Дистальная реабсорбция ионов и воды. Реабсорбция в дистальном канальце.

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 14.12.2024

Процесс выделения важен для обеспечения и сохранения постоянства внутренней среды организма. Почки принимают активное участие в этом процессе, удаляя избыток воды, неорганические и органические вещества, конечные продукты метаболизма и чужеродные вещества. Почки - парный орган, одна здоровая почка успешно поддерживает стабильность внутренней среды организма.

Почки выполняют в организме ряд функций.

1. Регулируют объем крови и внеклеточной жидкости (осуществляют волюморегуляцию), при увеличении объема крови волюморецепторы левого предсердия активируются: угнетается секреция антидиуретического гормона (АДГ), усиливается мочеотделение, увеличивается экскреция воды и ионов Na, что ведет к восстановлению объема крови и внеклеточной жидкости.

2. Осуществляют осморегуляцию - регуляцию концентрации осмотически активных веществ. При избытке воды в организме снижается концентрация осмотически активных веществ в крови, что уменьшает активность осморецепторов супраоптического ядра гипоталамуса и ведет к уменьшению секреции АДГ и увеличению выделения воды. При обезвоживании осморецепторы возбуждаются, усиливается секреция АДГ, возрастает всасывание воды в канальцах, отделение мочи уменьшается.

3. Регуляция ионного обмена осуществляется путем реабсорбции ионов в почечных канальцах при помощи гормонов. Альдостерон увеличивает реабсорбцию ионов Na, натрийуретический гормон - снижает. Секрецию К усиливает альдостерон, снижает инсулин.

4. Стабилизируют кислотно-щелочное равновесие. В норме рН крови cоставляет 7,36 и поддерживается постоянной концентрацией ионов H.

5. Выполняют метаболическую функцию: участвуют в обмене белков жиров, углеводов. Реабсорбция аминокислот дает материал для синтеза белка. При длительном голодании почки могут синтезировать до 50 % глюкозы, образующейся в организме.

Жирные кислоты в клетке почек включаются в состав фосфолипидов и триглицеридов.

6. Осуществляют экскреторную функцию - выделение конечных продуктов азотистого обмена, чужеродных веществ, избытка органических веществ, поступивших с пищей или образовавшихся в процессе метаболизма. Продукты метаболизма белков (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.) фильтруются в клубочках, затем реабсорбируются в почечный канальцах. Весь образованный креатинин выводится с мочой, мочевая кислота подвергается значительной реабсорбции, мочевина - частичной.

7. Выполняют инкреторную функцию - регулируют эритропоэз, свертывание крови, артериальное давление за счет выработки биологически активных веществ. Почки выделяют биологически активные вещества: ренин отщепляет от ангиотензиногена неактивный пептид, превращает его в ангиотензин I, который под действием фермента переходит в активное сосудосуживающее вещество ангиотензин II. Активатор плазминогена (урокиназа) увеличивает выделение Na с мочой. Эритропоэтин стимулирует эритропоэз в костном мозге, брадикинин является мощным вазодилятатором.

Почка является гомеостатическим органом, принимает участие в поддержании основных показателей внутренней среды организма.

Строение нефрона

Нефрон- функциональная почечная единица, где происходит образование мочи. В состав нефрона входят:

1) почечное тельце (двустенная капсула клубочка, внутри нее находится клубочек капилляров);

2) проксимальный извиты каналец (внутри него находится большое количество ворсинок);

3) петля Генли (нисходящая и восходящая части), нисходящая часть тонкая, опускается глубоко в мозговое вещество, где каналец изгибается на 180 и идет в корковое вещество почки, образуя восходящую часть петли нефрона. Восходящая часть включает тонкую и толстую части. Она поднимается до уровня клубочка своего же нефрона, где переходит в следующий отдел;

4) дистальный извитый каналец. Этот отдел канальца соприкасается с клубочком между приносящей и выносящей артериолами;

5) конечный отдел нефрона (короткий связывающий каналец, впадает в собирательную трубку);

6) собирательная трубка (проходит через мозговое вещество и открывается в полость почечной лоханки).

Различают следующие сегменты нефрона:

1) проксимальный (извитая часть проксимального канальца);

2) тонкий (нисходящая и тонкая восходящая части петли Генли);

3) дистальный (толстый восходящий отдел, дистальный извитый каналец и связывающий каналец).

В почке различают несколько типов нефронов:

Различия между ними заключаются в их локализации в почке.

Большое функциональное значение имеет зона почки, в которой расположен каналец. В корковом веществе находятся почечные клубочки, проксимальный и дистальные отделы канальцев, связывающие отделы. В наружной полоске мозгового вещества находятся нисходящие и толстые восходящие отделы петель нефрона, собирательные трубки. Во внутреннем мозговом веществе располагаются тонкие отделы петель нефронов и собирательные трубки. Расположение каждой из частей нефрона в почке определяет их участие в деятельности почки, в процессе мочеобразования.

Процесс мочеобразования состоит из трех звеньев:

1) клубочковой фильтрации, ультрафильтрации безбелковой жидкости из плазмы крови в капсулу почечного клубочка, в результате чего образуется первичная моча;

2) канальцевой реабсорбции - процесса обратного всасывания профильтровавшихся веществ и воды из первичной мочи;

3) секреции клетки. Клетки некоторых отделов канальца переносят из неклеточной жидкости в просвет нефрона (секретируют) ряд органических и неорганических веществ, выделяют в просвет канальца молекулы, синтезированные в клетке канальца.

Скорость процесса мочеобразования зависит от общего состояния организма, присутствия гормонов, эфферентных нервов или локально образующихся биологически активных веществ (тканевых гормонов).

Механизм канальцевой реабсорбции

Реабсорбция- процесс обратного всасывания ценных для организма веществ из первичной мочи. В различных частях канальцев нефрона всасываются различные вещества. В проксимальном отделе полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество ионов Na, Cl. В последующих отделах реабсорбируются преимущественно электролиты, вода.

Обратное всасывание в канальцах обеспечивается активным и пассивным транспортом.

Активный транспорт - реабсорбция - осуществляется против электрохимического и концентрационного градиента. Различают два вида активного транспорта:

Первично-активный транспорт осуществляется при переносе вещества против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Транспорт ионов Na происходит при участии ферментов натрий-, калий-АТФ-азы, и используется энергия АТФ.

