Механизми на реабсорбция в тубулите. Активен транспорт в бъбреците. Механизми на тубулна реабсорбция Реабсорбцията на вода в тубулите е около

Тубулната реабсорбция е процесът на реабсорбция на вода и вещества от урината, съдържащи се в лумена на тубулите, в лимфата и кръвта.

По-голямата част от молекулите се реабсорбират в проксималния нефрон. Тук почти напълно се усвояват аминокиселини, глюкоза, витамини, протеини, микроелементи, значително количество Na+, C1-, HCO3- и много други вещества.

Примката на Хенле, дисталният тубул и събирателните канали абсорбират електролити и вода.

Алдостеронът стимулира реабсорбцията на Na+ и екскрецията на K+ и H+ в бъбречните тубули в дисталния нефрон, в дисталния тубул и кортикалните събирателни канали.

Вазопресинът насърчава реабсорбцията на вода от дисталните извити тубули и събирателни канали.

С помощта на пасивен транспорт се извършва реабсорбция на вода, хлор и урея.

Активният транспорт е преносът на вещества срещу електрохимични и концентрационни градиенти. Освен това се прави разлика между първично активен и вторично активен транспорт. Първичният активен транспорт се осъществява с изразходването на клетъчна енергия. Пример е преносът на Na+ йони с помощта на ензима Na+/K+-ATPase, който използва енергията на АТФ. При вторичния активен транспорт прехвърлянето на вещество се извършва благодарение на енергията на транспортиране на друго вещество. Глюкозата и аминокиселините се реабсорбират чрез вторичния активен транспортен механизъм.

Стойността на максималния тубулен транспорт съответства на старата концепция за „праг на бъбречна екскреция“. За глюкозата тази стойност е 10 mmol/l.

Веществата, чиято реабсорбция не зависи от концентрацията им в кръвната плазма, се наричат ​​безпрагови. Те включват вещества, които или изобщо не се реабсорбират (инулин, манитол), или се реабсорбират слабо и се екскретират в урината пропорционално на натрупването им в кръвта (сулфати).

Обикновено малко количество протеин навлиза във филтрата и се реабсорбира. Процесът на реабсорбция на протеини се осъществява с помощта на пиноцитоза. При навлизане в клетката протеинът се хидролизира от лизозомните ензими и се превръща в аминокиселини. Не всички протеини се подлагат на хидролиза, някои от тях преминават в кръвта непроменени. Този процес е активен и изисква енергия. Появата на белтък в урината се нарича протеинурия. Протеинурията може да възникне и при физиологични условия, например след тежка мускулна работа. По принцип протеинурията се среща при патология с нефрит, нефропатии и миелом.

Уреята играе важна роля в механизмите на концентрация на урината и свободно се филтрира в гломерулите. В проксималния тубул част от уреята се реабсорбира пасивно поради концентрационния градиент, който възниква поради концентрацията на урината. Останалата част от уреята достига до събирателните канали. В събирателните канали, под влияние на ADH, водата се реабсорбира и концентрацията на урея се повишава. ADH повишава пропускливостта на стената за урея и тя преминава в медулата на бъбрека, създавайки приблизително 50% от осмотичното налягане тук. От интерстициума, по градиент на концентрация, уреята дифундира в бримката на Хенле и отново навлиза в дисталните тубули и събирателните канали. По този начин възниква интраренална циркулация на урея. В случай на водна диуреза, абсорбцията на вода в дисталния нефрон спира и се отделя повече урея. Следователно екскрецията му зависи от диурезата.

Реабсорбцията на слабите киселини и основи зависи от това дали те са в йонизирана или нейонизирана форма. Слабите основи и киселини в йонизирано състояние не се реабсорбират и се екскретират с урината. Степента на йонизация на основите се увеличава в кисела среда, така че те се екскретират по-бързо в кисела урина; слабите киселини, напротив, се екскретират по-бързо в алкална урина. Това е важно, защото много лекарства са слаби основи или слаби киселини. Следователно, в случай на отравяне с ацетилсалицилова киселина или фенобарбитал (слаби киселини), е необходимо да се прилагат алкални разтвори (NaHCO3), за да се превърнат тези киселини в йонизирано състояние, като по този начин се улесни бързото им елиминиране от тялото. За бързото отделяне на слаби основи е необходимо да се въведат киселинни продукти в кръвта, за да се подкисли урината.

Водата се реабсорбира във всички части на нефрона пасивно поради транспортирането на осмотично активни вещества: глюкоза, аминокиселини, протеини, натриеви йони, калий, калций, хлор. Тъй като реабсорбцията на осмотично активните вещества намалява, реабсорбцията на вода също намалява. Наличието на глюкоза в крайната урина води до повишена диуреза (полиурия).

Основният йон, осигуряващ пасивното усвояване на водата, е натрият. Натрият, както бе споменато по-горе, също е необходим за транспортирането на глюкоза и аминокиселини. В допълнение, той играе важна роля в създаването на осмотично активна среда в интерстициума на бъбречната медула, поради което се концентрира урината.

