Mehanizmi reapsorpcije u tubulima. Aktivni transport u bubrezima. Mehanizmi tubularne reapsorpcije Reapsorpcija vode u tubulima je oko

Tubularna reapsorpcija je proces reapsorpcije vode i tvari iz urina sadržanih u lumenu tubula u limfu i krv.

Većina molekula se reapsorbira u proksimalnom nefronu. Ovdje se gotovo u potpunosti apsorbiraju aminokiseline, glukoza, vitamini, proteini, mikroelementi, značajna količina Na+, C1-, HCO3- i mnoge druge tvari.

Henleova petlja, distalni tubulus i sabirni kanalići apsorbiraju elektrolite i vodu.

Aldosteron stimulira reapsorpciju Na+ i izlučivanje K+ i H+ u bubrežne tubule u distalnom nefronu, u distalnom tubulu i kortikalnim sabirnim kanalićima.

Vazopresin potiče reapsorpciju vode iz distalnih zavijenih tubula i sabirnih kanalića.

Uz pomoć pasivnog transporta vrši se reapsorpcija vode, klora i uree.

Aktivni transport je prijenos tvari protiv elektrokemijskih i koncentracijskih gradijenata. Štoviše, pravi se razlika između primarnog aktivnog i sekundarnog aktivnog transporta. Primarni aktivni transport događa se trošenjem stanične energije. Primjer je prijenos iona Na+ pomoću enzima Na+/K+-ATPaze, koji koristi energiju ATP-a. U sekundarnom aktivnom transportu prijenos tvari se vrši zahvaljujući energiji transporta druge tvari. Glukoza i aminokiseline se reapsorbiraju sekundarnim mehanizmom aktivnog transporta.

Vrijednost maksimalnog tubularnog transporta odgovara starom konceptu "praga bubrežne ekskrecije". Za glukozu ta je vrijednost 10 mmol/l.

Tvari čija reapsorpcija ne ovisi o njihovoj koncentraciji u krvnoj plazmi nazivamo bezpražnim. Tu spadaju tvari koje se ili uopće ne reapsorbiraju (inulin, manitol) ili se slabo reapsorbiraju i izlučuju mokraćom proporcionalno nakupljanju u krvi (sulfati).

Normalno, mala količina proteina ulazi u filtrat i ponovno se apsorbira. Proces reapsorpcije proteina provodi se pomoću pinocitoze. Nakon ulaska u stanicu, protein se hidrolizira enzimima lizosoma i pretvara u aminokiseline. Ne podliježu svi proteini hidrolizi, neki od njih prolaze u krv nepromijenjeni. Ovaj proces je aktivan i zahtijeva energiju. Pojava bjelančevina u mokraći naziva se proteinurija. Proteinurija se također može pojaviti u fiziološkim uvjetima, na primjer, nakon teškog mišićnog rada. U osnovi, proteinurija se javlja u patologiji s nefritisom, nefropatijama i mijelomom.

Urea ima važnu ulogu u mehanizmima koncentracije urina i slobodno se filtrira u glomerulima. U proksimalnom tubulu dio ureje se pasivno reapsorbira zbog koncentracijskog gradijenta koji nastaje zbog koncentracije urina. Ostatak ureje dospijeva u sabirne kanaliće. U sabirnim kanalićima pod utjecajem ADH dolazi do reapsorpcije vode i povećanja koncentracije uree. ADH povećava propusnost stijenke za ureu, te ona prelazi u medulu bubrega, stvarajući ovdje približno 50% osmotskog tlaka. Iz intersticija, duž gradijenta koncentracije, urea difundira u Henleovu petlju i ponovno ulazi u distalne tubule i sabirne kanaliće. Tako dolazi do intrarenalne cirkulacije uree. U slučaju vodene diureze prestaje apsorpcija vode u distalnom nefronu, te se izlučuje više uree. Dakle, njegovo izlučivanje ovisi o diurezi.

Reapsorpcija slabih kiselina i baza ovisi o tome jesu li u ioniziranom ili neioniziranom obliku. Slabe baze i kiseline u ioniziranom stanju se ne reapsorbiraju i izlučuju se mokraćom. Stupanj ionizacije baza raste u kiseloj sredini, pa se one brže izlučuju kiselom mokraćom, a slabe kiseline, naprotiv, brže se izlučuju lužnatom mokraćom. Ovo je važno jer su mnogi lijekovi slabe baze ili slabe kiseline. Stoga je u slučaju trovanja acetilsalicilnom kiselinom ili fenobarbitalom (slabe kiseline) potrebno primijeniti lužnate otopine (NaHCO3) kako bi se te kiseline prevele u ionizirano stanje i time omogućila njihova brza eliminacija iz organizma. Za brzo izlučivanje slabih baza, potrebno je uvesti kisele proizvode u krv za zakiseljavanje mokraće.

Voda se pasivno reapsorbira u svim dijelovima nefrona zahvaljujući transportu osmotski aktivnih tvari: glukoze, aminokiselina, proteina, iona natrija, kalija, kalcija, klora. Smanjenjem reapsorpcije osmotski aktivnih tvari smanjuje se i reapsorpcija vode. Prisutnost glukoze u konačnom urinu dovodi do povećane diureze (poliurije).

Glavni ion koji osigurava pasivnu apsorpciju vode je natrij. Natrij je, kao što je gore spomenuto, također neophodan za transport glukoze i aminokiselina. Osim toga, igra važnu ulogu u stvaranju osmotski aktivnog okruženja u intersticiju bubrežne srži, zahvaljujući kojem se urin koncentrira.