Вторично-активный транспорт осуществляет перенос вещества против градиента концентрации без затраты энергии, так реабсорбируются глюкоза и аминокислоты. Из просвета канальца они поступают в клетки проксимального канальца с помощью переносчика, который должен присоединить ион Na. Этот комплекс способствует перемещению вещества через клеточную мембрану и поступлению его внутрь клетки. Движущей силой переносчика служит меньшая концентрация ионов Na в цитоплазме клетки по сравнению с просветом канальца. Градиент концентрации Na обусловлен активным выведением Na из клетки с помощью натрий-, калий-АТФ-азы.

Реабсорбция воды, хлора, некоторых ионов, мочевины осуществляется с помощью пассивного транспорта - по электрохимическому, концетрационному или осмотическому градиенту. При помощи пассивного транспорта в дистальном извитом канальце всасывается ион Cl по электрохимическому градиенту, который создается активным транспортом ионов Na.

Для характеристики всасывания различных веществ в почечных канальцах большое значение имеет порог выведения. Непороговые вещества выделяются при любой их концентрации в плазме крови. Порог выведения для физиологически важных веществ организма различен, выделение глюкозы с мочой наступает в том случае, если ее концентрация в плазме крови и в клубочковом фильтрате превышает 10 ммоль/л.

Задания к лекции № 9.

1.Ознакомиться с теоретическим материалом и выполнить следующие задания:

а) зарисовать мочевыделительную систему и сделать соответствующие обозначения;

б) зарисовать почку, описать ее структуру, функции (можно выполнить в виде таблицы );

в) зарисовать строение нефрона, описать его структуру и функции (в виде таблицы);

г) Заполнить таблицу «Характеристика отдела выведения мочи»

орган структура функции
1)мочеточник
2)мочевой пузырь
3)мочеиспускательный канал

д) составить план механизма образования мочи;

е) регуляция работы почек в виде схемы:

нервная гуморальная

ж) работа мочевыделительной системы при физических нагрузках.

Познавательно:

ПОЛНОМОЧИЯ КОНСТИТУЦИОННОГО СУДА РФ ПОЛНОМОЧИЯ, СОСТАВ И ПОРЯДОК ОБРАЗОВАНИЯ КОНСТИТУЦИОННОГО СУДА РФ.
Действия машиниста при внезапном появлении белого огня на локомотивном светофоре в пути следования (ИДП, Приложение№1 п.3, Инструкция №889-01 г. п.5.2.) Если при движении по путям перегона или станции, оборудованным путевыми.
Порядок приёма и сдачи смены. В каких случаях оператору запрещается сдавать или принимать смену Оператор, принимающий смену, должен явиться на работу за 15 - 20 минут до начала смены и.
Эластичность спроса и предложения В общем говоря, эластичность - степень реагирования одной переменной величины в ответ на изменение другой, связанной с первой.
Обзор попытки 2 Тест начат Среда 17 Июнь 2015, 23:02 Завершен Среда 17 Июнь 2015, 23:38 Прошло времени 36 мин 23 сек Набрано баллов 24/30.

Реабсорбция в проксимальных и дистальных извитых канальцах, петле Генле, собирательных трубках. Поворотно-противоточная система.

Проксимальный отдел. Главной функцией проксимальных канальцев является реабсорбция из первичной мочи необходимых организму веществ, в том числе и большого объёма воды - реабсорбируется фактически та же плазма крови, лишённая белков, которая профильтровалась в капсулу Шумлянского-Боумена. Это есть обязательная реабсорбция. Не реабсорбируются лишь вещества, подлежащие удалению из организма - чужеродные вещества (лекарства), продукты обмена. Здесь реабсорбируется до 70% объёма всего фильтрата: полностью реабсорбируются белки (попадает в фильтрат лишь1%), аминокислоты, глюкоза, витамины, микроэлементы, почти полностью реабсорбируются фосфаты, сульфаты, бикарбонаты. Здесь реабсорбируется значительная часть ионов хлора, 50% мочевины, до 70% натрия. Так как в этом отделе реабсорбируется достаточное количество натрия, вслед за ним по осмотическому градиенту движется в кровоток вода. Вследствие того, что реабсорбируется 2/3 объёма ультрафильтрата, объём мочи уменьшается и одновременно увеличивается во столько же раз концентрация растворённых в ней веществ.

Процессы реабсорбции веществ и воды сбалансированы, поэтому моча, выходящая из проксимальных канальцев, изотонична плазме крови.

В петле Генле реабсорбируется около 1/4 профильтровавшейся воды (в нисходящей части петли) и около 1/3 профильтровавшегося натрия хлорида (в толстой восходящей части петли, стенка которой непроницаема для воды). На мембране клеток толстой восходящей части петли, обращённой в просвет канальца, имеется белок - переносчик, который осуществляет одновременную реабсорбцию Nа+, K+, 2Cl- (механизм вторичного активного транспорта). Работа этого переносчика может быть заторможена диуретиками, например, фуросемидом. Наряду с Nа-К-АТФазой этот переносчик реабсорбирует ионы натрия и хлора, поэтому моча канальца оказывается гипотоничной по отношению к плазме крови, тогда как интерстициум становится гипертоничным. Положительный в просвете канальца трансэпителиальный потенциал обеспечивает пассивную межклеточную реабсорбцию ионов натрия, калия, кальция, магния.

Дистальный отдел. Начальный отдел подобен толстой части восходящего колена петли нефрона: он непроницаем для воды и не регулируется АДГ, а конечный - подобен собирательной трубке и регулируется АДГ.

Альдостерон регулирует функции всех отделов канальца нефрона. В дистальных извитых канальцах величина обратного всасывания изменчива и зависит от их уровня в крови (факультативная реабсорбция). Здесь практически заканчивается реабсорбция натрия (10%), а вслед за натрием реабсорбируется вода. Часть этой воды идёт в интерстиций независимо от натрия, так как поступающая в дистальный каналец вторичная моча гипотонична, и эта часть канальца непроницаема для воды. Здесь начинается концентрирование конечной мочи - от гипотоничной до изотонической.

Помимо натрия, в этом отделе осуществляется дальнейшее всасывание ионов калия и других веществ.

