Механізм секреції аміаку

Секреція – це процес, спрямований на активний перехід речовини з крові через клітини канальців у сечу. Вона може бути активною, тобто використовувати транспортні системи та енергію АТФ, і пасивною.

Принцип неіонної дифузії лежить у основі виведення аміаку. NН₃ надходить у епітелій при обміні амінокислот, головним чином глутаміну. Аміак добре розчинний у жирах і легко проникає через мембрану в сечу. Але, якщо його не зв'язати в сечі, то він може повернутись в клітину або міжклітинну рідину. В сечі завдяки присутності Н⁺ аміак перебуває у стані рівноваги з амонієм: NН₃ + Н⁺ → NН₄⁺.

Іон амонію погано проникає через мембрану і, зв'язуючись з катіонами, виділяється з сечею. Таким чином, кисла сеча, яка містить велику кількість Н⁺, сприяє екскреції аміаку.

Закономірності неіонної дифузії можна використовувати в клініці при отруєнні. Слід створити таку реакцію сечі, яка б прискорювала виділення токсичної речовини. При отруєнні кислими речовинами сечу роблять лужною і, навпаки, при отруєнні лужними її закисляють.

Сечовина – речовина, яка завдяки неполярності може проникати через клітинні мембрани. Вона вільно фільтрується в клубочках. Але коли створюється градієнт концентрації її між фільтратом і міжклітинною рідиною, яка оточує канальці, сечовина пасивно реабсорбується. Інтенсивність цього процесу залежить від градієнту концентрації та швидкості просування фільтрату по канальцях. Якщо внаслідок малої кількості фільтрату швидкість руху знижується, то реабсорбція сечовини збільшується. Навпаки, активація процесу сечотворення сприяє виведенню сечовини з організму: рухаючись по сечових шляхах, вона не встигає реабсорбуватися.

Активна секреція органічних кислот та основ. У проксимальних канальцях діють три типи транспортних систем, які активно (з використанням АТФ) секретують різні речовини. Одна з них секретує органічні кислоти (парааміногіпурову, сечову кислоти, пеніцилін тощо), друга – відносно сильні органічні основи (гуанідин, холін), третя – етилендіамінтетраацитат. Вони функціонують незалежно одна від одної. Завдяки активній секреції ці речовини надходять у сечу за допомогою клубочкової фільтрації і канальцевої секреції. Секретуються речовини проти градієнту концентрації за допомогою спеціальних переносників та з використанням АТФ.

Тому в кінцевій сечі концентрація їх може у 500-1000 разів перевищувати концентрацію в крові. Деякі речовини секретуються так активно, що плазма, проходячи через подвійну мережу капілярів, майже звільняється від цих сполук. Транспортні секретуючі механізми мають здатність до адаптації – при тривалому надходженні цих речовин у крові кількість транспортних систем поступово збільшується за рахунок білкового синтезу. Це треба мати на увазі, наприклад, при лікуванні хворих препаратами групи пеніциліну: з часом кров очищається від них більшою мірою, а це означає, що для підтримання потрібної терапевтичної концентрації їх у крові слід збільшувати дозу.

Канальцева секреція

У сучасній фізіологічній науці термін секреція має два значення. Перше означає процес перенесення в незміненому вигляді речовини з перитубулярних капілярів через інтерстиціальну рідину в просвіт канальця. Таким чином секретуються органічні кислоти та основи, іони К⁺. Друге – виділення з клітин канальця утворених там речовин в його просвіт. Це скажімо стосується секреції аміаку, водню.

Секреція органічних кислот та основ. У проксимальних канальцях діють транспортні системи, які активно здійснюють секрецію. Одна з них забезпечує видалення з організму органічних кислот (парааміногіпурову, сечову кислоти, оксалати, пеніцилін, сульфаніламіди, фуросемід тощо).

Найбільш вивчено секрецію парааміногіпурової кислоти (ПАГ), речовини, яку використовують для вивчення канальцевої секреції ниркового плазмо- та кровотоку. Ця речовина активно переноситься в клітини проксимального канальця через базолатеральну мембрану. Виникаюча при цьому висока внутрішньоклітинна концентрація створює градієнт для полегшеної дифузії ПАГ через апікальну мембрану в просвіт канальця.