Ulazak natrija iz primarnog urina kroz apikalnu membranu u epitelne stanice tubula odvija se pasivno duž elektrokemijskih i koncentracijskih gradijenata. Natrij se uklanja iz stanice kroz bazolateralne membrane aktivno pomoću Na+/K+-ATPaze. Budući da se energija staničnog metabolizma troši na transport natrija, njegov transport je prvenstveno aktivan. Prijenos natrija u stanicu može se odvijati različitim mehanizmima. Jedan od njih je izmjena Na+ za H+ (protustrujni transport ili antiport). U tom slučaju, natrijev ion se prenosi unutar stanice, a vodikov ion se prenosi van. Drugi način prijenosa natrija u stanicu provodi se uz sudjelovanje aminokiselina i glukoze. To je takozvani kotransport, odnosno simport. Djelomična reapsorpcija natrija povezana je s izlučivanjem kalija.

Srčani glikozidi (strofantin K, oubain) mogu inhibirati enzim Na+/K+-ATPazu, koji osigurava prijenos natrija iz stanice u krv i transport kalija iz krvi u stanicu.

U mehanizmima reapsorpcije vode i natrijevih iona, kao i koncentracije urina, veliku važnost ima rad tzv. rotacijsko-protustrujnog multiplikacijskog sustava. Nakon prolaska kroz proksimalni segment tubula, izotonični filtrat ulazi u Henleovu petlju u smanjenom volumenu. U ovom području intenzivna reapsorpcija natrija nije popraćena reapsorpcijom vode, jer su stijenke ovog segmenta slabo propusne za vodu čak i pod utjecajem ADH. U tom smislu dolazi do razrjeđivanja urina u lumenu nefrona i koncentracije natrija u intersticiju. Razrijeđeni urin u distalnom tubulu gubi višak tekućine, postajući izotoničan u odnosu na plazmu. Smanjeni volumen izotonične mokraće ulazi u sabirni sustav koji teče u meduli, čiji je visoki osmotski tlak u intersticiju posljedica povećane koncentracije natrija. U sabirnim kanalićima, pod utjecajem ADH, nastavlja se reapsorpcija vode u skladu s koncentracijskim gradijentom. Vasa recta koja prolazi kroz medulu funkcionira kao protustrujna izmjenjivačka žila, uzimajući natrij na putu do papila i otpuštajući ga prije povratka u korteks. U dubini medule na taj se način održava visok sadržaj natrija koji osigurava resorpciju vode iz sabirnog sustava i koncentraciju urina.

Faza 2 stvaranje urina je reapsorpcija - reapsorpcija vode i u njoj otopljenih tvari. To je upravo dokazano izravnim pokusima analize urina dobivenog mikropunkcijom iz raznih dijelova nefrona.

Za razliku od stvaranja primarnog urina, koji je rezultat fizikalno-kemijskih procesa filtracije, reapsorpcija se velikim dijelom odvija zahvaljujući biokemijskim procesima stanica tubula nefrona, za koje se energija crpi iz razgradnje makroerga. To potvrđuje činjenica da se nakon trovanja tvarima koje blokiraju tkivno disanje (cijanidi) naglo pogoršava reapsorpcija natrija, a blokada fosforilacije monojodoacetonom oštro inhibira reapsorpciju glukoze. Reapsorpcija se također pogoršava smanjenjem metabolizma u tijelu. Na primjer, kada se tijelo hladi na hladnoći, povećava se diureza.

Zajedno s pasivno veliku ulogu imaju transportni procesi (difuzija, osmotske sile) u reapsorpciji, pinocitoza, elektrostatske interakcije između različito nabijenih iona itd. Također postoje 2 vrste aktivni transport:

primarno aktivan transport se odvija protiv elektrokemijskog gradijenta, a transport se odvija zahvaljujući energiji ATP-a,

sekundarno aktivan transport se odvija protiv gradijenta koncentracije i energija stanice se ne rasipa. Koristeći ovaj mehanizam, glukoza i aminokiseline se reapsorbiraju. Ovom vrstom transporta organska tvar ulazi u stanicu proksimalnog tubula uz pomoć nosača, koji mora vezati natrijev ion. Ovaj kompleks (nosač + organska tvar + natrijev ion) kreće se u membrani četkastog ruba; ovaj kompleks, zbog razlike u koncentracijama Na + između lumena tubula i citoplazme, ulazi u stanicu, tj. U tubulu ima više natrijevih iona nego u citoplazmi. Unutar stanice, kompleks disocira i ioni Na + se uklanjaju iz stanice zahvaljujući Na-K pumpi.

Reapsorpcija se događa u svim dijelovima nefrona, s izuzetkom Shumlyansky-Bowmanove kapsule. Međutim, priroda reapsorpcije i intenzitet u različitim dijelovima nefrona nisu isti. U proksimalnom U dijelovima nefrona reapsorpcija se odvija vrlo intenzivno i malo ovisi o metabolizmu vode i soli u tijelu (obavezno, obvezno). U distalnom dijelovima nefrona, reapsorpcija je vrlo varijabilna. Naziva se fakultativnom reapsorpcijom. Upravo reapsorpcija u distalnim tubulima i sabirnim kanalićima, u većoj mjeri nego u proksimalnom dijelu, određuje funkciju bubrega kao organa homeostaze, regulirajući stalnost osmotskog tlaka, pH, izotoniju i volumen krvi.

Reapsorpcija u različitim dijelovima nefrona

Do reapsorpcije ultrafiltrata dolazi kuboidnim epitelom proksimalnog tubula. Mikrovili su ovdje od velike važnosti. U ovom dijelu potpuno se reapsorbira glukoza, aminokiseline, proteini, vitamini, mikroelementi, značajna količina Na +, Ca +, bikarbonata, fosfata, Cl -, K + i H 2 O. U sljedećim dijelovima nefrona, samo apsorbiraju se ioni i H 2 O.

Mehanizam apsorpcije navedenih tvari nije isti. Najznačajnija u smislu volumena i troškova energije je reapsorpcija Na +. Osiguravaju ga i pasivni i aktivni mehanizmi i javlja se u svim dijelovima tubula.

