Канальцевая реабсорбция: механизмы и регуляция.

Реабсорбция – обратное всасывание различных веществ из просвета канальцев в плазму перитубулярных капилляров. Происходит во всех отделах канальцев нефрона, в собирательной трубочке и определяется особенностями строения канальцевого эпителия почек. Поверхность клеток проксимального извитого канальца, обращенная в его просвет, имеет покрытую гликокаликсом густую щеточную каемку, которая в 40 раз увеличивает площадь контакта мембраны с канальцевой жидкостью. Под щеточной каемкой между клетками имеются проницаемые плотные соединения.

Апикальная часть плазмолеммы (люминальная) обладает высокой ионной проницаемостью, содержит различные белки-переносчики и обеспечивает преимущественно пассивный транспорт различных веществ.

Базолатеральная часть клетки увеличена за счет складчатости мембраны и содержит большое число митохондрий, что определяет сосредоточенность в ней систем активного транспорта (ионных насосов).

Пороговая реабсорбция отражает зависимость всасывания вещества от его концентрации в плазме крови. Если концентрация вещества в плазме не превышает определенный пороговый уровень, - вещество будет полностью реабсорбировано в канальцах нефрона, если превышает – то реабсорбируется не полностью и появляется в конечной моче, что связано с максимальным насыщением переносчиков.

Первичная моча, перед тем как превратиться в конечную мочу, претерпевает значительные изменения. Разница не только в ее количестве (с 180 л остается 1-1,5 л), но и качества. Некоторые вещества, нужные организму, полностью исчезают из мочи или их становится гораздо меньше. Происходит процесс реабсорбции. Концентрация других веществ во много раз увеличивается: они концентрируются при реабсорбции воды. Еще другие вещества, которых вообще не было в первичной мочи, появляются в конечной. Это происходит в результате их секреции.

Процессы реабсорбции могут быть активными или пассивными. Для осуществления активного процесса необходимо, чтобы были специфические транспортные системы и энергия. Пассивные процессы происходят без затраты энергии по законам физики и химии.

Канальцевая реабсорбция происходит во всех отделах, но ее механизм в разных частях неодинакова. Условно можно выделить: проксимальный извитой каналец, петлю нефрона и дистальный извитой каналец.

В проксимальных извитых канальцах полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы. В этом же отделе реабсорбируется около 2/3 воды и неорганических солей Na +, К + Са2 +, Mg2 +, Cl- - вещества, которые нужны организму для его деятельности. Механизм реабсорбции главным образом прямо или косвенно связан с реабсорбцией Na+.

Большая часть Na+ реабсорбируется против градиента концентрации за счет энергии АТФ. Реабсорбция осуществляется в 3 этапа: перенос иона через апикальную мембрану эпителиальных клеток канальцев, транспортировки в базальной или латеральной мембраны и перенос через указанные мембраны в межклеточную жидкость и в кровь. Основная движущая сила реабсорбции - перенос Na+ с помощью Na +, К +-АТФ-азы через базолатеральную мембрану. Это обеспечивает постоянный отток ионов. Из-за этого Na+ по градиенту концентрации с помощью специальных образований эндоплазматического ретикулума поступает к мембранам, возвращенных в межклеточной среде. Из-за этого постоянно действующего конвейера концентрация ионов внутри клетки и вблизи апикальной мембраны становится гораздо ниже, чем с другой ее стороны, это способствует пассивному поступлению Na+ в клетку по ионному градиенту. Таким образом, 2 этапа натриевой реабсорбции клетками канальцев являются пассивными и один, конечный, требует затрат энергии. Часть Na+ реабсорбируется пассивно по межклеточным промежуткам вместе с водой.

Глюкоза реабсорбируется вместе с транспортом Na+. В апикальной мембране клеток есть специальные транспортеры. Это белки с молекулярной массой 320 000, которые в начальных отделах проксимального канальца переносят Na + и одну молекулу глюкозы (постепенное уменьшение концентрации глюкозы в моче приводит к тому, что в следующей области канальца для переноса одной молекулы глюкозы используется уже два Na+). Также движущая сила этого процесса - электрохимический градиент Na+. На противоположной стороне клетки комплекс Na - глюкоза - переносчик распадается на три элемента. Из-за этого освобожденный переносчик возвращается на свое прежнее место и снова приобретает способность переносить новые комплексы Na+ и глюкозы. В клетке концентрация глюкозы увеличивается, благодаря чему образуется градиент концентрации, который направляет его в базолатеральных мембранах клетки и обеспечивает выход в межклеточную жидкость. Отсюда глюкоза поступает в кровеносные капилляры и возвращается в общий кровоток. Апикальная мембрана не пропускает глюкозу обратно в просвет канальца. Транспортные переносчики глюкозы содержатся лишь в проксимальном отделе канальцев, поэтому глюкоза реабсорбируется только здесь.