Величину канальцевої секреції визначають за різницею між кількістю ПАГ у первинній і кінцевій сечі:

Т_ПАГ = U_ПАГ ּ V – С_in ּ Р_ПАГ ּ α,

де Т_ПАГ – показник канальцевої секреції ПАГ; U_ПАГ – концентрація ПАГ в сечі; V – діурез за 1 хв.; С_in – швидкість клубочкової фільтрації; Р_ПАГ – концентрація ПАГ у плазмі крові; α – частина речовини, що міститься в плазмі, не зв'язаної з білками (і рівної 0,8 для ПАГ).

Середня величина максимальної канальцевої секреції ПАГ становить 80 мг/хв на 1,73 м² поверхні тіла.

Клінічні методи визначення ниркового плазмотоку грунтуються на визначенні кліренсу ПАГ:

С_ПАГ = (U_ПАГ ּ V) : Р_ПАГ

Швидкість ниркового плазмотоку у дорослих складає 550-600 мл/хв на 1,73 м² поверхні тіла.

Так як еритроцити не містять ПАГ, то для оцінки величини ниркового кровотоку (RBF) необхідно враховувати співвідношення між еритроцитами та плазмою крові – гематокритний показник (Н_С):

RBF = С_ПАГ : (1 – Н_С)

Величина ниркового кровотоку у дорослих становить 1150-1250 мл/хв на 1,73 м² поверхні тіла.

У проксимальних канальцях, подібно до ПАГ, секретується сечова кислота. Крім цього вона активно і реабсорбується в тому ж проксимальному канальці. Тому кількість сечової кислоти екскретованої – це частина її, яка секретувалась, а не реабсорбувалася.

У проксимальних канальцях існує і активна транспортна система для виділення органічних основ (ацетилхоліну, адреналіну, серотоніну, тіаміну тощо). Секреція цих речовин відбувається подібно до виділення органічних кислот.

Секреція неорганічних речовин. Клітини ниркових канальців здатні не тільки до секреції органічних кислот та основ, але деяких неорганічних речовин.

При надлишку калію в організмі (у нормі в плазмі дорослих міститься 3,8-5,2 ммоль/л) відбувається його секреція.

Процес секреції включає активне перенесення калію в клітину через базолатеральну мембрану і його пасивний вихід через апікальну мембрану. Принциповим етапом є активний транспорт калію з міжклітинної рідини через базолатеральну мембрану в клітину. Це етап активного перенесення катіона, де провідне значення має Na, К-АТФазна помпа, яка створює високу внутрішньоклітинну концентрацію калію. По концентраційному градієнту калій виходить через одноіменні канали з клітин у просвіт дистального відділу канальця і збиральної трубочки.

Секреція аміаку. У канальцевих клітинах дезамінування амінокислоти глутамін супроводжується появою аміаку. Будучи нейтральним, добре розчинним у жирах, він легко дифундує через апікальні клітинні мембрани в канальцеву рідину. Але, якщо його не зв'язати в сечі, то він може повернутися  клітину або міжклітинну рідину. У сечі завдяки присутності Н⁺ аміак перебуває у стані рівноваги з амонієм:

NН₃ + Н⁺⇆NН₄⁺

Іон амонію погано проникає через мембрану і, зв'язуючись з катіонами, виділяється з сечею. Таким чином, кисла сеча, яка містить велику кількість Н⁺, сприяє секреції аміаку.

Крім реабсорбції в канальцях здійснюється процес секреції. За участю спеціальних ферментних систем відбувається активний транспорт деяких речовин з крові в просвіт канальців. З продуктів білкового обміну активної секреції піддаються креатинін, парааминогиппуровая кислота. Цей процес найбільш виражений при введенні в організм чужорідних йому речовин.

 

Таким чином, в ниркових канальцях, особливо в їх проксимальних сегментах, функціонують системи активного транспорту. У залежності від стану організму, ці системи можуть змінювати напрямок активного переносу речовин, тобто забезпечують або їх секрецію (виділення), або зворотнє всмоктування.

Крім здійснення фільтрації, реабсорбції і секреції клітини ниркових канальців здатні синтезувати деякі речовини з різних органічних і неорганічних продуктів. Так, у клітинах ниркових канальців синтезується гіпурова кислота (з бензойної кислоти і глікоколу), аміак (шляхом дезамінування-деяких амінокислот). Синтетична активність канальців здійснюється також за участю ферментних систем.