В собирательных трубках происходит сильное концентрирование мочи, что обеспечивается работой петли нефрона. Здесь осуществляется:

- реабсорбция воды: вода из собирательных трубок переходит в интерстиций мозгового слоя почки с высоким осмотическим давлением, а оттуда - в капилляры и уносится с током крови. Моча течёт медленно по собирательным трубкам, которые проходят параллельно петлям нефрона в мозговом слое в направлении почечной лоханки в области с постепенно возрастающим осмотическим давлением;

- реабсорбция менее 1% натрия, хлора;

- реабсорбция мочевины - играет важную роль в сохранении высокого осмотического давления в мозговом слое почки, поскольку мочевина уходит в интерстиции с водой в пропорциональных количествах и она циркулирует между собирательной трубкой и восходящим коленом петли Генле.

Из собирательных трубок конечная моча попадает в почечные лоханки, а из них по мочеточникам - в мочевой пузырь. Всего в нефроне реабсорбируется 50% профильтровавшейся мочевины.

Облигатная реабсорбция основных ионов и воды происходит в проксимальном канальце, петле Генле. Факультативная в дистальном канальце. Они образуют поворотно-противоточную систему, так как в них происходит взаимный обмен ионов. В проксимальном канальце и нисходящем колене петли Генле происходит активный транспорт большого количества ионов натрия. Он осуществляется натрий-калиевой АТФазой. За натрием в межклеточное пространство происходит пассивная реабсорбция большого количества воды. В свою очередь эта вода способствует дополнительной пассивной реабсорбции натрия в кровь. Одновременно с ними реабсорбируются и гидрокарбонат анионы. В нисходящем колене петли и дистальном канальце реабсорбируется относительно небольшое количество натрия, а вслед за ним и вода. В этом отделе нефрона ионы натрия реабсорбируются с помощью сопряженного натрий-протонного и натрий-калиевого обмена. Ионы хлора переносятся здесь из мочи в тканевую жидкость с помощью активного хлорного транспорта. Низкомолекулярные белки реабсорбируются в проксимальном извитом канальце.

Реабсорбция глюкозы, аминокислот, мочевины, воды и солей в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках. Методы функциональной оценки деятельности почек.

Реабсорбция глюкозы Благодаря фильтрации глюкоза свободно проходит через почечных барьер и содерщится в первичной моче в той же конц. ,что и в плазме. Однако в норме в конечной моче её нет или она содержится в ничтожных количествах. Из этого следует ,что глюкоза полностью реабсорбируется в канальцах Выделение глюкозы с мочой происходит тогда ,когда содержание её в крови превышает пороговую конц. ,равную 1,8 г/л плазмы крови. У муж max скорость транспорта глюкозы в канальцах составляет в среднем 375 мг/мин ,у жен - 300мг/мин.

Реабсорбция аминокислот. Механизмы выделения А.К и глюкозы в общем однотипны. А.К свободно проходят через почечный фильтр. Для разных групп А.К существуют различные транспортные системы ,о чем свидетельствует ингибирование реабсорбции одних А.К. другими. В результате А.К. почти полностью реабсорбируются ,и в конечной моче содержатся только их следы.

Реабсорбция мочевины. Мочевина беспрепятственно фильтруется в клубочках. В проксимальных отделах нефрона в результате реабсорбции воды происходит конц-ние мочевины в моче. Благодаря трансканальцевому градиенту концентрации мочевина свободно поступает в кровь через клеточные мембраны путем пассивного транспорта в виде диффузии. Около 50% профильтрованной мочевины удаляется с мочой. Удаление Мочевины из организма зависит диуреза ,т.к. при замедлении или прекращении оттока мочи возрастает возврат мочевины в кровь.

Реабсорбция воды и солей При нормальном употреблении воды с мочой выделяется не более 1% объёма фильтрата ,образующегося за единицу времени ,а 99% реабсорбируется в кровоток.

Ионы Na+ ,K+, Mg+ и HCO содержатся в клубочковом фильтрате в тех же конц. ,что и в плазме крови. В конечной моче остается очень небольшая часть этих ионов, подлежащих удалению.Большая их часть реабсорбируется главным образом в проксимальном извитом канальце.

Расчет коэффициента очищения.

Почечный клиренс отражает объемную скорость очищения определенного объема плазмы от того или иного вещества. Этот показатель измеряется в миллилитрах за 1 мин и равен условному количеству количеству плазмы крови ,которая полностью очистилась от данного вещества за 1 мин. Если вещество фильтруется и в дальнейшем не реабсорбируется и не секретируется ,клиренс равен объему почечной фильтрации. Если вещ после фильтраии реабсорбируется ,клиренс будет меньше и равняется нулю в том случае ,если вещ полностью возвратилось в кровь при реабсорбции .Если же вещ дополнитнльно секретируется и не реабсорбируется ,клиренс увеличивается.

Дистальная реабсорбция

В дистальных извитых канальцах (они проницаемы для воды) из гипотоничной мочи, вода по осмотическому градиенту реабсорбируется и в собирательные трубочки поступает изоосмотическая жидкость. В дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках происходит так называемая дистальная реабсорбция, которая, как уже говорилось, является весьма вариабельной и ее интенсивность определяется константами гомеостаза организма. За эту изменчивость ее и называют факультативной реабсорбцией. Именно данный отдел нефрона выполняет основную функцию - поддержание констант организма.

В собирательных трубочках происходит окончательное концентрирование мочи. Собирательные трубки расположены параллельно канальцам петли Генле, в мозговом веществе почки. Осмотическое давление в интерстициальной жидкости мозгового вещества очень высоко и вследствие этого из жидкости собирательных трубок реабсорбируется вода и концентрация мочи в них увеличивается по мере движения к вершине почечного сосочка. Однако реабсорбция зависит от водно-солевого баланса организма. Если организм находится в состоянии избытка воды (гидремия); то удаляется максимально возможный объем (17 мл/мин  1440 мин = 25 л/сут). Это обеспечивает удаление избытка воды в виде мало концентрированной мочи. Такой объем диуреза может наблюдаться при нарушении регуляции дистальной реабсорбции. При дегидратации - водном голодании - почти все 17 мл реабсорбируются и диурез падает до минимума - 0,2 мл/мин (около 300 мл/сут). Т.о., организм избавляется от избытка солей при малой потере воды, что необходимо для поддержания постоянства осмотического давления крови. Следовательно, в зависимости от водного баланса организма диурез может колебаться от минимума (0,2 мл) до максимума (17 мл). Пределы осморегуляции в почке человека довольно широки: моча человека может быть в 4 раза гипертоничнее и в 6 раз гипотоничнее крови.