Навлизането на натрий от първичната урина през апикалната мембрана в тубулната епителна клетка става пасивно по електрохимични и концентрационни градиенти. Натрият се отстранява от клетката през базолатералните мембрани, като се използва активно Na+/K+-ATPase. Тъй като енергията на клетъчния метаболизъм се изразходва за транспорт на натрий, неговият транспорт е предимно активен. Транспортирането на натрий в клетката може да се осъществи чрез различни механизми. Един от тях е обменът на Na+ за H+ (противоточен транспорт или антипорт). В този случай натриевият йон се пренася вътре в клетката, а водородният йон се пренася навън. Друг начин за пренос на натрий в клетката се осъществява с участието на аминокиселини и глюкоза. Това е така нареченият котранспорт, или симпорт. Частичната реабсорбция на натрий е свързана с отделянето на калий.

Сърдечните гликозиди (строфантин К, убаин) могат да инхибират ензима Na+/K+-ATPase, който осигурява преноса на натрий от клетката в кръвта и транспорта на калий от кръвта в клетката.

Работата на така наречената ротационно-противопоточна умножителна система е от голямо значение за механизмите на реабсорбция на вода и натриеви йони, както и концентрацията на урината. След преминаване през проксималния сегмент на тубула, изотоничният филтрат навлиза в бримката на Henle в намален обем. В тази област интензивната реабсорбция на натрий не е придружена от реабсорбция на вода, тъй като стените на този сегмент са слабо пропускливи за вода дори под въздействието на ADH. В тази връзка се получава разреждане на урината в лумена на нефрона и концентрация на натрий в интерстициума. Разредената урина в дисталния тубул губи излишната течност, ставайки изотонична спрямо плазмата. Намален обем изотонична урина постъпва в събирателната система, протичаща в медулата, високото осмотично налягане в интерстициума на която се дължи на повишената концентрация на натрий. В събирателните канали, под въздействието на ADH, реабсорбцията на водата продължава в съответствие с концентрационния градиент. Vasa recta, преминаваща през медулата, функционира като противотокови обменни съдове, като поема натрий по пътя към папилите и го освобождава, преди да се върне в кората. В дълбините на медулата по този начин се поддържа високо съдържание на натрий, което осигурява резорбцията на водата от колекторната система и концентрацията на урината.

Етап 2образуването на урина е реабсорбция -реабсорбция на вода и разтворени в нея вещества. Това е точно доказано при директни експерименти с анализ на урина, получена чрез микропункция от различни части на нефрона.

За разлика от образуването на първична урина, което е резултат от процеси на физикохимична филтрация, реабсорбцията се извършва до голяма степен поради биохимичните процеси на клетките на тубулите на нефрона, енергията за които се черпи от разграждането на макроергите. Това се потвърждава от факта, че след отравяне с вещества, които блокират тъканното дишане (цианиди), реабсорбцията на натрий рязко се влошава, а блокадата на фосфорилирането с монойодоацетон рязко инхибира реабсорбцията на глюкозата. Реабсорбцията също се влошава с намаляване на метаболизма в организма. Например, когато тялото се охлажда в студа, диурезата се увеличава.

Заедно с пасивенГоляма роля играят транспортните процеси (дифузия, осмотични сили) при реабсорбция, пиноцитоза, електростатични взаимодействия между различно заредени йони и др. Има и 2 вида активен транспорт:

първично активентранспортът се извършва срещу електрохимичен градиент и транспортът се осъществява поради енергията на АТФ,

вторично активентранспортът протича срещу концентрационен градиент и енергията на клетката не се губи. Използвайки този механизъм, глюкозата и аминокиселините се реабсорбират. При този вид транспорт органичната материя навлиза в проксималната тубулна клетка с помощта на носител, който трябва да прикрепи натриев йон. Този комплекс (носител + органична материя + натриев йон) се движи в мембраната на четката; този комплекс, поради разликата в концентрациите на Na + между лумена на тубула и цитоплазмата, навлиза в клетката, т.е. В тубула има повече натриеви йони, отколкото в цитоплазмата. Вътре в клетката комплексът се дисоциира и Na + йони се отстраняват от клетката благодарение на Na-K помпата.

Реабсорбцията се извършва във всички части на нефрона, с изключение на капсулата на Шумлянски-Боуман. Естеството на реабсорбцията и интензивността в различните части на нефрона обаче не са еднакви. В проксималнатаВ отделните части на нефрона реабсорбцията протича много интензивно и зависи малко от водно-солевия метаболизъм в организма (задължителен, задължителен). В дисталниячасти на нефрона, реабсорбцията е много променлива. Нарича се факултативна реабсорбция. Именно реабсорбцията в дисталните тубули и събирателните канали в по-голяма степен, отколкото в проксималната част, определя функцията на бъбрека като орган на хомеостазата, регулиращ постоянството на осмотичното налягане, рН, изотонията и кръвния обем.

Реабсорбция в различни части на нефрона

Реабсорбцията на ултрафилтрата се осъществява от кубоидния епител на проксималния тубул. Тук микровилите са от голямо значение. В този раздел напълно се реабсорбират глюкоза, аминокиселини, протеини, витамини, микроелементи, значително количество Na +, Ca +, бикарбонати, фосфати, Cl -, K + и H 2 O. В следващите секции на нефроните само йони и H 2 O се абсорбират.

Механизмът на усвояване на изброените вещества не е еднакъв. Най-значимото по отношение на обема и енергийните разходи е реабсорбцията на Na +. Осигурява се както от пасивни, така и от активни механизми и се среща във всички части на тубулите.