Aktivna reapsorpcija Na uzrokuje pasivno oslobađanje Cl - iona iz tubula, koji slijede Na + zbog elektrostatske interakcije: pozitivni ioni nose sa sobom negativno nabijene Cl - i druge anione.

Oko 65-70% vode se reapsorbira u proksimalnim tubulima. Ovaj proces se provodi zbog razlike u osmotskom tlaku - pasivno. Prijenos vode iz primarnog urina izjednačava osmotski tlak u proksimalnim tubulima s njegovom razinom u tkivnoj tekućini. 60-70% kalcija i magnezija se također reapsorbira iz filtrata. Njihova daljnja reapsorpcija nastavlja se u Henlyjevoj petlji i distalnim tubulima, a samo oko 1% filtriranog kalcija i 5-10% magnezija izlučuje se urinom. Reapsorpciju kalcija i, u manjoj mjeri, magnezija regulira paratiroidni hormon. Paratiroidni hormon povećava reapsorpciju kalcija i magnezija, a smanjuje reapsorpciju fosfora. Kalcitonin ima suprotan učinak.

Dakle, svi proteini, sva glukoza, 100% aminokiselina, 70-80% vode, a, Cl, Mg, Ca se reapsorbiraju u proksimalnom zavojitom tubulu. U Henlyevoj petlji, zbog selektivne propusnosti njezinih dijelova za natrij i vodu, dodatnih 5% ultrafiltrata se reapsorbira i 15% volumena primarnog urina ulazi u distalni dio nefrona, koji se aktivno prerađuje u uvijene tubule i sabirne kanaliće. Volumen konačnog urina uvijek je određen ravnotežom vode i soli u tijelu i može se kretati od 25 litara dnevno (17 ml/min) do 300 ml (0,2 ml/min).

Reapsorpcija u distalnim dijelovima nefrona i sabirnim kanalićima osigurava vraćanje idealne tekućine u osmotskom i solnom smislu u krv, održavajući konstantan osmotski tlak, pH, ravnotežu vode i stabilnost koncentracije iona.

Sadržaj mnogih tvari u konačnom urinu višestruko je veći nego u plazmi i primarnom urinu, tj. prolazeći kroz tubule nefrona primarni urin se koncentrira. Naziva se omjer koncentracije tvari u konačnom urinu prema koncentraciji u plazmi indeks koncentracije. Ovaj indeks karakterizira procese koji se javljaju u sustavu tubula nefrona.

Reapsorpcija glukoze

Koncentracija glukoze u ultrafiltratu ista je kao u plazmi, ali se u proksimalnom nefronu gotovo potpuno reapsorbira. U normalnim uvjetima ne izlučuje se više od 130 mg mokraćom dnevno. Reapsorpcija glukoze odvija se uz visoki koncentracijski gradijent, tj. Reapsorpcija glukoze odvija se aktivno, a transportira se pomoću mehanizma sekundarnog aktivnog transporta. Apikalna membrana stanice, t.j. membrana okrenuta prema lumenu tubula propušta glukozu samo u jednom smjeru – u stanicu, a ne propušta glukozu natrag u lumen tubula.

Postoji poseban transporter glukoze u apikalnoj membrani stanice proksimalnog tubula, ali glukoza se mora pretvoriti u glu-6 fosfat prije interakcije s transporterom. Membrana sadrži enzim glukokinazu, koji osigurava fosforilaciju glukoze. Glu-6-fosfat se veže na transporter apikalne membrane istovremeno s natrijem.

Ovaj kompleks zbog razlike u koncentraciji natrija ( u lumenu tubula ima više natrija nego u citoplazmi) kreće se u membrani četkastog ruba i ulazi u stanicu. U stanici ovaj kompleks disocira. Transporter se vraća po nove dijelove glukoze, a glu-6-fosfat i natrij ostaju u citoplazmi. Glu-6-fosfat se pod utjecajem enzima glu-6-fosfataze raspada na glukozu i fosfatnu skupinu. Fosfatna skupina se koristi za pretvaranje ADP u ATP. Glukoza se kreće do bazalne membrane, gdje se spaja s drugim prijenosnikom koji je prenosi preko membrane u krv. Transport kroz bazalnu membranu stanice je olakšana difuzija i ne zahtijeva prisutnost natrija.

Reapsorpcija glukoze ovisi o njezinoj koncentraciji u krvi. Glukoza se potpuno apsorbira ako njezina koncentracija u krvi ne prelazi 7-9 mmol/l, a normalno je od 4,4 do 6,6 mmol/l. Ako je sadržaj glukoze veći, tada se dio ne apsorbira i izlučuje u konačnom urinu - opaža se glukozurija.

Na temelju toga uvodimo koncept o pragu izlučivanje. Eliminacijski prag(prag reapsorpcije) je koncentracija tvari u krvi pri kojoj se ne može potpuno reapsorbirati i završava u konačnom urinu . Za glukozu to je više od 9 mmol/l, jer u ovom slučaju, snaga transportnih sustava je nedovoljna i šećer ulazi u urin. Kod zdravih ljudi to se može primijetiti nakon uzimanja velikih količina (nutritivna (prehrambena) glukozurija).

Reapsorpcija aminokiselina

Aminokiseline također potpuno reapsorbiraju stanice proksimalnih tubula. Postoji nekoliko posebnih sustava reapsorpcije za neutralne, dibazične, dikarboksilne aminokiseline i iminokiseline.

Svaki od ovih sustava osigurava reapsorpciju nekoliko aminokiselina iste skupine:

Grupa 1 - glicin, prolin, hidroksiprolin, alanin, glutaminska kiselina, kreatin;

Grupa 2 - dvobazična - lizin, arginin, ornitin, histidin, cistin;

Grupa 3 - leucin, izoleucin.

