Пассивная реабсорбция и секреция слабых органических кислот и оснований

Многие органические анионы и катионы существуют в ионизированной форме, то есть в виде слабых кислот и оснований. Совершенно независимо от любой формы активного транспорта этих веществ в канальцах такие вещества в неионизированной форме могут также подвергаться пассивной реабсорбции или пассивной секреции. Это зависит от ряда обстоятельств, самым важным из которых является рН мочи. Обладая специфичностью, многие слабые кислоты подвергаются пассивной канальцевой секреции в случае, если моча сильно щелочная, или пассивной канальцевой реабсорбции, когда моча кислая. Для слабых органических оснований ситуация противоположная.

Участие почки в регуляции баланса калия 1

Калий свободно фильтруется в почечном тельце. Если человек получает диету, бедную калием или лишенную калия, то доля реабсорбируемого калия может очень сильно увеличиться, хотя и никогда не достигает такого абсолютного уровня, как в случае с натрием. При избыточном поступлении калия с диетой масса экскретируемого калия может существенно превышать фильтруемое количество. Это подтверждает, что каналец также способен секретировать калий. Результаты обработки калия в канальцах суммированы в таблице № 5.

Реабсорбция в проксимальном канальце в основном осуществляется посредством парацеллюлярной диффузии, концентрационный градиент для которой создается, как для мочевины, так и для хлора, за счет реабсорбции воды. Реабсорбция в толстой восходящей части петли Генле, как и в случае с натрием, частично активна, а частично обусловлена парацеллюлярной диффузией, связанной с трансканальцевой разностью потенциалов, при которой в этом сегменте просвет положителен. Таким образом, реабсорбция калия в обоих сегментах в конечном итоге связана с реабсорбцией натрия.

Таблица №5. Канальцевый транспорт калия

	Диета с нормальным и увеличенным количеством калия	Диета с низким содержанием калия или без него
Проксимальный каналец	Реабсорбция (55%)	Реабсорбция (55%)
Толстая восходящая часть петли Генле	Реабсорбция (30%)	Реабсорбция (30%)
Дистальный извитой каналец и собирательная трубка коры почки	Секреция	Реабсорбция
Собирательная трубка мозгового вещества	Реабсорбция	Реабсорбция

Обработка калия почками может быть подытожена следующим образом (см. табл.№5): Отклонения в экскреции калия, выходящие за пределы физиологических колебаний, связаны преимущественно с изменением количества калия, секретируемого в корковой собирательной трубке. Данная величина регулируется для гомеостатического управления экскрецией калия с мочой. Регуляция реабсорбции калия в любом сегменте канальца весьма невелика, если вообще осуществляется.

Максимальный канальцевый транспорт 1

У многих систем активной реабсорбции в канальце почки существует предел, называемый максимальным канальцевым транспортом (Т_m). Его значение характеризует то количество вещества, которое они могут транспортировать в единицу времени, поскольку это зависит от насыщения данным веществом мембранных белков, ответственных за транспорт. Хорошим примером является вторично активный транспорт глюкозы в проксимальном канальце. В норме человек не экскретирует глюкозу с мочой, поскольку вся профильтровавшаяся глюкоза реабсорбируется, однако и у абсолютно здорового человека возможна экскреция глюкозы с мочой при введении ему глюкозы внутривенно в больших количествах.

При удвоении количества глюкозы в крови и, следовательно, увеличении вдвое ее концентрации в плазме, моча по-прежнему остается свободной от глюкозы, демонстрируя тем самым, что Т_m для реабсорбции глюкозы не был в этом случае достигнут. Если же глюкоза плазмы и фильтруемое ее количество продолжают увеличиваться, то в конечном итоге глюкоза появится в моче, так как вся профильтровавшаяся глюкоза не может быть реабсорбирована. Когда достигнут Т_m глюкозы, который у человека равен 375 мг/мин, любое дальнейшее увеличение содержания глюкозы в плазме мопровождается равным ему увеличением количества экскретируемой глюкозы. Канальцы в этой ситуации реабсорбирует всю профильтровавшуюся глюкозу в пределах Т_m, а любое фильтруемое сверх этого количество глюкозы уже не может быть реабсорбировано и появляется в моче. Аналогичная картина наблюдается у больных сахарным диабетом: вследствие дефицита инсулина, концентрация глюкозы в крови больного может достичь довольно значительной величины, и, когда фильтруемая нагрузка глюкозы превышает Т_m, глюкоза появляется в моче. При этом не отмечается никаких нарушений в механизме канальцевого транспорта глюкозы – он просто не способен реабсорбировать избыточное количество профильтровавшейся глюкозы.

