ВЭН_в_НейроРе

ЧАСТЬ II. физиология обмена жидкости и электролитов

Интенсивная реабсорбция в перитубулярные капилляры – необходимое условие работы почек, поскольку весь фильтрат реабсорбированный из канальцев в интерстициальное пространство почки должен быть немедленно возвращен в кровеносное русло.

Объём реабсорбции в перитубулярные капилляры равен объёму клубочковой фильтрации за вычетом диуреза.

Приблизительно 178л в сутки.

II.5.4 Проксимальный извитой каналец

В норме в проксимальном извитом канальце полностью реабсорбируются аминокислоты и глюкоза. Одновременно из канальца реабсорбируются 65% натрия и воды. Площадь апикальной поверхности клеточных мембран значительно увеличена за счёт развитой щёточной каймы. Мембраны клеток включают в себя большое количество белков-переносчиков и транспортных каналов. Наибольшее количество белков-переносчиков вторично-активного котранспорта находится на апикальной поверхности, а Na+/K+-насосы расположены на базальных и латеральных поверхностях эпителиальных клеток. Эпителиальные клетки проксимальных канальцев работают как мощные насосные станции и потребляют большое количество энергии. Множество митохондрий непрерывно синтезирует АТФ, которая сказу же используется АТФазой Na+/K+- насоса. Именно работа Na+/K+-насоса обеспечивает удаление из канальцев почки почти всей массы воды и электролитов образующих клубочковый фильтрат. Первый и основной этап транспорта, это непрерывное активное удаление Na+ из эпителиальной клетки в интерстициальное пространство. В результате внутри клетки формируется отрицательный заряд в 40мв. В канальце потенциал составляет примерно +8мв. Эта разность потенциалов и является электродвижущей силой перемещающей растворенные вещества в клетку из канальца. Для реабсорбции глюкозы и аминокислот из канальца организм использует механизм котранспорта. Белок-переносчик присоединяет ион Na+ одновременно с транспортируемым веществом снаружи, затем под действием энергии вхождения Na+ в клетку происходит конформация белка и транспортируемое вещество перемещается в клетку. После переноса белок принимает исходную форму и снова готов к работе. Из клетки канальцевого эпителия в интерстициальное пространство глюкоза и аминокислоты свободно диффундируют через канальные белки. В соответствии с законами осмоса вода следует за растворенными веществами.

На всём протяжении проксимального извитого канальца проходящий по нему раствор остаётся изоосмолярным плазме.

ЧАСТЬ II. физиология обмена жидкости и электролитов

+

Со стороны всасывающей поверхности канальцевого эпителия межклеточные щели отсутствуют. Боковые поверхности эпителиальных клеток вблизи от щёточной каймы «сшиты» между собой нитями белка многократно переходящими из одной мембраны в другую. В результате апикальные поверхности эпителиальныхклетокобразуютединую,общуювсасывающуюповерхность.Область клеточных мембран, где происходит плотное смыкание клеток, называют «плотными контактами» (tight junctions) или десмосомами. Плотные контакты не позволяют веществам, находящимся в просвете свободно проникать в межклеточные щели. Боковые поверхности клеток на протяжении от плотных контактов до базальной мембраны не прилежат плотно друг к другу и образуют межклеточное пространство. В проксимальном извитом канальце плотные контакты выскопроницаемы для воды. В клеточной мембране также много каналов пропускающих воду. В результате происходит мгновенное выравнивание осмолярности канальциевого содержимого, цитоплазмы эпителиальных клеток и интерстиция. Вода следует за осмолями. Плотные контакты между клетками проксимальных канальцев частично проницаемы для ионов небольшого размера, таких как натрий, хлор, калий, кальций и магний, и позволяют им в значительном количестве диффундировать в интерстиций. На всем протяжении проксимального извитого канальца проходящий по нему раствор остаётся изоосмолярным плазме. В перитубулярные капилляры возвращается 65% изоосмолярного клубочкового фильтрата, но уже без токсичных метаболитов.

На протяжении проксимального извитого канальца в перитубулярные капилляры возвращается 65% изоосмолярного клубочкового фильтрата.

