5. Трансклеточный перенос воды.

Общим местом в физиологии является утверждение, что клеточные мембраны достаточно высоко проницаемы для растворителя (воды) и мало проницаемы для растворенных гидрофильных веществ. Зададимся, однако, вопросом: а как это может быть? Мембрана есть бислой липидов, следовательно, для воды она должна быть мало проницаемой! Как же так?

Дело в том, что в мембранах всех (не только эпителиальных) клеток есть специальные водные каналы, образованные белками аквапоринами. Эти каналы отличаются весьма высокой селективностью и проводимостью (10⁹-10¹⁰ молекул в секунду на канал), при этом аквапорины совершенно непроницаемы для ионов и на насколько порядков менее проницаемы для малых молекул, отличных от воды. В настоящее время известно по крайней мере 8 аквапоринов человека (AQP1 – AQP8). Некоторые из них распространены в тканях универсально и служат для поддержания клеточного гомеостаза при изменениях гидростатического и осмотического давлений вне клетки. Для нас сегодня интерес представляют аквапорины 1, 2, 3 и 4, которые служат для трансэпителиального переноса воды. AQP1 обнаруживается, в частности, на базолатеральной и апикальной мембранах проксимального канальца, его генетический дефект приводит к снижению всасывания воды в этом сегменте на 80%. AQP2 находится на апикальной мембране эпителиев, где транспорт воды является объектом самостоятельной регуляции (собирательная трубка). Изменение количества и, возможно, функционального состояния этого белка является главным механизмом изменения водной проницаемости в таких регулируемых эпителиях. На базолатеральной мембране клеток собирательной трубки имеются аквапорины 3 и 4. Их активность, вероятно, не регулируется, или регулируется весьма слабо, но для транспорта воды они совершенно необходимы, как показывают эксперименты на мышах с генетическим дефектом синтеза этих белков.

Т



аким образом, благодаря существованию аквапоринов, вода может пересекать эпителий не только по межклеточному, но и по трансклеточному пути. В некоторых случаях (например, в собирательной трубке), когда транспорт воды регулируется и поддерживаются значительные трансэпителиальные градиенты осмоляльности, этот путь безусловно является доминирующим, в других сравнительная значимость межклеточного и трансклеточного путей точно не установлена, но, по последним данным, трансклеточный путь через водные каналы в большинстве эпителиев преобладает. Однако, независимо от того, идет ли вода по межклеточному или трансклеточному пути, ее перемещение принципиально пассивно и обусловлено градиентами осмотического давления, создаваемыми активным транспортом растворенных веществ.

6. От эпителия к сосуду. Силы Старлинга.

Итак, мы выяснили, каким образом всасываемые вещества пересекают эпителиальный барьер и оказываются в интерстиции с базолатеральной стороны. Далее им предстоит преодолеть последний этап пути в кровоток: диффузия по соединительно-тканному матриксу до кровеносного капилляра и пересечение стенки последнего. В принципе, здесь действуют те же законы, что и во всех тканях: вода перемещается между сосудом и внесосудистой жидкостью по градиенту суммы осмотического и гидростатического давлений, остальные вещества диффундируют по концентрационному градиенту. Таким образом, всасывание некоторого вещества приводит к росту его концентрации в интерстиции с базолатеральной стороны. Это ведет к появлению градиента его химического потенциала между интерстицием и внутрисосудистой жидкостью, что обеспечивает всасывание из интерстиция в сосуд. Скорость диффузии вещества в некоторой среде зависит от разности концентраций и коэффициента диффузии. Следовательно, чем быстрее некоторое вещество всасывается из просвета, тем большая должна существовать разность его концентраций между плазмой крови и интерстицием. Так как концентрации веществ в плазме крови весьма постоянны, то на практике это означает, что чем быстрее всасывается вещество, тем большей будет его концентрация в интерстиции с базолатеральной стороны — и тем, следовательно, труднее оказывается его всасывать (см. § 3). По некоторым данным, однако, организм имеет возможность изменять коэффициент диффузии соединительнотканного матрикса: при интенсивном всасывании некоторые эпителии секретируют фермент гиалуронидазу, которая деполимеризует кислые мукополисахариды и, таким образом, облегчает диффузию.