В норме при обычном уровне глюкозы в крови и концентрации ее в первичной мочи, реабсорбируется вся глюкоза. Но при повышении уровня глюкозы в крови более 10 ммоль/л (около 1,8 г/л) мощность транспортных систем становится недостаточной для реабсорбции. Первые следы нереабсорбованой глюкозы в конечной моче обнаруживаются при превышении его концентрации в крови. Чем выше концентрация глюкозы в крови, тем большее количество нереабсорбованой глюкозы. До концентрации ее 3,5 г/л это увеличение не прямо пропорционально, поскольку в процесс еще не включается часть транспортеров. Но, начиная с уровня 3,5 г/л, выведение глюкозы с мочой становится прямо пропорционален концентрации ее в крови. У мужчин полная нагрузка системы реабсорбции наблюдается при поступлении 2,08 ммоль/мин (375 мг/мин) глюкозы, у женщин - 1,68 ммоль/мин (303 мг/мин) из расчета на 1,73 м2 поверхности тела.

Реабсорбция аминокислот происходит по такому же механизму, как и реабсорбция глюкозы. Полная реабсорбция аминокислот происходит уже в начальных отделах проксимальных канальцев. Этот процесс связан с активной реабсорбцией Na+ через апикальную мембрану клеток. Выявлено 4 типа транспортных систем:

1)для основных;

2)для кислых;

3)для гидрофильных;

4)для гидрофобных аминокислот.

Из клетки аминокислоты пассивно по градиенту концентрации проходят через базальную мембрану в межклеточную жидкость, оттуда - в кровь. Появление аминокислот в моче может быть следствием нарушения транспортных систем или очень высокой концентрации его в крови. В последнем случае может проявляться эффект, который по механизму напоминает глюкозурию - перегрузка транспортных систем. Иногда наблюдается конкуренция кислот одного типа за общий переносчик.

Механизм реабсорбции белков значительно отличается. Попадая в первичную мочу, небольшое количество белков в норме почти полностью реабсорбируется путем пиноцитоза. В цитоплазме клеток проксимальных канальцев белки распадаются при участии лизосомальных ферментов. Аминокислоты, которые образуются, по градиенту концентрации из клетки поступают в межклеточную жидкость, оттуда - в кровеносные капилляры. Таким путем может реабсорбироваться до 30 мг белка за 1 мин. При повреждении клубочков в фильтрат попадает больше белков и часть может поступать в мочу (протеинурия).

Возбуждение симпатических нервов ведет к увеличению реабсорбции Na⁺, глюкозы, фосфатов и воды, независимо от того, сопровождается это гемодинамическими изменениями или нет. Блуждающие нервы увеличивают реабсорбцию глюкозы.

Гормональная регуляция реабсорбции осуществляется не­сколькими гормонами - главный механизм регуляции мочеоб­разовательной функции почки. Количество реабсорбируемой воды сильно зависит от антидиуретического гормона (АДГ). Место приложения АДГ - конечные отделы дистальных извитых канальцев (половина их общей длины) и собирательные трубки. Проницаемость эпителия этих отделов нефрона значительно ниже, чем проксимального извитого каналь­ца. Электролиты здесь могут транспортироваться только первично активно, количество реабсорбируемой воды определя­ется состоянием проницаемости этого отдела нефрона. При умень­шении воды в организме АДГ вырабатывается в большем количестве, воды с мочой выводится меньше. Поскольку увеличивается проницаемость дистальных извитых канальцев и собирательных трубок, возрастает реабсорбция воды - переход ее в интерстиций мозгового вещества почки, где высо­кое осмотическое давление.

При действии АДГ увеличивается проницаемость собиратель­ных трубок не только для воды, но и для мочевины. Поэтому с уве­личением выхода воды в мозговой слой почки увеличивается выход и мочевины в интерстиций. Физиологическое значение перехода мочевины - в интерстиции не нару­шается высокая осмолярность, необходимая для формирования конечной мочи. Под действием альдостерона в клетках канальцевого эпителия увеличивается реабсорбция Nа⁺, вместе с ним увеличивается реабсорбция Сl- и воды. Натрийуретический гор­мон (атриопептид), вырабатываемый в предсердиях (больше в правом), частично в желудочках, увеличивает выведение Nа⁺ и Сl- почками, и воды.