Транспорт иона бикарбоната, интересен по двум причинам. Во-пер- вых, здесь участвует карбоангидраза, а во-вторых, ион бикарбоната не пересекает апикальную мембрану эпителиальной клетки проксимального канальца, он исчезает в канальце и появляется внутри клетки. Затем по каналу выходит в

интерстиций как анион из отрицательно заряженной цитоплазмы. В деталях это волшебство происходит так: Эпителиальные клетки проксимального канальца расходуют много энергии для работы Na+/K+-насоса. Для этого синтезируется АТФ и окисляется глюкоза. При окислении глюкозы образуются углекислый газ и вода. В присутствии фермента карбоангидразы вода и углекислый газ мгновенно образуют угольную кислоту. Угольная кислота диссоциирует на ион водорода и ион бикарбоната. Бикарбонат выходит в интерстиций как анион из отрицательно заряженной цитоплазмы, а ион водорода выбрасывается в просвет канальца через апикальную мембрану. Для удаления иона водорода используется механизм контртранспота за счёт вхождения Na+ в клетку из канальца. В канльце реакция идёт в противополжном направлении. Ион водорода сливается с бикарбонатом, получается угольная кислота. Угольная кислота в присутствии фермента карбоангидразы расположенного на апикальной поверхности клетки распадается на углекислый газ и воду. Так исчезает ион бикарбоната в просвете канальца. Ион бикарбоната как и полагается аниону влечёт за собой в интерстиций катион Na+. Поскольку стенки проксимального канальца высоко проницаемы для воды она реабсорбируется из канальца вместе с натрием и бикарбонатом. Осмолярность жидкости в канальце и в интерстиции при этом не изменяется.

Препараты способные ингибировать карбоангидразу снижают реабсорбцию в проксимальном канальце и тем самым увеличивают диурез. Это диакарб и ацезоламид. Это довольно слабые диуретики. Во-первых, с бикарбонатом реабсорбируется относительно небольшая часть фильтрата, а во-вторых, у нефрона для того чтобы сделать всё по своему, в запасе ещё петля Генле, дистальный извитой каналец и собирательная трубочка.

Диакарб и ацезоламид ингибируя карбоангидразу, снижают реабсорбцию в проксимальном канальце и тем самым увеличивают диурез.

ЧАСТЬ II. физиология обмена жидкости и электролитов

Секреция в проксимальном канальце.

Впроксимальном канальце помимо реабсорбции воды, электролитов глюкозы и аминокислот происходит активная секреция органических кислот и оснований. Это в основном конечные продукты метаболизма, которые должны быть быстро удалены из организма. Почка работает под девизом: «Кровь прошедшая через почку возвращается в системный кровоток очищенной». Вначале, 20% плазмы проходящей через почки уходит в фильтрат, и все токсичные метаболиты попавшие в фильтрат, уже не вернутся в кровь, они реабсорбции не подлежат. Но этого недостаточно. Из перитубулярных капилляров, оплетающих проксимальный извитой каналец, за счёт секреции удаляются из крови органические кислоты и основания, соли желчных кислот, оксалаты, ураты и катехоламины. Фильтрация в клубочках плюс секреция этих веществ в проксимальный каналец при отсутствии реабсорбции в обеспечивают быстрое удаление их с мочой.

Вдополнение к метаболитам почки выделяют многие лекарственные препараты или токсины путём непосредственной секреции в просвет канальцев, таким образом быстро очищая кровь. Для некоторых препаратов, например пенициллина и салицилатов, такое интенсивное выведение создает проблему поддержания терапевтически эффективной концентраций препарата в крови.

Секреция в проксимальных канальцах – усиление детоксикации.

Максимальный транспорт.

Главное вещество, о котором говорят про максимальный транспорт – это глюкоза. При рассмотрении водно-электролитных нарушений глюкозурия

– это фактор увеличивающий диурез. Концентрация глюкозы в клубочковом фильтрате такая же, как в плазме. В норме за время прохождения фильтрата по проксимальному извитому канальцу вся глюкоза реабсорбируется. Способность канальцевого эпителия реабсорбировать глюкозу зависит от количества белков-переносчиков вторично активного котранспорта глюкозы. Максимальное количество вещества в единицу времени, которое может быть реабсорбирова-

но, называется максимальным транспортом.