Появление глюкозы в моче до того, как достигнута величина Т_m, обозначается как расщепление. Обычно расщепление объясняют следующим образом: не у всех нефронов одинаковая величина Т_m глюкозы, поэтому некоторые из них могут быть насыщены глюкозой в момент, когда другие (нефроны) еще не достигли своего значения Т_m. Уровень глюкозы в плазме у здорового человека никогда не достигает уровня, при котором глюкоза экскретируется с мочой, поскольку Т_m глюкозы гораздо выше, чем требуется при обычной физиологической нагрузке. Исключение составляют субъекты, получающие глюкозу внутривенно. Выявленная взаимосвязь между Т_m и фильтруемым количеством (глюкозы) является справедливой и для многих других органических питательных веществ, поэтому фильтруемые количества всех этих веществ в норме полностью реабсорбируются и не попадают в мочу.

Вывод по реабсорбции и секреции веществ:

Таблица № 6. Общая характеристика реабсорбции и секреции веществ в основных сегментах канальца

	Проксимальный каналец		Петля Генле		Дистальный извитой каналец		Система собирательных трубок
	Р	С	Р	С	Р	С	Р	С
Органические питательные вещества	X
Мочевина	X			X			X
Белки, пептиды	X
Фосфаты	X
Сульфаты	X
Органические анионы		X
Органические катионы		X
Ураты	X	X
Натрий	X		X		X		X
Хлор	X		X		X		X
Вода	X		X				X
Калий	X		X	X		X	X	X
Ионы водорода		X		X		X		X
Бикарбонат	X		X		X		X	X
Аммоний		X	X					X
Кальций	X		X		X		X

Противоточный обмен: vasa recta 1

Кровообращение мозгового слоя обладает уникальной способностью, без которой не смогла бы функционировать противоточная множительная система, она обусловлена шпилькообразной формой прямых сосудов, особым анатомическим строением сосудов мозгового слоя - vasa recta, которые проходят параллельно петлям Генле и собирательным трубкам мозгового вещества. По мере того как плазма с обычной осмолярностью, равной 300 мосм/л, поступает в очень концентрированную окружающую среду мозгового слоя, происходит диффузия хлорида натрия в капилляры и отток воды из них. Вследствие этого величина интерстициального градиента должна стремиться к нулю. Однако наличие шпилькообразной структуры обуславливает ряд последовательных событий. Кровь поступает в сосудистую петлю, имея осмолярность 300 мосм/л; она течет вниз по петле капилляров в глубь мозгового слоя, хлорид натрия диффундирует внутрь сосуда, а вода – из него. Преодолев вершину шпильки – перегиб петли, кровь течет далее вверх по восходящей части сосудистой петли, где идет процесс, обратный описанному.

Таким образом, сосудистая петля функционирует как противоточный обменник, который препятствует исчезновению градиента. Сосуд per se функционирует пассивно; то есть не он создает градиент в мозговом слое, он его только сохраняет. Благодаря пассивной роли он получил название обменника.

В конечном счете следует отметить, что шпилькообразная структура кровеносных сосудов сводит к минимуму потери растворенных веществ, а также воды из интерстициального пространства посредством диффузии. Тем не менее это не предотвращает переход части интерстициальной жидкости мозгового слоя в капилляры, что происходит вторично в соответствии с действием сил Старлинга. Результатом процесса перехода хлорида натрия и воды, поступающих в интерстициальное пространство из петель Генле и собирательных трубок, является удаление указанных веществ из этих частей канальца и поддержание стационарного градиента в этой зоне почки.