Дистальные канальцы и собирательные трубки выполняют также функцию поддержания постоянства рН крови и постоянства концентрации натрия, калия, хлора, кальция, фосфора и др.

Если бы не деятельность почек, то рН крови быстро бы изменился, т.к. постоянно в организме образуются кислые и щелочные продукты. Много кислых продуктов образуется при употреблении животной пищи; щелочных - при приеме растительной. Главная часть Н  поступает в кровь в виде Н2СО3, которая частично удаляется легкими (СО2+ Н2О). Часть же кислот образует соли с ионами натрия и калия, что приводит к уменьшению щелочного резерва организма и возникает опасность ацидоза, т.к. эти соли поступают в мочу и могут быть выделены из организма. Тем самым организм терял бы натрий. Однако этого не происходит. Почки разъединяют соединения: NaA=Na+A. При этом кислотный радикал выделяется, а натрий сберегается для организма.

Как известно, натрий является главным ионом буферных систем организма, который обеспечивает стабильность рН крови (7,4) и, кроме того, вместе с Cl - определяет величину осмотического давления. За сутки в первичную мочу поступает около 500 г NaCl. Однако концентрация солей в крови поддерживается на стабильном уровне. Поддержание постоянства натрия сопряжено с определенными трудностями, т.к. NaCl - это единственная соль, которую организм получает в недостаточном количестве, поэтому ее необходимо добавлять в пищу.

Реабсорбция натрия

В механизме реабсорбции натрия участвуют как пассивные, так и активные механизмы. Натрий вначале входит в клетку эпителия канальца пассивно по натриевому каналу мембраны, обращенной в сторону просвета канальца. Движение натрия происходит по градиенту потенциала. Потом натрий движется в сторону базальной плазматической мембраны. В проксимальном отделе нефрона реабсорбция натрия носит постоянный характер, а в дистальном - зависит от концентрации натрия в крови.

Транспорт натрия через базальную мембрану происходит за счет ферментативных процессов. Обязательным компонентом натриевой помпы является Na-K-АТФаза. Этот фермент обеспечивает транспорт натрия из клетки в кровь и одновременно секрецию в клетки К + . Т.о экономия натрия осуществляется путем его обмена на калий, который содержится в пище в избытке и выводится с мочой в значительном количестве (его концентрационный индекс = 7). Катализатором транспорта натрия является сукцинатдегидрогеназа и -кетоглутаратдегидрогеназа. Эти ферменты имеются в мембране клеток, которые активно транспортируют натрий в ту или иную сторону клеточной мембраны.

Однако чтобы натрий поступил в протоплазму почечного эпителия за счет пассивного механизма, его надо освободить из солей. Разъединение натрия достигается за счет нескольких ферментных реакций, которые протекают в клетках канальцев.

Одной из таких реакций является ацидогенез - секреция Н+ в просвет канальца.

Просвет канальца

В клетке из СО2 и Н2О под влиянием карбоангидразы образуется угольная кислота, которая диссоциирует на Н + и НСО3 - . Водородный ион при этом поступает в просвет канальца, где вытесняет натрий из щелочных солей Na2НРО4 и превращает в кислую соль (NaН2РО4), а натрий поступает в клетку за счет градиента потенциала, т.е. пассивно, а потом активно перекачивает в кровь. Из клетки в кровь поступают НСО3 - и соединяясь с натрием образуется щелочная соль аНСО3.

Т.о. организм экономит натрий. Ацидогенез способен экономить натрий не только путем превращения щелочных солей в кислые, но и путем образования в моче слабых кислот - например, угольной.

Способ ацидогенеза для экономии натрия очень эффективен при выведении солей органических кислот - молочной, мочевой, гиппуровой, ацетоуксусной. За счет секреции Н + рН мочи сдвигается в кислую сторону до 6,5-4,5. Последняя величина рН является предельно переносимая эпителием почек.

Но механизм сохранения натрия путем ацидогенеза несостоятелен для солей сильных кислот (Н2SO4, HCl). Возвращение натрия, входящего в состав минеральной соли, осуществляется за счет секреции аммиака (механизм аммониогенеза). Эпителий почек способен дезаминировать аминокислоты и превращать аммиак NH3 в NН4+, который является весьма активным щелочным катионом. Источником Н3 являются различные аминокислоты, но больше всего глутаминовая кислота, которая извлекается почками из крови в больших количествах. В канальцах под влиянием глютаминазы происходит дезаминирование глютамина. Поставщиком Н + является угольная кислота, которая образуется под влиянием карбоангидразы. Н3 поступает в просвет канальцев, соединяется с Н + и образуется Н4 + , который вытесняет а + из солей минеральных кислот. Далее аммонийная соль экскретируется.

Интенсивность аммониогенеза определяется наличием в крови минеральных и органических кислот. При их избытке продукция аммония растет, а при щелочном сдвиге крови - падает. Поэтому количество аммония в моче нередко рассматривается как критерий для оценки состояния кислотно-щелочного равновесия.

Реабсорбция натрия в дистальных отделах нефрона определяется ионным составом крови: при недостатке натрия в плазме, его реабсорбция резко возрастает, а при избытке уменьшается. Благодаря активной реабсорбции из 500 г натрия попадающего в ультрафильтрат, с окончательной мочой выводится всего 3-5 г.

Реабсорбция в нефроне и ее механизмы.

Начальный этап мочеобразования, приводящий к фильтрации всех низкомолекулярных компонентов плазмы крови, неизбежно должен сочетаться с существованием в почке систем, реабсорбирующих все ценные для организма вещества. В обычных условиях в почке человека за сутки образуется до 180 л фильтрата, а выделяется 1,0-1,5 л мочи, остальная жидкость всасывается в канальцах. Роль клеток различных сегментов нефрона в реабсорбции неодинакова. Проведенные на животных опыты с извлечением микропипеткой жидкости из различных участков нефрона позволили выяснить особенности реабсорбции различных веществ в разных частях почечных канальцев. В проксимальном сегменте нефрона практически полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, белки, микроэлементы, значительное количество ионов Na + , СI - ,НСОз. В последующих отделах нефрона всасываются преимущественно электролиты и вода.