Grupa 4 - Imino kiseline - organske kiseline koje sadrže dvovalentnu imino skupinu (= NH) u molekuli; heterocikličke imino kiseline prolin i hidroksiprolin dio su proteina i obično se smatraju aminokiselinama.

Unutar svakog sustava postoje konkurentski odnosi između prijenosa pojedinačnih aminokiselina uključenih u određenu skupinu. Stoga, kada u krvi postoji puno jedne aminokiseline, nosač nema vremena za transport svih aminokiselina ove serije - one se izlučuju urinom. Transport aminokiselina odvija se na isti način kao i glukoza, tj. mehanizmom sekundarnog aktivnog transporta.

Reapsorpcija proteina

Tijekom dana, 30-50 g proteina ulazi u filtrat. Gotovo sav protein se potpuno reapsorbira u tubulima proksimalnog nefrona, au zdrave osobe ima ga samo u tragovima u mokraći. Proteini se, za razliku od drugih tvari, reapsorbiraju i pinocitozom ulaze u stanice. (Molekule filtriranog proteina adsorbiraju se na površinskoj membrani stanice uz stvaranje, u konačnici, pinocitozne vakuole. Te se vakuole spajaju s lizosomom, gdje se pod utjecajem proteolitičkih enzima proteini cijepaju i njihovi fragmenti prenose u krv kroz bazalnu citoplazmatsku membranu). Kod bolesti bubrega povećava se količina proteina u mokraći - proteinurija. Može biti povezano s oštećenom reapsorpcijom ili povećanom filtracijom proteina. Može se pojaviti nakon tjelesne aktivnosti.

Metabolički proizvodi uklonjeni iz tijela koji su štetni za tijelo ne reapsorbiraju se aktivno. Oni spojevi koji ne mogu difuzijom prodrijeti u stanicu uopće se ne vraćaju u krv te se urinom izlučuju u najkoncentriranijem obliku. To su sulfati i kreatinin, njihova koncentracija u konačnom urinu je 90-100 puta veća nego u plazmi - to bez praga tvari. Krajnji produkti metabolizma dušika (urea i mokraćna kiselina) mogu difundirati u epitel tubula, pa se djelomično reapsorbiraju, a njihov koncentracijski indeks je niži od indeksa sulfata i kreatinina.

Iz proksimalnog zavojitog tubula izotonični urin ulazi u Henleovu petlju. Ovdje dolazi otprilike 20-30% filtrata. Poznato je da je mehanizam koji je u osnovi rada Henleove petlje, distalnih zavojitih tubula i sabirnih kanalića protustrujni množeći cijevni sustav.

Mokraća se u tim tubulima kreće u suprotnim smjerovima (zbog čega se sustav naziva protustrujnim), a procesi transporta tvari u jednom kraku sustava pojačani su (“umnoženi”) zbog aktivnosti drugog kraka.

Princip protustrujnog sustava raširen je u prirodi i tehnici. Ovo je tehnički izraz koji definira kretanje dva toka tekućine ili plinova u suprotnim smjerovima, stvarajući povoljne uvjete za njihovu razmjenu. Na primjer, u udovima arktičkih životinja, arterijske i venske žile nalaze se blizu jedna drugoj, a krv teče u paralelnim arterijama i venama. Dakle, arterijska krv zagrijava ohlađenu vensku krv koja se kreće prema srcu. Kontakt između njih pokazao se biološki korisnim.

Otprilike ovako su strukturirani i rade Henleova petlja i drugi dijelovi nefrona, a između zavoja Henleove petlje i sabirnih kanalića postoji mehanizam protustrujnog multiplikacijskog sustava.

Pogledajmo kako radi Henleova petlja. Silazni dio nalazi se u meduli i proteže se do vrha bubrežne papile, gdje se savija za 180° i prelazi u uzlazni dio, koji se nalazi paralelno sa silaznim. Funkcionalni značaj različitih dijelova petlje je različit. Silazni dio petlje visoko je vodopropusn, a uzlazni je vodootporan, ali aktivno reapsorbira natrij, što povećava osmolarnost tkiva. To dovodi do još većeg oslobađanja vode iz silaznog dijela Henleove petlje duž osmotskog gradijenta (pasivno).

Izotonični urin ulazi u silazni krak, a na vrhu petlje se koncentracija mokraće povećava 6-7 puta zbog oslobađanja vode, pa koncentrirani urin ulazi u uzlazni krak. Ovdje u uzlaznom dijelu dolazi do aktivne reapsorpcije natrija i apsorpcije klora, voda ostaje u lumenu tubula, a hipotonična tekućina (200 osmol/l) ulazi u distalni tubul. Između segmenata kraka Henleove petlje postoji konstantan osmotski gradijent od 200 miliosmola (1 osmol = 1000 miliosmola - količina tvari koja razvija osmotski tlak od 22,4 atm u 1 litri vode). Po cijeloj duljini petlje ukupna razlika u osmotskom tlaku (osmotski gradijent ili pad) iznosi 200 milliosmola.

Urea također cirkulira u bubrežnom protustrujnom sustavu i uključena je u održavanje visoke osmolarnosti u bubrežnoj srži. Urea napušta sabirni kanal (kako se konačni urin kreće u zdjelicu). Ulazi u intersticij. Zatim se izlučuje u uzlazni krak petlje nefrona. Zatim ulazi u distalni zavojiti tubul (s protokom urina) i ponovno završava u sabirnom kanalu. Dakle, cirkulacija u meduli je mehanizam za održavanje visokog osmotskog tlaka koji stvara petlja nefrona.

U Henleovoj petlji dodatno se reapsorbira još 5% početnog volumena filtrata, a oko 15% volumena primarnog urina ulazi u zavijene distalne tubule iz uzlaznog dijela Henleove petlje.