Активната реабсорбция на Na причинява пасивно освобождаване на Cl - йони от тубулите, които следват Na + поради електростатично взаимодействие: положителните йони носят със себе си отрицателно заредени Cl - и други аниони.

Около 65-70% от водата се реабсорбира в проксималните тубули. Този процес се осъществява поради разликата в осмотичното налягане - пасивно. Прехвърлянето на вода от първичната урина изравнява осмотичното налягане в проксималните тубули до нивото му в тъканната течност. 60-70% от калция и магнезия също се реабсорбират от филтрата. По-нататъшната им реабсорбция продължава в бримката на Henly и дисталните тубули и само около 1% от филтрирания калций и 5-10% от магнезия се екскретират в урината. Реабсорбцията на калция и в по-малка степен на магнезия се регулира от паратироидния хормон. Паратироидният хормон повишава реабсорбцията на калций и магнезий и намалява реабсорбцията на фосфор. Калцитонинът има обратен ефект.

Така всички протеини, цялата глюкоза, 100% аминокиселини, 70-80% вода, a, Cl, Mg, Ca се реабсорбират в проксималния извит тубул. В бримката на Хенли, поради селективната пропускливост на неговите участъци за натрий и вода, допълнителни 5% от ултрафилтрата се реабсорбират и 15% от обема на първичната урина навлиза в дисталната част на нефрона, който се обработва активно в извитите тубули и събирателните канали. Обемът на крайната урина винаги се определя от водно-солевия баланс на тялото и може да варира от 25 литра на ден (17 ml/min) до 300 ml (0,2 ml/min).

Реабсорбцията в дисталните части на нефрона и събирателните канали осигурява връщането на идеалната течност в осмотично и солено отношение в кръвта, поддържайки постоянно осмотично налягане, pH, воден баланс и стабилност на концентрациите на йони.

Съдържанието на много вещества в крайната урина е многократно по-високо, отколкото в плазмата и първичната урина, т.е. преминавайки през тубулите на нефрона, първичната урина се концентрира. Съотношението на концентрацията на дадено вещество в крайната урина към концентрацията в плазмата се нарича индекс на концентрация. Този индекс характеризира процесите, протичащи в системата на тубулите на нефрона.

Реабсорбция на глюкоза

Концентрацията на глюкоза в ултрафилтрата е същата като в плазмата, но в проксималния нефрон тя се абсорбира почти напълно. При нормални условия не повече от 130 mg се екскретират с урината на ден. Реабсорбцията на глюкоза протича срещу градиент на висока концентрация, т.е. Реабсорбцията на глюкоза се извършва активно и се транспортира чрез механизма на вторичен активен транспорт. Апикалната мембрана на клетката, т.е. мембраната, обърната към лумена на тубула, пропуска глюкозата само в една посока – в клетката, и не позволява на глюкозата да премине обратно в лумена на тубула.

В апикалната мембрана на проксималната тубулна клетка има специален глюкозен транспортер, но глюкозата трябва да се преобразува в glu-6 фосфат, преди да взаимодейства с транспортера. Мембраната съдържа ензима глюкокиназа, който осигурява фосфорилирането на глюкозата. Glu-6-фосфатът се свързва с транспортера на апикалната мембрана едновременно с натрий.

Този комплекс се дължи на разликата в концентрацията на натрий ( има повече натрий в лумена на тубулите, отколкото в цитоплазмата) се движи в мембраната на четката и навлиза в клетката. В клетката този комплекс се дисоциира. Транспортерът се връща за нови порции глюкоза, а глу-6-фосфатът и натрият остават в цитоплазмата. Глу-6-фосфатът под въздействието на ензима глу-6-фосфатаза се разпада на глюкоза и фосфатна група. Фосфатната група се използва за превръщане на ADP в ATP. Глюкозата се придвижва към базалната мембрана, където се комбинира с друг транспортер, който я пренася през мембраната в кръвта. Транспортът през базалната мембрана на клетката е улеснена дифузия и не изисква наличието на натрий.

Реабсорбцията на глюкоза зависи от нейната концентрация в кръвта. Глюкозата се усвоява напълно, ако концентрацията й в кръвта не надвишава 7-9 mmol/l, обикновено е от 4,4 до 6,6 mmol/l. Ако съдържанието на глюкоза е по-високо, тогава част от нея не се реабсорбира и се екскретира в крайната урина - наблюдава се глюкозурия.

На тази база въвеждаме концепцията относно прагаекскреция. Елиминационен праг(праг на реабсорбция) е концентрацията на вещество в кръвта, при която то не може да бъде напълно реабсорбирано и завършва в крайната урина . За глюкозата това е повече от 9 mmol/l, т.к в този случай мощността на транспортните системи е недостатъчна и захарта навлиза в урината. При здрави хора това може да се наблюдава след прием на големи количества от него (хранителна (диетична) глюкозурия).

Реабсорбция на аминокиселини

Аминокиселините също се реабсорбират напълно от проксималните тубулни клетки. Има няколко специални системи за реабсорбция за неутрални, двуосновни, дикарбоксилни аминокиселини и иминокиселини.

Всяка от тези системи осигурява реабсорбцията на няколко аминокиселини от същата група:

Група 1 - глицин, пролин, хидроксипролин, аланин, глутаминова киселина, креатин;

2 група - двуосновни - лизин, аргинин, орнитин, хистидин, цистин;

Група 3 - левцин, изолевцин.