Реабсорбция натрия и хлора представляет собой наиболее значительный по объему и энергетическим тратам процесс. В проксимальном канальце в результате реабсорбции большинства профильтровавшихся веществ и воды объем первичной мочи уменьшается, и в начальный отдел петли нефрона поступает около 1 / 3 профильтровавшейся в клубочках жидкости. Из всего количества натрия, поступившего в нефрон при фильтрации, в петле нефрона всасывается до 25 %, в дистальном извитом канальце - около 9 %, и менее 1% реабсорбируется в собирательных трубках или экскретируется с мочой.

Реабсорбция в дистальном сегменте характеризуется тем, что клетки переносят меньшее, чем в проксимальном канальце, количество ионов, но против большего градиента концентрации. Этот сегмент нефрона и собирательные трубки играют важнейшую роль в регуляции объема выделяемой мочи и концентрации в ней осмотически активных веществ (осмотическая концентрация). В конечной моче концентрация натрия может снижаться до 1 ммоль/л по сравнению со 140 ммоль/л в плазме крови. В дистальном канальце калий не только реабсорбируется, но и секретируется при его избытке в организме.

В проксимальном отделе нефрона реабсорбция натрия, калия, хлора и других веществ происходит через высокопроницаемую для воды мембрану стенки канальца. Напротив, в толстом восходящем отделе петли нефрона, дистальных извитых канальцах и собирательных трубках реабсорбция ионов и воды происходит через малопроницаемую для воды стенку канальца; проницаемость мембраны для воды в отдельных участках нефрона и собирательных трубках может регулироваться, а .величина проницаемости изменяется в зависимости от функционального состояния организма (факультативная реабсорбция). Под влиянием импульсов, поступающих по эфферентным нервам, и при действии биологически активных веществ реабсорбция натрия и хлора регулируется в проксимальном отделе нефрона. Это особенно отчетливо проявляется в случае увеличения объема крови и внеклеточной жидкости, когда уменьшение реабсорбции в проксимальном канальце способствует усилению экскреции ионов и воды и тем самым - восстановлению водно-солевого равновесия. В проксимальном канальце всегда сохраняется изоосмия. Стенка канальца проницаема для воды, и объем реабсорбируемой воды определяется количеством реабсорбируемых осмотически активных веществ, за которыми вода движется по осмотическому градиенту. В конечных частях дистального сегмента нефрона и собирательных трубках проницаемость стенки канальца для воды регулируется вазопрессином.

Факультативная реабсорбция воды зависит от осмотической проницаемости канальцевой стенки, величины осмотического градиента и скорости движения жидкости по канальцу.

Для характеристики всасывания различных веществ в почечных канальцах существенное значение имеет представление о пороге выведения.

Непороговые вещества выделяются при любой их концентрации в плазме крови (и соответственно в ультрафильтрате). Такими веществами являются инулин, маннитол. Порог выведения практически всех физиологически важных, ценных для организма веществ различен. Так, выделение глюкозы с мочой (глюкозурия) наступает тогда, когда ее концентрация в клубочковом фильтрате (и в плазме крови) превышает 10 ммоль/л. Физиологический смысл этого явления будет раскрыт при описании механизма реабсорбции.

Механизмы канальцевой реабсорбции. Обратное всасывание различных веществ в канальцах обеспечивается активным и пассивным транспортом. Если вещество реабсорбируется против электрохимического и концентрационного градиентов, процесс называется активным транспортом. Различают два вида активного транспорта - первично-активный и вторично-активный.

Первично-активным транспорт называется в том случае, когда происходит перенос вещества против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Примером служит транспорт ионов Na+, который происходит при участии фермента Na + , К + -АТФазы, использующей энергию АТФ. Вторично-активным называется перенос вещества против концентрационного градиента, но без затраты энергии клетки непосредственно на этот процесс; так реабсорбируются глюкоза, аминокислоты. Из просвета канальца эти органические вещества поступают в клетки проксимального канальца с помощью специального переносчика, который обязательно должен присоединить ион Na + . Этот комплекс (переносчик + органическое вещество + Na + ) способствует перемещению вещества через мембрану щеточной каемки и его поступлению внутрь клетки. Движущей силой переноса этих веществ через апикальную плазматическую мембрану служит меньшая по сравнению с просветом канальца концентрация натрия в цитоплазме клетки. Градиент концентрации натрия обусловлен непрестанным активным выведением натрия из клетки во внеклеточную жидкость с помощью Na + , К + -АТФазы, локализованной в латеральных и базальной мембранах клетки.

Реабсорбция воды, хлора и некоторых других ионов, мочевины осуществляется с помощью пассивного транспорта - по электрохимическому, концентрационному или осмотическому градиенту. Примером пассивного транспорта является реабсорбция в дистальном извитом канальце хлора по электрохимическому градиенту, создаваемому активным транспортом натрия. По осмотическому градиенту транспортируется вода, причем скорость ее всасывания зависит от осмотической проницаемости стенки канальца и разности концентрации осмотически активных веществ по обеим сторонам его стенки. В содержимом проксимального канальца вследствие всасывания воды и растворенных в ней веществ растет концентрация мочевины, небольшое количество которой по концентрационному градиенту реабсорбируется в кровь.

Достижения в области молекулярной биологии позволили установить строение молекул ионных и водных каналов (аквапоринов) рецепторов, аутакоидов и гормонов и тем самым проникнуть в сущность некоторых клеточных механизмов, обеспечивающих транспорт веществ через стенку канальца. Различны свойства клеток разных отделов нефрона, неодинаковы свойства цитоплазматической мембраны в одной и той же клетке. Апикальная мембрана клетки, обращенная в просвет канальца, имеет иные характеристики, чем ее базальная и боковые мембраны, омываемые межклеточной жидкостью и соприкасающиеся с кровеносным капилляром. Вследствие этого апикальная и базальная плазматические мембраны участвуют в транспорте веществ по-разному; специфично и действие биологически активных веществ на ту и другую мембраны.