Važnu ulogu u održavanju visokog osmotskog tlaka u bubregu imaju ravne bubrežne žile, koje poput Henleove petlje tvore rotacijski protustrujni sustav. Silazne i uzlazne žile idu paralelno s petljom nefrona. Krv koja se kreće kroz žile, prolazeći kroz slojeve s postupnim smanjenjem osmolarnosti, odaje soli i ureu međustaničnoj tekućini i uzima vodu. Da. Protustrujni sustav posuda osigurava šant za vodu, čime se stvaraju uvjeti za difuziju otopljenih tvari.

Obrada primarnog urina u Henleovoj petlji dovršava proksimalnu reapsorpciju urina, zbog čega se od 120 ml/min primarnog urina 100-105 ml/min vraća u krv, a 17 ml ide dalje.

8606 0

Protein

Tijekom procesa glomerularne filtracije nastaje tekućina praktički bez bjelančevina, ali mala količina različitih bjelančevina ipak prodire kroz membranu filtra u nefron. Apsorbiraju ih stanice proksimalnih tubula; Izlučivanje proteina normalno ne prelazi 20-75 mg/dan, iako u nekim patološkim stanjima proteinurija može doseći 50 g/dan. Reapsorpcija proteina odvija se kroz proces koji se naziva pinocitoza.

Povećano izlučivanje proteina putem bubrega može biti posljedica povećanja filtracije proteina u glomerulima, prekoračenja sposobnosti tubula da ga reapsorbiraju i kršenja reapsorpcije proteina. Postoje odvojeni sustavi za reapsorpciju različitih proteina, budući da je Tm otkriven za hemoglobin i albumin. Proteinurija u klinici može se otkriti ne samo u patološkim stanjima, već iu nizu fizioloških stanja - teška tjelesna aktivnost (marširajuća albuminurija), prijelaz u okomiti položaj (ortostatska albuminurija), povećani venski tlak itd.

Natrij i klor

U izvanstaničnoj tekućini prevladavaju natrijevi i kloridni ioni; određuju osmotsku koncentraciju krvne plazme; regulacija volumena izvanstanične tekućine ovisi o njihovom izlučivanju ili zadržavanju putem bubrega. Budući da je sastav ultrafiltrata vrlo blizak izvanstaničnoj tekućini, primarni urin sadrži najveće količine natrijevih i kloridnih iona, čija je reapsorpcija u molarnom smislu veća od reapsorpcije svih ostalih filtriranih tvari zajedno.

Reapsorpcija natrija i klora u distalnom segmentu nefrona i sabirnih kanalića osigurava sudjelovanje u osmotskoj homeostazi. Jednako je važno da je transportni sustav natrija povezan s transmembranskim prijenosom velike skupine organskih i anorganskih tvari. U posljednjih nekoliko godina, ideje o mehanizmima prijenosa iona stanicama nefrona značajno su se promijenile [Lebedev A. A., 1972; Natochin Yu V., 1972; Vogel N., Ullrich K., 1978]. Ako se prije samo transport natrija smatrao aktivnim, sada je uvjerljivo dokazana sposobnost stanica jednog od odjeljaka nefrona da aktivno transportiraju ione klora; . Koncepti o mehanizmu reapsorpcije tekućine u proksimalnom tubulu značajno su se promijenili. U nastavku sažimamo suvremene podatke o reapsorpciji natrija i klora u bubrežnim tubulima i regulaciji tog procesa.

U proksimalnom segmentu nefrona, koji uključuje zavojite i ravne tubule, oko 2/3 filtriranog natrija i vode se reapsorbira, ali koncentracija natrija u tubularnoj tekućini ostaje ista kao u krvnoj plazmi. Osobitost proksimalne reapsorpcije je u tome što se natrij i druge reapsorbirane tvari apsorbiraju s osmotski ekvivalentnim volumenom vode, a sadržaj tubula uvijek ostaje izosmotski u odnosu na krvnu plazmu. To je zbog visoke propusnosti stijenke proksimalnog tubula za vodu.

Stanice ovog tubula aktivno reapsorbiraju natrij. U početnim dijelovima tubula, glavni anion koji prati natrij je bikarbonat; stijenka ovog dijela nefrona manje je propusna za kloride, što dovodi do postupnog povećanja koncentracije klorida, koja se povećava 1,4 puta u odnosu na krvnu plazmu. U početnim dijelovima proksimalnog tubula intenzivno se reapsorbira glukoza, aminokiseline i neke druge organske komponente ultrafiltrata. Tako se prema završnim dijelovima proksimalnog zavojitog tubula sastav osmotske tekućine značajno mijenja - iz nje se apsorbira glavnina bikarbonata i mnoge organske tvari, ali koncentracija klorida postaje veća (slika 1).

Pokazalo se da su međustanični kontakti u ovom dijelu tubula visoko propusni za kloride. Budući da im je koncentracija u lumenu veća nego u peritubularnoj tekućini i krvi, pasivno se reapsorbiraju iz tubula, noseći sa sobom natrij i vodu. U ravnom dijelu proksimalnog tubula nastavlja se reapsorpcija natrija i klorida. U ovom dijelu se odvija i aktivni transport natrija i pasivna reapsorpcija klorida i kretanje dijela natrija zajedno s njima kroz međustanične prostore koji su visoko propusni za kloride.

Riža. 1. Lokalizacija reapsorpcije i sekrecije elektrolita i neelektrolita u nefronu. Strelica okrenuta prema van od lumena tubula označava reapsorpciju tvari; u lumen tubula, sekreciju.

Propusnost stijenke tubula za ione i vodu određena je svojstvima ne samo staničnih membrana, već i zone tijesnog spoja gdje se stanice međusobno dodiruju. Oba se elementa značajno razlikuju u različitim dijelovima nefrona. Kroz apikalnu membranu stanice, natrij ulazi u citoplazmu pasivno duž gradijenta elektrokemijskog potencijala, budući da je unutarnja površina stanice elektronegativna u odnosu na tubularnu tekućinu.