Група 4 - Иминокиселини - органични киселини, съдържащи двувалентна иминогрупа (= NH) в молекулата; хетероцикличните иминокиселини пролин и хидроксипролин са част от протеините и обикновено се считат за аминокиселини.

Във всяка система съществуват конкурентни отношения между преноса на отделни аминокиселини, включени в дадена група. Следователно, когато в кръвта има много една аминокиселина, носителят няма време да транспортира всички аминокиселини от тази серия - те се екскретират с урината. Транспортирането на аминокиселини става по същия начин като глюкозата, т.е. по механизма на вторичния активен транспорт.

Реабсорбция на протеини

През деня във филтрата влизат 30-50 g протеин. Почти целият протеин се абсорбира напълно в тубулите на проксималния нефрон и при здрав човек има само следи от него в урината. Протеините, за разлика от други вещества, се реабсорбират и влизат в клетките чрез пиноцитоза. (Молекулите на филтрирания протеин се адсорбират върху повърхностната мембрана на клетката с образуването в крайна сметка на пиноцитозна вакуола. Тези вакуоли се сливат с лизозомата, където под въздействието на протеолитични ензими протеините се разцепват и техните фрагменти се прехвърлят в кръвта през базалната цитоплазмена мембрана). При бъбречно заболяване количеството протеин в урината се увеличава - протеинурия.Може да бъде свързано или с нарушена реабсорбция, или с повишена протеинова филтрация. Може да се появи след физическа активност.

Метаболитните продукти, отстранени от тялото, които са вредни за тялото, не се реабсорбират активно. Тези съединения, които не могат да проникнат в клетката чрез дифузия, изобщо не се връщат в кръвта и се екскретират в урината в най-концентрирана форма. Това са сулфати и креатинин, тяхната концентрация в крайната урина е 90-100 пъти по-висока, отколкото в плазмата - това безпрагов вещества. Крайните продукти на азотния метаболизъм (урея и пикочна киселина) могат да дифундират в тубулния епител, така че те се реабсорбират частично и техният индекс на концентрация е по-нисък от този на сулфатите и креатинина.

От проксималния извит тубул изотоничната урина навлиза в бримката на Хенле. Приблизително 20-30% от филтрата идва тук. Известно е, че механизмът, който е в основата на работата на бримката на Хенле, дисталните извити тубули и събирателните канали е противоточна мултиплицираща тръбна система.

Урината се движи в тези тубули в противоположни посоки (затова системата се нарича противоток), а процесите на транспортиране на вещества в единия крак на системата се засилват („умножават“) поради активността на другия крак.

Принципът на противоточната система е широко разпространен в природата и технологията. Това е технически термин, който определя движението на два потока течност или газ в противоположни посоки, създавайки благоприятни условия за обмен между тях. Например в крайниците на арктическите животни артериалните и венозните съдове са разположени близо един до друг и кръвта тече в успоредни артерии и вени. Следователно артериалната кръв затопля охладената венозна кръв, движеща се към сърцето. Контактът между тях се оказва биологично полезен.

Приблизително така са структурирани и работят примката на Хенле и други части на нефрона, а механизмът на противоточната умножителна система съществува между завоите на примката на Хенле и събирателните канали.

Нека да разгледаме как работи цикълът на Хенле. Низходящият участък е разположен в медулата и се простира до върха на бъбречната папила, където се огъва на 180° и преминава във възходящия участък, разположен успоредно на низходящия. Функционалното значение на различните части на цикъла е различно. Низходящата част на примката е силно водопропусклива, а възходящата е водоустойчива, но активно реабсорбира натрий, което повишава осмоларитета на тъканта. Това води до още по-голямо освобождаване на вода от низходящата част на примката на Хенле по осмотичния градиент (пасивно).

Изотоничната урина навлиза в низходящия крайник, а в горната част на примката концентрацията на урина се увеличава 6-7 пъти поради освобождаването на вода, така че концентрираната урина навлиза във възходящия крайник. Тук, във възходящия крайник, настъпва активна реабсорбция на натрий и абсорбция на хлор, водата остава в лумена на тубула и хипотонична течност (200 osmol / l) навлиза в дисталния тубул. Между сегментите на крайника на примката на Хенле има постоянен осмотичен градиент от 200 милиосмола (1 осмол = 1000 милиосмола - количеството вещество, което развива осмотично налягане от 22,4 atm в 1 литър вода). По цялата дължина на цикъла общата разлика в осмотичното налягане (осмотичен градиент или спад) е 200 милиосмола.

Уреята също циркулира в противоточната система на бъбреците и участва в поддържането на висок осмоларитет в бъбречната медула. Уреята напуска събирателния канал (тъй като крайната урина се движи в таза). Навлиза в интерстициума. След това се секретира във възходящия край на бримката на нефрона. След това навлиза в дисталния извит тубул (с потока на урината) и отново завършва в събирателния канал. По този начин циркулацията в медулата е механизъм за поддържане на високото осмотично налягане, което създава нефроновата бримка.

В бримката на Хенле още 5% от първоначалния обем филтрат се реабсорбира допълнително и около 15% от обема на първичната урина навлиза в извитите дистални тубули от възходящата част на бримката на Хенле.