Максимальный транспорт глюкозы взрослого в среднем 375 мг/мин. Средний темп фильтрации 125 мг/мин. Если канальцевая нагрузка превышает 375 мг/мин, избыток глюкозы появляется в моче. Для белков-переносчиков определяющим результат их работы является не концентрация глюкозы в плазме (и как следствие в фильтрате), а абсолютное количество миллиграмм в минуту проходящих по канальцам. Предел производительности белков-переносчиков превышается как при гипергликемии, так и при увеличении скорости клубочковой фильтрации. У беременных на фоне физиологической гиперволемии при нормальной концентрации глюкозы крови может наблюдаться глюкозурия за счёт увеличения скорости клубочковой фильтрации. У здорового донора отдавшего одну почку максимальный транспорт глюкозы уже не 375мг/мин, а 187мг/ мин. У такого человека в два раза меньше нефронов и, соответственно, в два раза меньше белков-переносчиков.

Осмотические диуретики.

Если глюкоза не реабсорбировалась в проксимальном канальце, она останется в моче. Дальше по ходу нефрона в эпителии канальцев бел- ки-транпортёры глюкозы отсутствуют. В соответствии с законами осмоса один миллимоль глюкозы равен одному миллиосмолю. Поскольку в проксимальном канальце стенки проницаемы для воды, вода остается с глюкозой. Осмолярность жидкости в канальце и в интерстиции при этом не изменяется. Если у пациентов с сахарным диабетом на фоне гипергликемии появляется глюкозурия они страдают от мочеизнурения и жажды.

В настоящее время главный осмотический диуретик в клинической практике – это маннитол, по химической природе шестиатомный спирт, который не метаболизируется в организме. Он не всасывается в кишечнике и при пероральном приёме работает как слабительное. При внутривенном введении полностью выделяется почками. Маннитол, попавший в клубочковый фильтрат, уже не реабсорбируется и удаляется с мочой. Основным условием эффективной работы маннитола является сохранность клубочковой фильтрации.

ЧАСТЬ II. физиология обмена жидкости и электролитов

II.5.5 Петля Генле

Петля Генле и реасорбция фильтрата.

При движении по петле Генле из фильтрата возвращается в перитубулярные капилляры 25% воды и растворенных веществ.

Нисходящий отдел петли однородный на всем протяжении, является сплошным тонким сегментом. Здесь эпителиальные клетки уплощенные, а плотные контакты между ними проницаемы только для воды. Клетки эпителия тонкого нисходящего сегмента лишены щёточной каемки, бедны митохондриями и обладают минимальным уровнем метаболической активности. Здесь нет никакого активного транспорта. На всём протяжении нисходящего отдела через его стенки уходит вода и только вода. На протяжении нисходящего отдела петли Генле реабсорбируется в капилляры 20% воды. Растворитель уходит, а растворенные вещества остаются. В результате концентрация растворенных веществ нарастает по мере погружения в мозговой слой почки. В области сосочка, рядом с тем местом где собирательные трубочки открываются в малые чашечки, а петля Генле поворачивает на 180 градусов осмолярность раствора в петле достигает максимальной величины для данного организма в данных условиях. При значительной дегидратации максимально возможная осмолярность – 1200мосм/л.

II.5.5.2 Восходящий отдел петли Генле

Восходящий отдел петли Генле делится на два сегмента, тонкий и толстый. Оба сегмента восходящей части (тонкий и толстый) непроницаемы для воды. При движении по восходящей части петли фильтрат сохраняет оставшуюся воду, но теряет растворенные вещества (преимущественно ионы натрия и хлора). Таким образом, снижается концентрация растворенных веществ в фильтрате и, соответственно, осмолярность раствора. Если нисходящий отдел петли, погружаясь в мозговой слой, теряет воду и фильтрат становится все более концентрированным, то после поворота, по мере приближения к границе мозгового и коркового слоёв концентрация раствора снижается (за счёт потери растворенных веществ). В тонком сегменте перемещение иона натрия происходит пассивно, за счёт градиента концентраций. Клетки эпителия тонкого восходящего сегмента лишены щёточной каемки, бедны митохондриями и обладают минимальным уровнем метаболической активности. Количество ионов Na+ ребсорбируемое в тонком сегменте восходящей части петли Генле невелико.