Zatim se natrij kreće kroz citoplazmu do bazalnih i lateralnih dijelova stanice, gdje se nalaze natrijeve pumpe. U tim stanicama sastavni dio natrijeve pumpe je Mg2+-ovisna adenozin trifosfataza (Na+, K+-ATPaza), aktivirana ionima Na+ i K+. Ovaj enzim, koristeći energiju ATP-a, osigurava prijenos iona natrija iz stanice i ulazak u nju iona kalija. Srčani glikozidi (na primjer, ouabain, strofantin K, itd.) Služe kao inhibitori ovog enzima, potpuno zaustavljajući aktivnu reapsorpciju natrija stanicama proksimalnog tubula.

Od iznimne važnosti za funkcionalnu sposobnost proksimalnog tubula je zona staničnih kontakata, visoko propusna za određene ione i vodu. Kroz njega se odvija pasivna reapsorpcija klorida i kretanje vode duž osmotskog gradijenta. Vjeruje se da se brzina apsorpcije tekućine kroz međustanične prostore regulira pod utjecajem takvih fizičkih sila kao što su omjer između razine hidrostatskog tlaka u bubrežnim arterijama, venama i ureteru, veličine onkotskog tlaka u peritubularnim kapilarama, itd. Propusnost međustaničnih prostora nije strogo konstantna – može se mijenjati s nizom fizioloških uvjeta. Čak i malo povećanje osmotskog gradijenta uzrokovano ureom reverzibilno povećava međustaničnu propusnost u bubrežnim tubulima.

U tankom silaznom kraku Henleove petlje ne dolazi do značajne reapsorpcije natrija i klora. Značajka ovog tubula, u usporedbi s tankim i debelim uzlaznim krakom Henleove petlje, je njegova visoka propusnost za vodu. Tanki silazni dio petlje karakterizira niska propusnost za natrij, a uzlazni dio, naprotiv, karakterizira visoka propusnost. Nakon prolaska kroz tanki dio Henleove petlje, tekućina ulazi u debeli uzlazni dio petlje. Stijenka ovog tubula uvijek ima nisku propusnost za vodu. Osobitost stanica ovog tubula je da u njima radi kloridna pumpa, koja aktivno reapsorbira klor iz lumena tubula, dok natrij slijedi pasivno duž gradijenta. Nije jasno događa li se u ovom tubulu samo pasivna reapsorpcija natrija ili djelomično funkcionira i natrijeva pumpa.

S kliničkog gledišta važno je da se otkriće klorne pumpe poklopilo s rasvjetljavanjem mehanizma djelovanja niza najučinkovitijih suvremenih diuretika. Ispostavilo se da tek kada se uvedu u lumen debelog uzlaznog kraka petlje, furosemid i etakrinska kiselina potpuno inhibiraju reapsorpciju klora. Vežu se na membranske elemente stanica iz unutrašnjosti tubula, sprječavaju ulazak klora u stanicu, te su stoga neučinkoviti kada se dodaju u izvanstaničnu tekućinu (slika 2). Ovi diuretici ulaze u lumen nefrona tijekom filtracije i sekrecije u proksimalnom tubulu, s protokom urina dopiru do uzlazne Henleove petlje, zaustavljaju reapsorpciju klora i time sprječavaju apsorpciju natrija ovdje.

Riža. 2. Shema regulacije transporta natrija i klorida u bubregu i mehanizam djelovanja diuretika [Natochin Yu. V., 1977]. Puna strelica prikazuje aktivni transport, isprekidana strelica pokazuje pasivni transport.

Debeli uzlazni krak Henleove petlje nastavlja se u ravni dio distalnog tubula, dosežući macula densa, nakon čega slijedi distalni zavojiti tubul. Ovaj dio nefrona također je slabo propustljiv za vodu. Vodeći mehanizam za reapsorpciju soli u ovom tubulu je natrijeva pumpa, koja osigurava reapsorpciju natrija protiv visokog elektrokemijskog gradijenta. Osobitost reapsorpcije natrija u ovom dijelu je da, iako se ovdje može apsorbirati samo 10% filtriranog natrija i stopa reapsorpcije je manja nego u proksimalnom tubulu, stvara se veći koncentracijski gradijent, koncentracija natrija i klora u lumenu može smanjiti na 30-40 mmol/l. Za razliku od natrija, reapsorpcija klora odvija se uglavnom pasivno.

Spojni dio povezuje distalni segment nefrona s početnim dijelovima sabirnih kanalića. Ti kanalići, koji su se prije smatrali pasivnim vodičima urina u mokraćni sustav, najvažnije su strukture bubrega, suptilno i precizno reagiraju na djelovanje hormona i prilagođavaju rad bubrega potrebama organizma. U tim tubulima natrijeva pumpa služi kao osnova za reapsorpciju; kloridi se reapsorbiraju pasivno. Stijenka tubula može biti ne samo vodootporna, već i visoko propusna za vodu u prisutnosti ADH. Upravo u ovom dijelu tubula (a ne u distalnom segmentu, kako se prije vjerovalo) djeluje ADH.

Transport natrija u tim stanicama reguliran je aldosteronom. Promjena prirode transporta iona, a time i svojstava transportera i pumpi, također se odražava na karakteristike kemijske strukture diuretika, koji su učinkoviti u ovom dijelu nefrona. U tim tubulima djeluju veroshpiron, amilorid i triamteren. Veroshpiron smanjuje reapsorpciju natrija, konkurentno smanjujući učinak aldosterona. Amilorid i triamteren imaju potpuno drugačiji mehanizam djelovanja. Ovi lijekovi djeluju tek nakon što uđu u lumen nefrona. Vežu se na one kemijske komponente apikalne membrane koje omogućuju ulazak natrija u stanicu; natrij se ne može reapsorbirati i izlučuje se mokraćom.