Важна роля в поддържането на високо осмотично налягане в бъбреците играят правите бъбречни съдове, които, подобно на бримката на Хенле, образуват ротационно-противотокова система. Низходящите и възходящите съдове вървят успоредно на бримката на нефрона. Кръвта, движеща се през съдовете, преминавайки през слоеве с постепенно намаляващ осмоларитет, отделя соли и урея в междуклетъчната течност и поема вода. Че. Противоточната система от съдове осигурява шунт за вода, като по този начин създава условия за дифузия на разтворени вещества.

Обработката на първичната урина в бримката на Хенле завършва проксималната реабсорбция на урина, поради което 100-105 ml/min от 120 ml/min първична урина се връщат в кръвта, а 17 ml отиват по-нататък.

8606 0

Протеин

По време на процеса на гломерулна филтрация се образува течност, която практически не съдържа протеини, но малко количество различни протеини все още проникват през филтърната мембрана в нефрона. Те се абсорбират от клетките на проксималните тубули; Екскрецията на протеин обикновено не надвишава 20-75 mg / ден, въпреки че при някои патологични състояния протеинурията може да достигне 50 g / ден. Реабсорбцията на протеин се осъществява чрез процес, наречен пиноцитоза.

Увеличаването на екскрецията на протеини от бъбреците може да се дължи на увеличаване на протеиновата филтрация в гломерулите, превишаване на способността на тубулите да го реабсорбират и нарушаване на реабсорбцията на протеини. Има отделни системи за реабсорбция на различни протеини, тъй като Tm е открит за хемоглобина и албумина. Протеинурията в клиниката може да се открие не само при патологични състояния, но и при редица физиологични състояния - тежко физическо натоварване (маршова албуминурия), преход във вертикално положение (ортостатична албуминурия), повишено венозно налягане и др.

Натрий и хлор

В екстрацелуларната течност преобладават натриевите и хлоридните йони; те определят осмотичната концентрация на кръвната плазма; регулирането на обема на извънклетъчната течност зависи от тяхната екскреция или задържане от бъбреците. Тъй като съставът на ултрафилтрата е много близък до извънклетъчната течност, първичната урина съдържа най-големи количества натриеви и хлоридни йони, чиято реабсорбция в моларно изражение надвишава реабсорбцията на всички останали филтрирани вещества, взети заедно.

Реабсорбцията на натрий и хлор в дисталния сегмент на нефрона и събирателните канали осигурява участие в осмотичната хомеостаза. Също толкова важно е, че натриевата транспортна система е свързана с трансмембранния трансфер на голяма група органични и неорганични вещества. През последните години идеите за механизмите на транспортиране на йони от клетките на нефрона се промениха значително [Lebedev A. A., 1972; Наточин Ю. В., 1972; Фогел Н., Улрих К., 1978]. Ако по-рано само натриевият транспорт се считаше за активен, сега способността на клетките на един от нефронните участъци да транспортират активно хлорни йони е убедително доказана; . Концепциите за механизма на реабсорбция на течности в проксималните тубули са се променили значително. По-долу обобщаваме съвременните данни за реабсорбцията на натрий и хлор в бъбречните тубули и регулирането на този процес.

В проксималния сегмент на нефрона, който включва извитите и прави тубули, около 2/3 от филтрирания натрий и вода се реабсорбират, но концентрацията на натрий в тубулната течност остава същата като в кръвната плазма. Особеността на проксималната реабсорбция е, че натрият и други реабсорбирани вещества се абсорбират с осмотично еквивалентен обем вода и съдържанието на тубула винаги остава изомотично спрямо кръвната плазма. Това се дължи на високата пропускливост на стената на проксималния тубул за вода.

Клетките на този тубул активно реабсорбират натрий. В началните участъци на тубула основният анион, придружаващ натрия, е бикарбонатът; стената на тази част на нефрона е по-малко пропусклива за хлориди, което води до постепенно увеличаване на концентрацията на хлориди, която се увеличава 1,4 пъти в сравнение с кръвната плазма. В началните части на проксималния тубул глюкозата, аминокиселините и някои други органични компоненти на ултрафилтрата се реабсорбират интензивно. По този начин към крайните части на проксималния извит тубул съставът на осмотичната течност се променя значително - основната маса бикарбонат и много органични вещества се абсорбират от нея, но концентрацията на хлориди става по-висока (фиг. 1).

Оказа се, че междуклетъчните контакти в тази част на тубула са силно пропускливи за хлориди. Тъй като концентрацията им в лумена е по-висока, отколкото в перитубулната течност и кръвта, те се реабсорбират пасивно от тубула, пренасяйки със себе си натрий и вода. В правата част на проксималния тубул реабсорбцията на натрий и хлорид продължава. В този раздел както активният транспорт на натрий, така и пасивната реабсорбция на хлоридите и движението на част от натрия заедно с тях се осъществяват през междуклетъчните пространства, които са силно пропускливи за хлориди.

Ориз. 1. Локализация на реабсорбцията и секрецията на електролити и неелектролити в нефрона. Стрелката, обърната навън от лумена на тубула, показва реабсорбция на веществото; в лумена на тубула, секреция.

Пропускливостта на стената на тубула за йони и вода се определя от свойствата не само на клетъчните мембрани, но и от плътната зона на свързване, където клетките контактуват една с друга. И двата елемента се различават значително в различните части на нефрона. През апикалната мембрана на клетката натрият навлиза в цитоплазмата пасивно по електрохимичния потенциален градиент, тъй като вътрешната повърхност на клетката е електроотрицателна по отношение на тубулната течност.