Клеточный механизм реабсорбции ионов рассмотрим на примере Na + . В проксимальном канальце нефрона всасывание Na + в кровь происходит в результате ряда процессов, один из которых - активный транспорт Na + из просвета канальца, другой - пассивная реабсорбция Na + вслед за активно транспортируемыми в кровь как ионами гидрокарбоната, так и С1 - . При введении одного микроэлектрода в просвет канальцев, а второго - в околоканальцевую жидкость было выявлено, что разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью стенки проксимального канальца оказалась очень небольшой - около 1,3 мВ, в области дистального канальца она может достигать - 60 мВ. Просвет обоих канальцев электроотрицателен, а в крови (следовательно, и во внеклеточной жидкости), концентрация Na + выше, чем в жидкости, находящейся в просвете этих канальцев, поэтому реабсорбция Na + осуществляется активно против градиента электрохимического потенциала. При этом из просвета канальца Na + входит в клетку по натриевому каналу или при участии переносчика. Внутренняя часть клетки запряжена отрицательно, и положительно заряженный Na + поступает в клетку по градиенту потенциала, движется в сторону базальной плазматической мембраны, через которую натриевым насосом выбрасывается в межклеточную жидкость; градиент потенциала на этой мембране достигает 70-90 мВ.

Имеются вещества, которые могут влиять на отдельные элементы системы реабсорбции Na + . Так, натриевый канал в мембране клетки дистального канальца и собирательной трубки блокируется амилоридом и триамтереном, в результате чего Na + не может войти в канал. Б клетках имеется несколько типов ионных насосов. Один из них представляет собой Na + , К + -АТФазу. Этот фермент находится в базальной и латеральных мембранах клетки и обеспечивает транспорт Na + из клетки в кровь и поступление из крови в клетку К + . Фермент угнетается сердечными гликозидами, например строфантином, уабаином. В реабсорбции гидрокарбоната важная роль принадлежит ферменту карбоангидразе, ингибитором которого является ацетазоламид - он прекращает реабсорбцию гидрокарбоната, который экскретируется с мочой.

Фильтруемая глюкоза практически полностью реабсорбируется клетками проксимального канальца, и в норме за сутки с мочой выделяется незначительное ее количество (не более 130 мг). Процесс обратного всасывания глюкозы осуществляется против высокого концентрационного градиента и является вторично-активным. В апикальной (люминальной) мембране клетки глюкоза соединяется с переносчиком, который должен присоединить также Na + , после чего комплекс транспортируется через апикальную мембрану, т. е. в цитоплазму поступают глюкоза и Na + . Апикальная мембрана отличается высокой селективностью и односторонней проницаемостью и не пропускает ни глюкозу, ни Na + обратно из клетки в просвет канальца. Эти вещества движутся к основанию клетки по градиенту концентрации. Перенос глюкозы из клетки в кровь через базальную плазматическую мембрану носит характер облегченной диффузии, a Na + , как уже отмечалось выше, удаляется натриевым насосом, находящимся в этой мембране.

Аминокислоты почти полностью реабсорбируются клетками проксимального канальца. Имеется не менее 4 систем транспорта аминокислот из просвета канальца в кровь, осуществляющих реабсорбцию нейтральных, двуосновных, дикарбоксильных аминокислот. Каждая из этих систем обеспечивает всасывание ряда аминокислот одной группы. Так, система реабсорбции двуосновных аминокислот участвует во всасывании лизина, аргинина, орнитина и, возможно, цистина. При введении в кровь избытка одной из этих аминокислот начинается усиленная экскреция почкой аминокислот только данной группы. Системы транспорта отдельных групп аминокислот контролируются раздельными генетическими механизмами. Описаны наследственные заболевания, одним из проявлений которых служит увеличенная экскреция определенных групп аминокислот (аминоацидурия).

Выделение с мочой слабых кислот и оснований зависит от их клубочковой фильтрации, процесса реабсорбции или секреции. Процесс выведения этих веществ во многом определяется «неионной диффузией», влияние которой особенно сказывается в дистальных канальцах и собирательных трубках. Слабые кислоты и основания могут существовать в зависимости от рН среды в двух формах - неионизированной и ионизированной. Клеточные мембраны более проницаемы для неионизированных веществ. Многие слабые кислоты с большей скоростью экскретируются с щелочной мочой, а слабые основания, напротив, - с кислой. Степень ионизации оснований увеличивается в кислой среде, но уменьшается в щелочной. В неионизированном состоянии эти вещества через липиды мембран проникают в клетки, а затем в плазму крови, т. е. они реабсорбируются. Если значение рН канальцевой жидкости сдвинуто в кислую сторону, то основания ионизируются, плохо всасываются и экскретируются с мочой. Никотин - слабое основание, при рН 8,1 ионизируется 50 %, в 3-4 раза быстрее экскретируется с кислой (рН около 5), чем с щелочной (рН 7,8) мочой. Процесс «неионной диффузии» влияет на выделение почками слабых оснований и кислот, барбитуратов и других лекарственных веществ.

Небольшое количество профильтровавшегося в клубочках белка реабсорбируется клетками проксимальных канальцев. Выделение белков с мочой в норме составляет не более 20-75 мг в сутки, а при заболеваниях почек оно может возрастать до 50 г в сутки. Увеличение выделения белков с мочой (протеинурия) может быть обусловлено нарушением их реабсорбции либо увеличением фильтрации.

В отличие от реабсорбции электролитов, глюкозы и аминокислот, которые, проникнув через апикальную мембрану, в неизмененном виде достигают базальной плазматической мембраны и транспортируются в кровь, реабсорбция белка обеспечивается принципиально иным механизмом. Белок попадает в клетку с помощью пиноцитоза. Молекулы профильтровавшегося белка адсорбируются на поверхности апикальной мембраны клетки, при этом мембрана участвует в образовании пиноцитозной вакуоли. Эта вакуоль движется в сторону базальной части клетки. В околоядерной области, где локализован пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи), вакуоли могут сливаться с лизосомами, обладающими высокой активностью ряда ферментов. В лизосомах захваченные белки расщепляются и образовавшиеся аминокислоты, дипептиды удаляются в кровь через базальную плазматическую мембрану. Следует, однако, подчеркнуть, что не все белки подвергаются гидролизу в процессе транспорта и часть их переносится в кровь в неизмененном виде.