Kortikalni dijelovi sabirnih kanala prelaze u dijelove koji prolaze kroz medulu bubrega. Njihova se funkcija razlikuje po tome što su sposobni aktivno reapsorbirati vrlo male količine natrija, ali mogu stvoriti vrlo visok koncentracijski gradijent. Stijenka ovih tubula je slabo propusna za soli, a njenu propusnost za vodu regulira ADH.

Klinička nefrologija

uredio JESTI. Tareeva

Do 80% filtriranog natrija reapsorbira se u proksimalnim segmentima tubula, dok se oko 8-10% apsorbira u distalnim segmentima i sabirnim kanalićima.

U proksimalnom segmentu natrij se apsorbira s ekvivalentnom količinom vode, pa sadržaj tubula ostaje izosmotski. Proksimalne regije su visoko propusne i za natrij i za vodu. Kroz apikalnu membranu, natrij ulazi u citoplazmu pasivno duž gradijenta elektrokemijskog potencijala. Natrij se potom kreće kroz citoplazmu do bazalnog dijela stanice, gdje se nalaze natrijeve pumpe (Mg-ovisna Na-K-ATPaza).

Pasivna reapsorpcija iona klora događa se u područjima staničnih kontakata, koja su propusna ne samo za klor, već i za vodu. Propusnost međustaničnih prostora nije strogo konstantna vrijednost, može se mijenjati u fiziološkim i patološkim uvjetima.

U silaznom dijelu Henleove petlje, natrij i klor se praktički ne apsorbiraju.

U uzlaznom dijelu Henleove petlje djeluje drugačiji mehanizam za apsorpciju natrija i klora. Na apikalnoj površini nalazi se sustav za prijenos iona natrija, kalija i dva klora u stanicu. Na bazalnoj površini nalaze se i Na-K pumpe.

U distalnom segmentu vodeći mehanizam reapsorpcije soli je Na pumpa, koja osigurava reapsorpciju natrija uz visok koncentracijski gradijent. Ovdje se apsorbira oko 10% natrija. Reapsorpcija klora odvija se neovisno o natriju i pasivno.

U sabirnim kanalićima transport natrija regulira aldosteron. Natrij ulazi kroz natrijev kanal, kreće se do bazalne membrane i transportira ga u izvanstaničnu tekućinu pomoću Na-K-ATPaze.

Aldosteron djeluje na distalne zavojite tubule i početne dijelove sabirnih kanalića.

Prijenos kalija

U proksimalnim segmentima apsorbira se 90-95% filtriranog kalija. Dio kalija apsorbira se u Henleovoj petlji. Izlučivanje kalija urinom ovisi o njegovom izlučivanju stanicama distalnih tubula i sabirnih kanalića. Kada višak kalija uđe u tijelo, njegova reapsorpcija u proksimalnim tubulima se ne smanjuje, ali se sekrecija u distalnim tubulima naglo povećava.

U svim patološkim procesima praćenim smanjenjem funkcije filtracije, dolazi do značajnog povećanja izlučivanja kalija u bubrežnim tubulima.

U istoj ćeliji distalnog tubula i sabirnih kanalića nalaze se sustavi za reapsorpciju i sekreciju kalija. U slučaju manjka kalija osiguravaju maksimalno izvlačenje kalija iz mokraće, a u slučaju viška njegovo izlučivanje.

Izlučivanje kalija kroz stanice u lumen tubula je pasivan proces koji se odvija duž gradijenta koncentracije, a reapsorpcija je aktivna. Povećano izlučivanje kalija pod utjecajem aldosterona povezano je ne samo s učinkom potonjeg na propusnost kalija, već i s povećanjem protoka kalija u stanicu zbog pojačanog rada Na-K pumpe.

Drugi važan čimbenik u regulaciji transporta kalija u tubulima je inzulin, koji smanjuje izlučivanje kalija. Na razinu izlučivanja kalija uvelike utječe stanje acidobazne ravnoteže. Alkaloza je praćena povećanjem izlučivanja kalija putem bubrega, a acidoza dovodi do smanjenja kaliureze.

Prijenos kalcija

Bubrezi i kosti igraju glavnu ulogu u održavanju stabilne razine kalcija u krvi. Unos kalcija dnevno je oko 1 g. Crijeva izlučuju 0,8, bubrezi - 0,1-0,3 g / dan. U glomerulima se ionizirani kalcij filtrira i nalazi se u obliku niskomolekularnih kompleksa. 50% filtriranog kalcija reapsorbira se u proksimalnim tubulima, 20-25% u uzlaznom dijelu Henleove petlje, 5-10 u distalnim tubulima i 0,5-1,0% u sabirnim kanalićima.

Kod ljudi ne dolazi do lučenja kalcija.

Kalcij ulazi u stanicu duž koncentracijskog gradijenta i koncentrira se u endoplazmatskom retikulumu i mitohondrijima. Kalcij se uklanja iz stanice na dva načina: pomoću kalcijeve pumpe (Ca-ATPaza) i Na/Ca izmjenjivača.

Stanica bubrežnih tubula mora imati posebno učinkovit sustav za stabilizaciju razine kalcija, jer on kontinuirano teče kroz apikalnu membranu, a slabljenje transporta u krv poremetilo bi ne samo ravnotežu kalcija u tijelu, već bi dovelo i do patoloških promjena. u samoj stanici nefrona.

Hormoni koji reguliraju transport kalcija u bubregu:

• Paratiroidni hormon
• Tireokalcitonin
• Somatotropni hormon

Među hormonima koji reguliraju transport kalcija u bubregu najvažniji je paratiroidni hormon. Smanjuje reapsorpciju kalcija u proksimalnom tubulu, ali u isto vrijeme smanjuje njegovo izlučivanje putem bubrega zbog stimulacije apsorpcije kalcija u distalnom nefronu i sabirnim kanalićima.