Однако vasa recta не являются совершенными противоточными обменниками, они удаляют накопившиеся в результате диффузии растворенные вещества в несколько большем количестве, чем воду. Это объясняет, почему мозговой кровоток намного менее интенсивен, чем корковый. Однако он должен быть достаточно выражен, чтобы уносить с током крови реабсорбированнуюю воду и хлорид натрия. Соответственно изменения кровотока в мозговом слое – и слишком большие, и слишком маленькие – будут уменьшать интерстициальныый градиент и, следовательно, степень гиперосмолярности мочи.

Концентрирование мочи: противоточно-множительная система мозгового слоя.

Моча концентрируется по мере движения канальцевой жидкости по собирательным трубкам мозгового вещества по направлению к почечной лоханке. Именно гиперосмолярность интерстициальной жидкости в мозговом веществе при наличии в плазме должной концентрации АДГ заставляет воду диффундировать из собирательных трубок мозгового слоя в интерстициальную жидкость, а затем в кровеносные сосуды мозгового вещества.

Сложный механизм, работа которого обусловливает гиперосмотичность интерстициальной жидкости, называется противоточно-поворотной множительной системой.

Система противоточного умножения реализуется при работе петли Генле. Моделью этой системы служит U-образная трубка, нисходящая (D) и восходящая (А) ветви которой разделены мембраной (М) (см. приложение 2). Эта мембрана не пропускает растворитель, тогда как ионы Nа⁺ могут проходить через нее из восходящей ветви в нисходящую путем активного транспорта. Такая мембрана способна образовывать по всей длине постоянный осмотический градиент между растворами в двух ветвях (активный транспорт натрия). В почках величина этого градиента около 0,2 осмоль/л.

Образование градиента можно наблюдать в следующем опыте:

Состояние 1. U-образная трубка заполнена раствором определенной осмолярности.

Состояние 2. Вследствие активного транспорта ионов натрия через мембрану от А к D вдоль всей мембраны образуется постоянный осмотический градиент.

Состояние 3. Жидкость в трубке приходит в движение, и часть ее выливается. Другое колено заполняется исходной жидкостью. Поток прекращается.

Состояние 4. Равновесие восстановлено, те есть во всех частях трубки существует постоянный осмотический градиент.

Состояние 5. Часть жидкости опять выливается и потеря восполняется исходной жидкостью. Поток прекращается.

Состояние 6. По всей поверхности мембраны устанавливается постоянный осмотический градиент. Значения осмоляльности в отдельных частях трубки не такие, как в состояниях 2 и 4. В результате концентрация ионов натрия и осмоляльность максимальны в нижней части U-образной трубки. На выходе из трубки жидкость гипоосмоляльна по сравнению с входящей. При постоянном потоке жидкости через трубку на каждом уровне трубки устанавливается равновесие.

В почке активный транспорт Nа⁺ из восходящей ветви петли, сопровождаемым пассивным транспортом Cl^-, происходит не прямо в нисходящую ветвь, а в интерстициальную жидкость. В результате осмотические давления в верхней и нижней частях петли сильно различаются. Из петли Генле выходит гипоосмотическая жидкость, что соответствует разбавлению мочи в результате понижения содержания растворенных веществ.

Диуретики.6

Механизм действия мочегонных средств заключается в ингибировании реабсорбции воды и электролитов в канальцах почек, в которые они должны предварительно попасть путем улубочковой фильтрации или канальцевой секреции. Различают мочегонные в зависимости от места, механизма, а так же скорости и длительности их действия.

Выделяют 9 различных механизмов действия диуретиков:

1. увеличивают скорость клубочковой фильтрации или путем повышения артериального давления крови, или посредством дилатации афферентных артериол почек.

2. Вызывают изменения гемодинамики, которые увеличивает почечное интерстициальное гидрастатическое давление.

3. Непосредственно ингибируют систему активного транспорта натрия, например, посредством блокады Na,K- АТФазы.

4. Непосредственно блокирует NA,K, 2 Cl- котранспортер в толстой восходящей части петли Генле.

5. Непосредственно блокирует Na,Cl-котранспортер в дистальном извитом канальце.

6. Ингибирует антипорт пары: натрий-ион водорода.

7. Тормозят секрецию ренина, образование ангиотензина II или воздействие ангиотензина II на кору надпочечников.

8. Блокируют действие альдостерона.

9. Действуют как осмотический диуретик посредством своего осмотического эффекта.