Определение величины реабсорбции в канальцах почки. Обратное всасывание веществ, или, иными словами, их транспорт (Т) из просвета канальцев в тканевую (межклеточную) жидкость и в кровь, при реабсорбции R (TRX) определяется по разности между количеством вещества X (F∙Px∙fx ), профильтровавшегося в клубочках, и количеством вещества, выделенного с мочой (UX ∙V).

где F - объем клубочковой фильтрации, fx - фракция вещества X, не связанная с белками в плазме по отношению к его об щей концентрации в плазме крови, Р - концентрация вещества в плазме крови, U - концентрация вещества в моче.

По приведенной формуле рассчитывают абсолютное количество реабсорбируемого вещества. При вычислении относительной реаб-сорбции (% R) определяют долю вещества, подвергшуюся обратному всасыванию по отношению к количеству вещества, профильтровавшегося в клубочках:

Для оценки реабсорбционной способности клеток проксимальных канальцев важное значение имеет определение максимальной величины транспорта глюкозы (TmG). Эту величину измеряют при полном насыщении глюкозой системы ее канальцевого транспорта. Для этого вливают в кровь раствор глюкозы и тем самым повышают ее концентрацию в клубочковом фильтрате до тех пор, пока значительное количество глюкозы не начнет выделяться с мочой:

где F - клубочковая фильтрация, РG - концентрация глюкозы в плазме крови, a UG - концентрация глюкозы в моче; Тт - максимальный канальцевый транспорт изучаемого вещества. Величина ТmG характеризует полную загрузку системы транспорта глюкозы; у мужчин эта величина равна 375 мг/мин, а у женщин - 303 мг/мин при расчете на 1,73 м2 поверхности тела.

Таким образом, облигатная реабсорбция основных ионов и воды происходит в проксимальном канальце, петле Генле. Факультативная в дистальном канальце. Они образуют поворотно-противоточную систему (физиологический механизм реабсорбции воды и ионов натрия в петле нефрона, основанный на различной проницаемости для них стенок восходящего и нисходящего колен петли и заключающийся в том, что реабсорбция воды в восходящем колене способствует реабсорбции натрия в нисходящем и наоборот), так как в них происходит взаимный обмен ионов. В проксимальном канальце и нисходящем колене петли Генле происходит активный транспорт большого количества ионов натрия. Он осуществляется натрий-калиевой АТФазой. За натрием в межклеточное пространство происходит пассивная реабсорбция большого количества воды. В свою очередь эта вода способствует дополнительной пассивной реабсорбции натрия в кровь. Одновременно с ними реабсорбируются и гидрокарбонат анионы. В нисходящем колене петли и дистальном канальце реабсорбируется относительно небольшое количество натрия, а вслед за ним и вода. В этом отделе нефрона ионы натрия реабсорбируются с помощью сопряженного натрий-протонного и натрий-калиевого обмена. Ионы хлора переносятся здесь из мочи в тканевую жидкость с помощью активного хлорного транспорта. Низкомолекулярные белки реабсорбируются в проксимальном извитом канальце.

Реабсорбция воды и солей в дистальных канальцах

В дистальные канальца и собирательные трубочки обычно поступает около 15% объема первичного фильтрата. С известной долей условности реабсорбцию воды во всех отделах нефрона можно подразделить на две части: относительно облигатная реабсорбция (мало зависящая от водной нагрузки и механизмов pегуляции) в проксимальных канальцах и петле Генле и факультативная (зависимая) - в других отделах. Понятие об относительной независимости реабсорбции воды в проксимальном отделе весьма условно, так как и здесь она регулируется соответствующими гормонами, но здесь это влияние менее выражено.

В отличие от этого реабсорбция воды и ионов в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках осуществляется лишь под контролем систем регуляции. Весь путь образования мочи регулируется соответствующими механизмами. Выше излагались механизмы регуляции почечного кровообращения, имеющего ведущее значение в процессе фильтрации, а здесь речь пойдет о регуляции процессов реабсорбции и секреции. В регуляции этих процессов представлены нервно-рефлекторные механизмы, гормональные и местная авторегуляция. Причем в различных участках нефронов регулируемость процессов мочеобразования происходит различным путем.

На схеме (рис. 80) суммированы все основные механизмы, регулирующие мочеобразовательную функцию почек, за исключением рассматривавшихся выше механизмов регуляции процессов фильтрации и почечного кровообращения. Регуляцию осуществляют гормоны в зависимости от баланса воды и солей в организме. При обезвоживании организма мочи выделяется мало, но она имеет высокую концентрацию экскретируемых продуктов. Напротив, при поступлении в организм большого количества воды выводится много низкоконцентрированной мочи.

Гуморальные механизмы регуляции процессов реабсорбции

Антидиуретический гормон

Одним из основных гормонов, обеспечивающих контроль интенсивности факультативной реабсорбции воды в дисталнх отделах нефронов, является АДГ (вазопрессин) гипофиза. Основным стимулом образования АДГ является рефлекторный - через осморецепторы, находящиеся в ткани мозга около третьего желудочка и супраоптического ядра. Возбуждаются они при увеличении (достаточно и 1%) осмомолярности внеклеточной жидкости (тем самым контролируется и осмотическое давление крови). Это возбуждение передается нейронам супраоптического ядра гипоталамуса, регулируя здесь выделение АДГ. В этой области мозга нетипично высока проницаемость гемаэнцефалического барьера, что позволяет растворенным веществам перемещаться из плазмы в цереброспинальную жидкость, окружающую осморецепторы.

Объемный механизм (через ОЦК), а также барорецепторный механизм также присутствуют, но для их реализации требуется более значимые изменения ОЦК - не менее 10 % снижения ОЦК или артериального давления. АДГ в крови быстро разрушается (Т1/2 около 25 с), так что для сохранения высокого уровня реабсорбции воды требуется постоянное поступление из гипофиза все новых порций его. Недостаточное образование АДГ может быть следствием нарушения гипоталамо-гипофизарных механизмов, что приводит к несахарному диабету - выделению большого количества мочи.


На базолатеральных мембранах клеток канальцев и собирательных трубочек имеется два типа рецепторов к вазопрессину: V1 и V2. Через V1-рецепторы осуществляется преимущественно вазоконстрикторый и другие эффекты гормон. А V2-рецепторы реализуют гидроосмотическое влияние гормона.