Za razliku od paratiroidnog hormona, tireokalcitonin uzrokuje povećanje izlučivanja kalcija putem bubrega. Aktivni oblik vitamina D3 povećava reapsorpciju kalcija u proksimalnom tubulu. Somatotropni hormon pojačava kalciurezu, zbog čega bolesnici s akromegalijom često razvijaju urolitijazu.

Transport magnezija

Zdrava odrasla osoba dnevno izlučuje 60-120 mg magnezija urinom. Do 60% filtriranog magnezija se reapsorbira u proksimalnim tubulima. Velike količine magnezija se reapsorbiraju u uzlaznom kraku Henleove petlje. Reapsorpcija magnezija je aktivan proces i ograničena je veličinom maksimalnog tubularnog transporta. Hipermagnezijemija dovodi do povećanog izlučivanja magnezija putem bubrega i može biti praćena prolaznom hiperkalciurijom.

S normalnom razinom glomerularne filtracije, bubreg se brzo i učinkovito nosi s povećanjem razine magnezija u krvi, sprječavajući hipermagnezijemiju, pa je vjerojatnije da će kliničar naići na manifestacije hipomagnezijemije. Magnezij se, kao i kalcij, ne izlučuje u bubrežnim tubulima.

Brzina izlučivanja magnezija povećava se s akutnim porastom volumena izvanstanične tekućine, s porastom tireokalcitonina i ADH. Paratiroidni hormon smanjuje otpuštanje magnezija. Međutim, hiperparatireoidizam prati hipomagnezijemija. To je vjerojatno zbog hiperkalcijemije, koja povećava izlučivanje ne samo kalcija nego i magnezija u bubrezima.

Prijenos fosfora

Bubrezi igraju ključnu ulogu u održavanju postojanosti fosfata u unutarnjim tekućinama. U krvnoj plazmi fosfati su prisutni u obliku slobodnih (oko 80%) iona vezanih na proteine. Putem bubrega dnevno se izluči oko 400-800 mg anorganskog fosfora. 60-70% filtriranih fosfata apsorbira se u proksimalnim tubulima, 5-10% u Henleovoj petlji i 10-25% u distalnim tubulima i sabirnim kanalićima. Ako je transportni sustav proksimalnih tubula oštro smanjen, tada se počinje koristiti veći kapacitet distalnog segmenta nefrona, što može spriječiti fosfaturiju.

U regulaciji tubularnog transporta fosfata glavnu ulogu imaju paratiroidni hormon koji inhibira reapsorpciju u proksimalnim segmentima nefrona, vitamin D3, somatotropni hormon koji stimulira reapsorpciju fosfata.

Transport glukoze

Glukoza koja prolazi kroz glomerularni filter gotovo se potpuno reapsorbira u proksimalnim segmentima tubula. Dnevno se može osloboditi do 150 mg glukoze. Reapsorpcija glukoze provodi se aktivno uz sudjelovanje enzima, potrošnju energije i potrošnju kisika. Glukoza prolazi kroz membranu zajedno s natrijem uz visok koncentracijski gradijent.

Glukoza se nakuplja u stanici, fosforilira je u glukoza-6-fosfat i pasivno prenosi u peritubularnu tekućinu.

Potpuna reapsorpcija glukoze događa se samo u slučajevima kada broj nosača i brzina njihovog kretanja kroz staničnu membranu osiguravaju prijenos svih molekula glukoze koje ulaze u lumen proksimalnih tubula iz bubrežnih tjelešaca. Maksimalna količina glukoze koja se može reapsorbirati u tubulima kada su svi transporteri potpuno opterećeni je normalno 375 ± 80 u muškaraca i 303 ± 55 mg/min u žena.

Razina glukoze u krvi pri kojoj se pojavljuje u mokraći je 8-10 mmol/l.

Transport proteina

Normalno, protein filtriran u glomerulima (do 17-20 g/dan) gotovo se sav reapsorbira u proksimalnim segmentima tubula i nalazi se u malim količinama u dnevnoj mokraći - od 10 do 100 mg. Tubularni transport proteina je aktivan proces, u njemu sudjeluju proteolitički enzimi. Reapsorpcija proteina događa se pinocitozom u segmentima proksimalnih tubula.

Pod utjecajem proteolitičkih enzima sadržanih u lizosomima, protein se podvrgava hidrolizi da bi se formirale aminokiseline. Prodirući kroz bazalnu membranu, aminokiseline ulaze u peritubularnu ekstracelularnu tekućinu.

Transport aminokiselina

U glomerularnom filtratu koncentracija aminokiselina je ista kao u krvnoj plazmi - 2,5-3,5 mmol/l. Normalno se oko 99% aminokiselina reapsorbira, a taj se proces odvija uglavnom u početnim dijelovima proksimalnog zavojitog tubula. Mehanizam reapsorpcije aminokiselina sličan je gore opisanom za glukozu. Postoji ograničen broj prijenosnika, a kada se svi spoje s odgovarajućim aminokiselinama, višak potonjih ostaje u tubularnoj tekućini i izlučuje se urinom.

Normalno, urin sadrži samo tragove aminokiselina.

Uzroci aminoacidurije su:

• povećanje koncentracije aminokiselina u plazmi s povećanim unosom u organizam i poremećajem njihovog metabolizma, što dovodi do preopterećenja transportnog sustava bubrežnih tubula i aminoacidurije
• kvar u prijenosniku odgovornom za reapsorpciju aminokiselina
• defekt apikalne membrane stanica tubula, što dovodi do povećanja propusnosti ruba četke i zone međustaničnih kontakata. Kao rezultat toga, postoji obrnuti tok aminokiselina u tubul
• metabolički poremećaj stanica proksimalnih tubula