След това натрият преминава през цитоплазмата към базалните и страничните части на клетката, където се намират натриевите помпи. В тези клетки неразделна част от натриевата помпа е Mg2+-зависимата аденозинтрифосфатаза (Na+, K+-ATPase), активирана от Na+ и K+ йони. Този ензим, използвайки енергията на АТФ, осигурява прехвърлянето на натриеви йони от клетката и навлизането на калиеви йони в нея. Сърдечните гликозиди (например уабаин, строфантин К и др.) Служат като инхибитори на този ензим, като напълно спират активната реабсорбция на натрий от клетките на проксималните тубули.

От изключително значение за функционалната способност на проксималния тубул е зоната на клетъчните контакти, силно пропусклива за определени йони и вода. През него се осъществява пасивна реабсорбция на хлориди и движение на водата по осмотичния градиент. Смята се, че скоростта на абсорбция на течности през междуклетъчните пространства се регулира под въздействието на такива физически сили като съотношението между нивото на хидростатичното налягане в бъбречните артерии, вени и уретера, величината на онкотичното налягане в перитубулните капиляри, и др. Пропускливостта на междуклетъчните пространства не е строго постоянна - тя може да се променя при редица физиологични условия. Дори малко увеличение на осмотичния градиент, причинено от уреята, обратимо повишава междуклетъчната пропускливост в бъбречните тубули.

В тънкия низходящ крайник на бримката на Хенле не се наблюдава значителна реабсорбция на натрий и хлор. Характеристика на този тубул, в сравнение с тънкия и дебел възходящ край на примката на Хенле, е неговата висока пропускливост за вода. Тънкият низходящ участък на бримката се характеризира с ниска пропускливост за натрий, а възходящият участък, напротив, се характеризира с висока пропускливост. След преминаване през тънкия участък на примката на Хенле, течността навлиза в дебелата възходяща част на примката. Стената на тази тръба винаги има ниска пропускливост за вода. Особеността на клетките на този тубул е, че в тях функционира хлоридна помпа, която активно реабсорбира хлора от лумена на тубула, натрият следва пасивно по протежение на градиента. Не е ясно дали в тази тубула се извършва само пасивна натриева реабсорбция или натриевата помпа също функционира частично.

От клинична гледна точка е важно, че откриването на хлорната помпа съвпадна с изясняването на механизма на действие на редица от най-ефективните съвременни диуретици. Оказа се, че само когато се въвеждат в лумена на дебелия възходящ край на бримката, фуроземидът и етакриновата киселина напълно инхибират реабсорбцията на хлор. Те се свързват с мембранните елементи на клетките от вътрешността на тубула, предотвратяват навлизането на хлор в клетката и следователно са неефективни, когато се добавят към извънклетъчната течност (фиг. 2). Тези диуретици навлизат в лумена на нефрона по време на филтриране и секреция в проксималния тубул, достигат възходящата бримка на Henle с потока на урината, спират реабсорбцията на хлор и по този начин предотвратяват абсорбцията на натрий тук.

Ориз. 2. Схема за регулиране на транспорта на натрий и хлорид в бъбреците и механизмът на действие на диуретиците [Наточин Ю. В., 1977]. Плътната стрелка показва активен транспорт, пунктираната стрелка показва пасивен транспорт.

Дебелият възходящ край на бримката на Хенле продължава в правата част на дисталния тубул, достигайки macula densa, последван от дисталния извит тубул. Тази част от нефрона също е слабо пропусклива за вода. Водещият механизъм за реабсорбция на сол в този тубул е натриевата помпа, която осигурява реабсорбция на натрий срещу висок електрохимичен градиент. Особеността на натриевата реабсорбция в този участък е, че въпреки че само 10% от филтрирания натрий може да се абсорбира тук и скоростта на реабсорбция е по-малка, отколкото в проксималния тубул, се създава по-голям концентрационен градиент, концентрацията на натрий и хлор в лумена може да спад до 30-40 mmol/l. За разлика от натрия, реабсорбцията на хлор се извършва главно пасивно.

Свързващият участък свързва дисталния сегмент на нефрона с началните участъци на събирателните канали. Тези тубули, считани преди за пасивни проводници на урина в пикочната система, са най-важните структури на бъбрека, фино и точно реагиращи на действието на хормоните и адаптиращи функционирането на бъбрека към нуждите на тялото. В тези тубули натриевата помпа служи като основа за реабсорбция; хлоридите се реабсорбират пасивно. Стената на тубулите може да бъде не само водоустойчива, но и силно пропусклива за вода в присъствието на ADH. Именно в тази част на тубулите (а не в дисталния сегмент, както се смяташе преди) ADH действа.

Транспортът на натрий в тези клетки се регулира от алдостерон. Промяната в естеството на йонния транспорт и по този начин свойствата на транспортерите и помпите също се отразява в характеристиките на химичната структура на диуретиците, които са ефективни в тази част на нефрона. Верошпирон, амилорид и триамтерен действат в тези тубули. Veroshpiron намалява реабсорбцията на натрий, като конкурентно намалява ефекта на алдостерона. Амилоридът и триамтеренът имат напълно различен механизъм на действие. Тези лекарства действат само след като навлязат в лумена на нефрона. Те се свързват с онези химически компоненти на апикалната мембрана, които позволяват на натрия да навлезе в клетката; натрият не може да се реабсорбира и се екскретира в урината.