Толстый сегмент петли Генле, начинается с половины восходящего отдела. Стенки образованы крупными эпителиоцитами. Эти клетки обладают высокой метаболической активностью. В митохондриях вырабатывается большое количество АТФ, а Na+/K+-насосы расположенные на базальной и боковых поверхностях выбрасывают натрий из клеток и создают условия для работы систем вторично активного транспорта. Белки вторично активного транспорта расположены на апикальной поверхности эпителиоцитов. Белки контртранспорта выделяют ион водорода в обмен на вхождение в клетку одного иона натрия. Котранспортные белки толстого сегмента восходящей петли Генле активно реабсорбируют ионы Na+, K+ и Cl-. В результате работы этих двух систем вторичного транспорта 25% общего количества электролитов реабсорбируется из фильтрата в толстом сегменте петли Генле. В толстом сегменте восходящего отдела петли Генле помимо вторично-активного транспорта через клетки, между эпи-

ЧАСТЬ II. физиология обмена жидкости и электролитов

телиоцитами через плотные контакты происходит реабсорбция катионов Mg2+, Ca2+, Na+ и K+ сразу в интерстицальное пространство, а затем в капилляры.

Такая диффузия катионов происходит, поскольку в канальце создается положительный заряд (около 8 мВ), возникающий в результате небольшой утечки калия в просвет канальца на фоне мощной работы Na+/K+-насосов. Сa2+ и Mg2+ диффундируют пассивно через межклеточные промежутки.

Большая часть реабсорбции натрия через апикальную мембрану в толстом сегменте восходящего отдела выполняется белком-переносчиком, совместно транспортирующим 1 ион Na+, 2 иона Cl- и 1 ион K+. Этот котранспортный белок апикальной мембраны использует энергию, с которой ионы Na+ по градиенту концентрации устремляются в клетку. Именно этот котранспортный белок-переносчик является «мишенью» для петлевых диуретиков. Фуросемид, этакриновая кислота и буметанид блокируют действие котранспортного белка.

Транспорт иона бикарбоната.

ВтолстомсегментевосходящегоотделапетлиГенле,какивпроксимальном канальце происходит транспорт иона бикарбоната. Механизм транспорта точно такой же как в проксимальном канальце. При синтезе АТФ энергия получается за счёт окисления глюкозы. Продукты окисления глюкозы – это углекислый газ и вода. Фермент карбоангидраза мгновенно преобразует воду и углекислый газ в угольную кислоту. Угольная кислота диссоциирует на ион водорода и ион бикарбоната. Бикарбонат выходит в интерстиций как анион из отрицательно заряженной цитоплазмы, а ион водорода выбрасывается в просвет канальца через апикальную мембрану. Для удаления иона водорода используется механизм контртранспота за счёт вхождения Na+ в клетку из канальца. В канльце реакция идёт в противополжном направлении. Ион водорода сливается с бикарбонатом, получается угольная кислота. Угольная кислота в присутствии фермента карбоангидразы расположенного на апикальной поверхности клетки распадается на углекислый газ и воду. Так исчезает ион бикарбоната в просвете канальца и появляется в интерстиции.

II.5.5.3 Петля Генле и противоточный концентратор

Из вышесказанного понятно, что из проксимального извитого канальца в нисходящий отдел петли на границе коркового и мозгового слоя поступает изоосмолярный фильтрат. К этому моменту 65% фильтрата уже реабсорбировалось в проксимальном канальце. Если в клубочке и в начале проксимального канальца поток первичной мочи составляет 120мл/мин, то потеряв 65% объёма, скорость снижается до 40мл/мин. Дальше по мере погружения в мозговой слой из фильтрата удаляется вода. Нисходящий отдел петли Генле проницаем только для воды.

У любознательного читателя сразу возникнут два вопроса: во-первых, какие силы вытягивают воду из нисходящего сегмента, а во-вторых, куда эта водадевается?Наобавопросаответодин:водуактивновтягиваютвсебяпроходящие рядом длинные тонкие кровеносные капилляры сопровождающие петлю Генле. Эти капилляры называются прямыми сосудами. Прямые сосуды являются частью сети перитубулярных капилляров. Сеть перитубулярных капилляров кровоснабжается «по остаточному принципу», после выносящей артериолы клубочка. Поэтому гидростатическое давление в этих капиллярах низкое, – всего 13mmHg, онкотическое высокое, – 32mmHg. Такое соотношение сил Старлига формирует главное свойство этих капилляров они только реабсорбируют (всасывают). При таком соотношении сил Старлига ни о какой фильтрации из перитубулярных капилляров говорить не приходится.

Таким образом, как уже говорилось выше:

В области сосочка, рядом с тем местом, где собирательные протоки открываются в малые чашечки, а петля Генле поворачивает на 180 градусов, осмолярность раствора в петле достигает максимальной величины для данного организма в данных условиях. При значительной дегидратации максимально возможная осмолярность – 1200мосм/л.