца в обмен на ион натрия. Na⁺ и HCO₃^– реабсорбируются в кровь.

В физиологических условиях в почках осуществляется экскреция ионов водорода и реабсорбция ионов натрия и воды.

Вода элиминируется с мочой, и СО₂ диффундирует в клетки эпителия почечных канальцев, где соединяется с водой, в реакции, катализируемой карбоангидразой, что приводит к образованию НСО₃ˉ ионов и ионов Н⁺. НСО₃ˉ ионы затем реабсорбируются в кровь наряду с ионами Na⁺, а вновь образованные ионы водорода секретируется в тубулярную жидкость, чтобы начать другой цикл.

Самая значительная секреция ионов Н⁺ и реабсорбция НСО₃ˉ ионов происходит в проксимальных канальцах. Процесс начинается со сцепленной Na⁺/H⁺ транспортной системы, в которой ионы Н⁺ секретируются в тубулярную жидкость, а ионы Na⁺ реабсорбируются в клетки эпителия почечных канальцев. Секретируемые ионы Н⁺ связываются с НСО₃ˉ ионами клубочкового ультрафильтрата, что приводит к образованию СО₂ и Н₂О. Запас буферных систем постоянно пополняется за счет фильтрации в почечных клубочках. Активность карбоангидразы зависит от рН: чем ниже рН, тем ее активность выше, и наоборот, повышение рН сопровождается снижением активности карбоангидразы.

В первичную мочу попадает ион НСО₃ˉ, для которого мембраны клеток почечных канальцев непроницаемы. В просвете канальцев сначала образуется СО₂, которая диффундирует в клетки, где с участием КА образуется угольная кислота, диссоциирующая на ионы водорода и НСО₃^-. Функционирование этого механизма зависит от активности карбоангидразы и секреции ионов водорода. Ингибирование карбоангидразы проявляется снижением образования ионов водорода и НСО₃^- в клетках почечных канальцев и эритроцитов. Реабсорбция бикарбоната из клубочкового фильтрата снижается, это приводит к истощению резерва бикарбоната. Обычно только некоторое количество секретируемых ионов Н⁺ остается в тубулярной жидкости, поскольку секреция ионов водорода приблизительно эквивалентна числу НСО₃ˉ ионов, которые фильтруются в клубочках.

В норме весь профильтровавшийся бикарбонат реабсорбируется, если его уровень в плазме не превышает 26 ммоль/л.

Б) Механизм образования бикарбоната.

Рис. 7. Образование бикарбоната в клетках почечных канальцев. (B – основание, не являющееся бикарбонатом).

В клетках почечных канальцев непрерывно в результате аэробных метаболических процессов образуется углекислый газ, дальнейшие процессы с участием КА завершаются образованием иона бикарбоната, диффундирующего из клеток во внеклеточную жидкость и кровь.