Кортикалните участъци на събирателните канали преминават в участъци, преминаващи през медулата на бъбрека. Тяхната функция се различава по това, че те са в състояние активно да реабсорбират много малки количества натрий, но могат да създадат много висок концентрационен градиент. Стената на тези тубули е слабо пропусклива за соли и нейната пропускливост за вода се регулира от ADH.

Клинична нефрология

редактиран от ЯЖТЕ. Тареева

До 80% от филтрирания натрий се реабсорбира в проксималните сегменти на тубулите, докато около 8-10% се абсорбира в дисталните сегменти и събирателните канали.

В проксималния сегмент натрият се абсорбира с еквивалентно количество вода, така че съдържанието на тубула остава изомотично. Проксималните области са силно пропускливи както за натрий, така и за вода. През апикалната мембрана натрият навлиза в цитоплазмата пасивно по електрохимичен потенциален градиент. След това натрият преминава през цитоплазмата към базалната част на клетката, където се намират натриевите помпи (Mg-зависима Na-K-ATPase).

Пасивната реабсорбция на хлорните йони се извършва в области на клетъчни контакти, които са пропускливи не само за хлор, но и за вода. Пропускливостта на междуклетъчните пространства не е строго постоянна стойност, тя може да се променя при физиологични и патологични условия.

В низходящата част на цикъла на Хенле натрият и хлорът практически не се абсорбират.

Във възходящата част на бримката на Хенле действа различен механизъм за усвояване на натрий и хлор. На апикалната повърхност има система за транспортиране на натриев, калиев и два хлорни йона в клетката. Има и Na-K помпи на базалната повърхност.

В дисталния сегмент водещият механизъм за реабсорбция на соли е Na помпата, която осигурява реабсорбция на натрий срещу висок концентрационен градиент. Тук се абсорбира около 10% от натрия. Реабсорбцията на хлор се извършва независимо от натрия и пасивно.

В събирателните канали транспортът на натрий се регулира от алдостерон. Натрият навлиза през натриевия канал, придвижва се до базалната мембрана и се транспортира в извънклетъчната течност от Na-K-ATPase.

Алдостеронът действа върху дисталните извити тубули и началните участъци на събирателните канали.

Транспорт на калий

В проксималните сегменти се абсорбира 90-95% от филтрирания калий. Част от калия се абсорбира в примката на Хенле. Екскрецията на калий в урината зависи от неговата секреция от клетките на дисталните тубули и събирателните канали. Когато излишъкът от калий навлезе в тялото, неговата реабсорбция в проксималните тубули не намалява, но секрецията в дисталните тубули рязко се увеличава.

При всички патологични процеси, придружени от намаляване на филтрационната функция, се наблюдава значително увеличаване на секрецията на калий в бъбречните тубули.

В същата клетка на дисталния тубул и събирателните канали има системи за реабсорбция и секреция на калий. При недостиг на калий осигуряват максимално извличане на калия от урината, а при излишък - отделянето му.

Секрецията на калий през клетките в лумена на тубула е пасивен процес, протичащ по концентрационен градиент, а реабсорбцията е активна. Повишената секреция на калий под въздействието на алдостерон е свързана не само с ефекта на последния върху калиевата пропускливост, но и с увеличаване на потока на калий в клетката поради повишената работа на Na-K помпата.

Друг важен фактор в регулирането на транспорта на калий в тубулите е инсулинът, който намалява отделянето на калий. Нивото на екскреция на калий е силно повлияно от състоянието на киселинно-алкалния баланс. Алкалозата е придружена от повишена екскреция на калий от бъбреците, а ацидозата води до намаляване на калиурезата.

Пренос на калций

Бъбреците и костите играят основна роля за поддържането на стабилни нива на калций в кръвта. Приемът на калций на ден е около 1 г. Червата отделят 0,8, бъбреците - 0,1-0,3 г / ден. В гломерулите йонизираният калций се филтрира и е под формата на нискомолекулни комплекси. 50% от филтрирания калций се реабсорбира в проксималните тубули, 20-25% във възходящия край на бримката на Хенле, 5-10 в дисталните тубули и 0,5-1,0% в събирателните канали.

При хората не се наблюдава отделяне на калций.

Калцият навлиза в клетката по градиент на концентрация и се концентрира в ендоплазмения ретикулум и митохондриите. Калцият се отстранява от клетката по два начина: с помощта на калциева помпа (Ca-ATPase) и Na/Ca обменник.

Клетката на бъбречните тубули трябва да има особено ефективна система за стабилизиране на нивата на калций, тъй като той непрекъснато преминава през апикалната мембрана и отслабването на транспорта в кръвта би нарушило не само баланса на калций в тялото, но би довело и до патологични промени в самата клетка на нефрона.

Хормони, които регулират транспорта на калций в бъбреците:

• Паратироиден хормон
• Тирекалцитонин
• Соматотропен хормон

Сред хормоните, които регулират транспорта на калций в бъбреците, паратироидният хормон е най-важен. Той намалява реабсорбцията на калций в проксималните тубули, но в същото време намалява екскрецията му от бъбреците поради стимулиране на абсорбцията на калций в дисталния нефрон и събирателните канали.

За разлика от паратиреоидния хормон, тирокалцитонинът предизвиква повишена екскреция на калций от бъбреците. Активната форма на витамин D3 повишава реабсорбцията на калций в проксималните тубули. Соматотропният хормон засилва калциурезата, поради което пациентите с акромегалия често развиват уролитиаза.

Пренос на магнезий

Един здрав възрастен отделя 60-120 mg магнезий в урината на ден. До 60% от филтрирания магнезий се реабсорбира в проксималните тубули. Големи количества магнезий се реабсорбират във възходящия крайник на бримката на Хенле. Реабсорбцията на магнезий е активен процес и е ограничена от големината на максималния тубулен транспорт. Хипермагнезиемията води до повишена екскреция на магнезий от бъбреците и може да бъде придружена от преходна хиперкалциурия.

При нормално ниво на гломерулна филтрация, бъбрекът бързо и ефективно се справя с повишаването на нивото на магнезий в кръвта, предотвратявайки хипермагнезиемия, така че клиницистът е по-вероятно да срещне прояви на хипомагнезиемия. Магнезият, подобно на калция, не се секретира в бъбречните тубули.

Скоростта на екскреция на магнезий се увеличава с рязко увеличаване на обема на извънклетъчната течност, с повишаване на тиреокалцитонина и ADH. Паратироидният хормон намалява освобождаването на магнезий. Хиперпаратироидизмът обаче е придружен от хипомагнезиемия. Това вероятно се дължи на хиперкалцемия, която увеличава отделянето не само на калций, но и на магнезий в бъбреците.

Транспорт на фосфор

Бъбреците играят ключова роля в поддържането на постоянството на фосфатите във вътрешните течности. В кръвната плазма фосфатите са представени под формата на свободни (около 80%) и свързани с протеини йони. Около 400-800 mg неорганичен фосфор се отделя през бъбреците на ден. 60-70% от филтрираните фосфати се абсорбират в проксималните тубули, 5-10% в бримката на Хенле и 10-25% в дисталните тубули и събирателните канали. Ако транспортната система на проксималните тубули е рязко намалена, тогава започва да се използва по-голям капацитет на дисталния сегмент на нефрона, което може да предотврати фосфатурия.

В регулирането на тубулния транспорт на фосфати основната роля принадлежи на паратироидния хормон, който инхибира реабсорбцията в проксималните сегменти на нефрона, витамин D3, соматотропен хормон, който стимулира реабсорбцията на фосфати.

Транспорт на глюкоза

Глюкозата, която преминава през гломерулния филтър, се реабсорбира почти напълно в проксималните сегменти на тубулите. На ден могат да се отделят до 150 mg глюкоза. Реабсорбцията на глюкоза се извършва активно с участието на ензими, разход на енергия и консумация на кислород. Глюкозата преминава през мембраната заедно с натрия срещу висок концентрационен градиент.

Глюкозата се натрупва в клетката, фосфорилира я до глюкозо-6-фосфат и пасивно я пренася в перитубулната течност.

Пълна реабсорбция на глюкоза възниква само в случаите, когато броят на носителите и скоростта на тяхното движение през клетъчната мембрана осигуряват прехвърлянето на всички глюкозни молекули, които влизат в лумена на проксималните тубули от бъбречните телца. Максималното количество глюкоза, което може да се реабсорбира в тубулите, когато всички транспортери са напълно заредени, обикновено е 375 ± 80 при мъжете и 303 ± 55 mg/min при жените.

Нивото на глюкозата в кръвта, при което се появява в урината, е 8-10 mmol/l.

Транспорт на протеини

Обикновено протеинът, филтриран в гломерулите (до 17-20 g / ден), почти целият се реабсорбира в проксималните сегменти на тубулите и се открива в малки количества в дневната урина - от 10 до 100 mg. Тубуларният протеинов транспорт е активен процес, в него участват протеолитични ензими. Реабсорбцията на протеин се осъществява чрез пиноцитоза в сегментите на проксималните тубули.

Под влияние на протеолитичните ензими, съдържащи се в лизозомите, протеинът претърпява хидролиза, за да образува аминокиселини. Прониквайки през базалната мембрана, аминокиселините навлизат в перитубулната извънклетъчна течност.

Транспорт на аминокиселини

В гломерулния филтрат концентрацията на аминокиселините е същата като в кръвната плазма - 2,5-3,5 mmol/l. Обикновено около 99% от аминокиселините се реабсорбират и този процес протича главно в началните участъци на проксималния извит тубул. Механизмът на реабсорбция на аминокиселини е подобен на описания по-горе за глюкозата. Има ограничен брой транспортери и когато всички те се комбинират със съответните аминокиселини, излишъкът от последните остава в тубулната течност и се екскретира в урината.

Обикновено урината съдържа само следи от аминокиселини.

Причините за аминоацидурия са:

• повишаване на концентрацията на аминокиселини в плазмата с повишен прием в тялото и с нарушаване на техния метаболизъм, което води до претоварване на транспортната система на бъбречните тубули и аминоацидурия
• дефект в транспортера, отговорен за реабсорбцията на аминокиселини
• дефект в апикалната мембрана на тубулните клетки, което води до увеличаване на пропускливостта на границата на четката и зоната на междуклетъчните контакти. В резултат на това има обратен поток от аминокиселини в тубула
• метаболитно нарушение на клетките на проксималните тубули