Рис. 80. Схема регуляции функций почки при восстановлении осмотического давления к. ПНУГ - предсердный натрийуретический гормон.

АДГ - сберегающий воду гормон. Под его влиянием в дистальных отделах неровифрона создаются условия для удержания воды в организме. Взаимодействие гормона с V2-рецепторами приводит к активации аденилатциклазы и увеличению в клетках образования цАМФ. Последняя диффундирует на противоположный конец клетки к апикальной мембране, где совместно с кальцием активирует проницаемость мембраны для воды. Такой механизм реализуется в собирательных трубочках.

В дистальных канальцах под влиянием АДГ происходит выход из клетки гиалуронидазы, расщепляющей гиалуроновую кислоту межклеточного пространства. В результате прoницаемость эпителия канальцев и собирательных трубочек для воды возрастает и она получает возможность легко поступать из фильтрата в паренхиму почки.

В отличие от этого взаимодействие гормона с V1 рецептором приводит к образованию внутри клеток других вторичных мессенджеров: инозитолтрифосфата и диацилглицерола. Эти посредники являются регуляторами уровня внутриклеточного цАМФ - они понижают его. Наиболее выражено это влияние на кровеносных сосудах, которые суживаются. Данным путем вазопрессин косвенно так же оказывает свое влияние и на процессы мочеобразования. Таким образом, двумя путями вазопрессин с помощью двух типов рецепторов не просто повышает проницаемость мембраны для воды, но оказывает регулирующее влияние на эти процессы.

Но при действии АДГ лишь создаются условия для реабсорбции воды. Само же движение ее определяется соотношением ионов в моче и межклеточной жидкости. Обычно когда в паренхиме почек, окружающей дистальные канальца и особенно собирательные трубочки, осмотическое давление высокое, то вода выходит из фильтрата и задерживается в организме. Однако, если по какой-либо причине на предыдущих этапах не произойдет достаточной реабсорбции ионов и концентрация их в поступившей сюда моче останется высокой, то, несмотря на присутствие АДГ, диурез будет повышенным. Гиперосмия «не выпустит» воду из канальца. Таким путем, например, возникает полиурия при сахарном диабете, когда в моче остается нереабсорбированная глюкоза.

Гормональная регуляция реабсорбции ионов. На пpоцесс реабсорбции воды в дистальных отделах нефрона оказывает влияние также и реабсорбция Nа + и Сl - . Если Nа + будет задерживаться в моче, то одновременно будет затруднена и реабсорбция воды. Реабсорбцию Nа + в свою очередь регулиpуют альдостерон - гормон коркового вещества надпочечников и натрийуретические гормоны предсердий.


Снижение концентрации Nа + в кpови стимулирует образование альдостерона, который cоздает условия для активной реабсорбции Nа + эпителиальными клетками дистальных отделов нефрона. В основе влияния альдостерона лежит регуляция биосинтеза Na,K-АТФазы в указанных клетках. Активное откачивание Na + из клеток обеспечивает процесс поступления иона в клетки из фильтрата (рис. 81). Интенсивность секреции альдостеpона зависит также от уpовня ангиотензина II в кpови.

Рис. 81. Механизм действия альдостерона в клетке эпителия канальцев.

Натрийуретические петиды


Реабсорбция Nа + регулируeтся еще и предсердными натрийуретическими пептидами (АNP и ВNP). Эти пептиды вырабатываются кардиомиоцитами (главным образом левого предсердия) при перерастяжении их поступающей кровью. Натрийуретические гормоны (ПНУГ) продуцируются миоцитами предсерций (в основном правым предсердием - в 1,5-3 раза больше, чем левым). Но немного их образуется и в собирательных трубочках почек, а также аденогипофизе, хромаффинных клетках надпочечников. При высвобождении прогормон (126 аминокислот) разделяется на два соединения: proANP (99-126) и α-proANP (1-98). Второй из них (α-proANP) выводится из организма очень быстро (Т1/2 - 3-4 мин.), а proANP находится в циркуляции относительно долго (Т1/2 60-100 мин.). В связи с этим интенсивность секреции ПНУГ лучше отражает именно уровень в крови proANP.

Рис. 82. Схема путей грмональной регуляции реабсорбции воды.

Выделяют три основные эффекта этих пептидов на почки, которые реализуются при взаимодействии гормона с соответствующими рецепторами (А и В) через посредство активации системы вторичного посредника - цГМФ: во-первых, увеличивается клубочковая фильтрация за счет расширения приносящей и сужения выносящей артериол; во-вторых, уменьшается реабсорбция натрия, а вслед за этим и воды в канальцах и собирательных трубочках; в-третьих, уменьшается секреция ренина юкстагломерулярными клетками.

Под влиянием ПНУГ в почках: а) на 30-50% возрастает фильтрация, б) снижается реабсорбция натрия (преимущественно в области кортикального отдела собирательных трубок), а вслед за ним и воды. Кроме того, ПНУГ снижают продукцию альдостерона клубочковой зоной надпочечника (стимулируемой под влиянием РААС и АКТГ) и продукцию ренина клетками ЮГА. ПНУГ обладают не только натрийуретическим, но и вазодилататорным эффектом, что обусловлено взаимодействием с R1- рецепторами, имеющимися на мембранах эпителия канальцев и гладких мышцах сосудов, и их цГМФ-механизмом. Влияние на кровеносные сосуды позволяет гормону участвовать в регуляции водного баланса через них.

Биологический смысл образования этого гормона в предсердиях заключается в возможности изменить объем крови посредством влияния на реабсорбцию воды в почках. Все указанные выше эффекты влияния гормонов снимают влияние стимулирующих механизмов на образование самих гормонов. Так, прямое сосудорасширяющее влияние и подавление эффектов сосудосуживающих факторов способствует снижению венозного возврата крови в предсердие. Увеличение клубочковой фильтрации и происходящее одновременно перераспределение кровотока в почках в сторону усиления мозгового кровотока, снижая осмотическое давление здесь, также способствует росту выделения мочи. Таким образом, возрастание уровня этих гормонов в крови в целом снижает реабсорбцию воды, в результате чего уменьшается ОЦК, а значит, снимается перерастяжение предсердий поступающей кровью.

Читайте также: