Тръбна реабсорбция. Проксимална реабсорбция на натрий

Началният етап на образуване на урина, водещ до филтриране на всички нискомолекулни компоненти на кръвната плазма, трябва неизбежно да се комбинира със съществуването в бъбреците на системи, които реабсорбират всички ценни за организма вещества. При нормални условия в човешкия бъбрек на ден се образува до 180 литра филтрат и се отделя 1,0-1,5 литра урина, а останалата течност се абсорбира в тубулите. Ролята на клетките в различните нефронови сегменти при реабсорбцията не е еднаква. Експерименти, проведени върху животни с извличане на течност от различни части на нефрона с микропипета, позволиха да се изяснят особеностите на реабсорбцията на различни вещества в различни части на бъбречните тубули (фиг. 12.6). В проксималния сегмент на нефрона, аминокиселините, глюкозата, витамините, протеините, микроелементите значително количество Na +, SG, HCO3 йони се реабсорбират почти напълно. В последващо

Фигура: 12.6. Локализация на реабсорбцията и секрецията на вещества в бъбречните тубули. Посоката на стрелките показва филтрация, реабсорбция и секреция на вещества.

в делата на нефрона основно се абсорбират електролити и вода.
Реабсорбцията на натрий и хлор е най-значимият процес по отношение на обема и консумацията на енергия. В проксималния канал, в резултат на реабсорбцията на повечето филтрирани вещества и вода, обемът на първичната

урината намалява и около една трета от течността, филтрирана в гломерулите, влиза в началния участък на нефронната верига. От общото количество натрий, попаднало в нефрона по време на филтрацията, 25% се абсорбира в нефронната верига, около 9% в дисталния извит канал, а по-малко от 1% се реабсорбира в събирателните тръби или се екскретира с урината.
Реабсорбцията в дисталния сегмент се характеризира с факта, че клетките носят по-малко йони, отколкото в проксималния канал, но срещу по-голям градиент на концентрация. Този сегмент на нефрона и събирателните тръби играят критична роля в регулирането на обема на отделената урина и концентрацията на осмотично активни вещества в него (осмотична концентрация1). В крайната урина концентрацията на натрий може да бъде намалена до 1 mmol / L в сравнение със 140 mmol / L в плазмата. В дисталните каналчета калият не само се реабсорбира, но и се секретира, когато е в излишък в организма.
В проксималния нефрон реабсорбцията на натрий, калий, хлор и други вещества се осъществява през мембраната на тръбната стена, която е силно пропусклива за вода. Напротив, в дебелата възходяща част на нефронната верига, дисталните извити каналчета и събирателните канали, реабсорбцията на йони и вода протича през стената на тубула, която не е много пропусклива за вода; пропускливостта на мембраната за вода в определени зони на нефрона и събирателните канали може да се регулира и стойността на пропускливостта се променя в зависимост от функционалното състояние на тялото (по желание реабсорбция). Под въздействието на импулси, идващи по еферентните нерви, и под действието на биологично активни вещества, реабсорбцията на натрий и хлор се регулира в проксималния нефрон. Това е особено изразено в случай на увеличаване на обема на кръвта и извънклетъчната течност, когато намаляването на реабсорбцията в проксималните каналчета допринася за увеличаване на отделянето на йони и вода и по този начин за възстановяване на водно-солевия баланс. Изоосмията винаги се запазва в проксималния канал. Стената на каналчето е пропусклива за вода, а обемът на реабсорбираната вода се определя от количеството реабсорбирани осмотично активни вещества, зад които водата се движи по осмотичен градиент. В крайните части на дисталния нефронен сегмент и събирателните канали пропускливостта на стената на каналчето за вода се регулира от вазопресин.
Незадължителното реабсорбция на вода зависи от осмотичната пропускливост на тръбната стена, големината на осмотичния градиент и скоростта на движение на течността през тубула.
За да се характеризира абсорбцията на различни вещества в бъбречните тубули, концепцията за прага на екскреция е от съществено значение. Непраговите вещества се освобождават при всякаква концентрация в кръвната плазма (и съответно в ултрафилтрата). Такива вещества са инулин, манитол. Прагът на екскреция за почти всички физиологично важни вещества, ценни за организма, е различен. По този начин, екскрецията на глюкоза с урината (глюкозурия) се случва, когато концентрацията й в гломерулния филтрат (и в кръвната плазма) надвишава 10 mmol / l. Физиологичното значение на това явление ще бъде разкрито при описване на механизма на реабсорбция.
Механизми на тубулна реабсорбция. Реабсорбцията на различни вещества в тубулите се осигурява чрез активен и пасивен транспорт. Ако дадено вещество се реабсорбира срещу електрохимични и концентрационни градиенти, процесът се нарича активен транспорт. Има два вида активен транспорт - първичен активен и вторичен активен. Първичен активен транспорт се нарича, когато веществото се прехвърля срещу електрохимичен градиент поради енергията на клетъчния метаболизъм. Пример е транспортът на Na + йони, който се осъществява с участието на ензима Na +, K + -ATPase, който използва енергията на АТФ. Вторично-активен е прехвърлянето на вещество спрямо градиент на концентрация, но без изразходването на клетъчна енергия директно за този процес; така се реабсорбират глюкозата и аминокиселините. От лумена на тубула тези органични вещества влизат в клетките на проксималния канал, използвайки специален носител, който задължително трябва да прикрепи йона Na +. Този комплекс (носител -) - органична материя -) - Na +) подпомага движението на веществото през мембраната на четката и навлизането му в клетката. Движеща сила преносът на тези вещества през апикалната плазмена мембрана е по-ниската концентрация на натрий в цитоплазмата на клетката в сравнение с лумена на тубула. Градиентът на концентрация на натрий се дължи на непрекъснатото активно отделяне на натрий от клетката в извънклетъчната течност с помощта на Na +, K + -ATPase, локализирана в страничните и базалните мембрани на клетката.
Реабсорбцията на вода, хлор и някои други йони, карбамид се извършва с помощта на пасивен транспорт - по електрохимичен, концентрационен или осмотичен градиент. Пример за пасивен транспорт е реабсорбцията на хлор в дисталния извит канал по електрохимичен градиент, създаден от активен натриев транспорт. Водата се транспортира по осмотичния градиент и скоростта на нейното усвояване зависи от осмотичната пропускливост на стената на тубула и разликата в концентрацията на осмотично активни вещества от двете страни на стената му. В съдържанието на проксималния канал, поради абсорбцията на вода и разтворени в него вещества, концентрацията на урея се увеличава, малко количество от които се реабсорбира в кръвта по градиента на концентрацията.
Напредъкът в молекулярната биология направи възможно

Фигура: 12.7. Механизмът на реабсорбция на натрий в клетката на дисталния канал на нефрона. Обяснение в текста.
да установи структурата на молекулите на йонни и водни канали (аквапорини) на рецептори, аутакоиди и хормони и по този начин да проникне в същността на някои клетъчни механизми, които осигуряват транспорта на вещества през стената на тубула. Свойствата на клетките на различни части на нефрона са различни, свойствата на цитоплазматичната мембрана в една и съща клетка не са еднакви. Апикалната мембрана на клетката, обърната към лумена на тубула, има различни характеристики, отколкото нейните базални и странични мембрани, измити от междуклетъчната течност и в контакт с кръвоносната капиляра. В резултат на това апикалната и базалната плазмени мембрани участват в транспорта на веществата по различни начини; ефектът на биологично активните вещества върху двете мембрани също е специфичен.
Нека разгледаме клетъчния механизъм на реабсорбция на йони, като използваме за пример Na +. В проксималния тубул на нефрона абсорбцията на Na + в кръвта се получава в резултат на редица процеси, единият от които е активният транспорт на Na + от лумена на тубула, а другият е пасивната реабсорбция на Na + след активно транспортираните в кръвта бикарбонатни йони и CG ~. С въвеждането на един микроелектрод в лумена на тубулите и на втория в перибубуларната течност беше разкрито, че потенциалната разлика между външната и вътрешната повърхност на проксималната тубулна стена е много малка - около 1,3 mV, в областта на дисталния канал може да достигне - 60 mV (фиг. 12.7). Луменът на двата тубула е електроотрицателен и в кръвта (и следователно в извънклетъчната течност) концентрацията на Na + е по-висока, отколкото в течността в лумена на тези тубули; следователно Na + се реабсорбира активно спрямо градиента на електрохимичния потенциал. В същото време Na + навлиза в клетката от лумена на канала през натриевия канал или с участието на носител. Вътрешната част на клетката се впряга отрицателно и положително зареденият Na + навлиза в клетката по потенциалния градиент, движи се към базалната плазмена мембрана, през която натриевата помпа се хвърля в междуклетъчната течност; потенциалният градиент през тази мембрана достига 70-90 mV.
Има вещества, които могат да повлияят на отделния ейл
елементи на Na + реабсорбционната система. По този начин натриевият канал в клетъчната мембрана на дисталния канал и събирателната тръба се блокира от амилорид и триамтерен, в резултат на което Na + не може да влезе в канала. Има няколко вида йонни помпи в клетките. Един от тях е Na +, K + -ATPase. Този ензим се намира в базалната и страничната мембрана на клетката и осигурява транспорта на Na + от клетката до кръвта и K + от кръвта до клетката. Ензимът се инхибира от сърдечни гликозиди, като строфантин, уабаин. Важна роля в реабсорбцията на бикарбонат принадлежи на ензима карбоанхидраза, чийто инхибитор е ацетазоламид - той спира реабсорбцията на бикарбонат, който се екскретира с урината.
Филтрираната глюкоза се реабсорбира почти напълно от клетките на проксималния канал и обикновено малко количество (не повече от 130 mg) се отделя с урината на ден. Процесът на реабсорбция на глюкозата се провежда спрямо градиент с висока концентрация и е вторично активен. В апикалната (луминална) мембрана на клетката глюкозата се комбинира с носител, който също трябва да прикачи Na +, след което комплексът се транспортира през апикалната мембрана, т.е.глюкоза и Na + навлизат в цитоплазмата. Апикалната мембрана е силно селективна и едностранно пропусклива и не позволява нито глюкозата, нито Na + да преминат обратно от клетката в лумена на канала. Тези вещества се придвижват до основата на клетката по градиент на концентрация. Прехвърлянето на глюкоза от клетката в кръвта през базалната плазмена мембрана е с улеснена дифузия и Na +, както беше отбелязано по-горе, се отстранява чрез натриева помпа, разположена в тази мембрана.
Аминокиселините се реабсорбират почти напълно от клетките на проксималния канал. Съществуват поне 4 системи за транспортиране на аминокиселини от лумена на тубула в кръвта, които реабсорбират неутрални, двуосновни, дикарбоксилни аминокиселини и иминокиселини. Всяка от тези системи осигурява усвояване на редица аминокиселини от същата група. По този начин системата за реабсорбция на двуосновни аминокиселини участва в усвояването на лизин, аргинин, орнитин и, вероятно, цистин. Когато излишъкът от една от тези аминокиселини се въведе в кръвния поток, започва повишено отделяне на аминокиселини само от тази група през бъбреците. Транспортните системи на отделни групи аминокиселини се контролират от отделни генетични механизми. Описано наследствени заболявания, една от проявите на която е повишената екскреция на определени групи аминокиселини (аминоацидурия).
Екскрецията на слаби киселини и основи в урината зависи от тяхната гломерулна филтрация, процеса на реабсорбция или секреция. Процесът на екскреция на тези вещества до голяма степен се определя от „нейонова дифузия“, ефектът от която е особено очевиден в дисталните каналчета и събирателните канали. Слабите киселини и основи могат да съществуват в зависимост от pH на средата в две форми - нейонизирана и йонизирана. Клетъчни мембрани

по-пропускливи за нейонизирани вещества. Много слаби киселини се екскретират по-бързо с алкална урина, а слабите основи, напротив, с кисела урина. Степента на основна йонизация се увеличава в кисела среда, но намалява в алкална среда. В нейонизирано състояние тези вещества проникват през мембранните липиди в клетки и след това в кръвната плазма, т.е.реабсорбират се. Ако рН на тръбната течност се измести към киселинната страна, тогава основите се йонизират, слабо се абсорбират и екскретират с урината. Никотинът е слаба основа, при рН 8,1 йонизира 50%, екскретира се 3-4 пъти по-бързо с кисела (рН около 5), отколкото с алкална (рН 7,8) урина. Процесът на „нейоногенна дифузия“ засяга отделянето на слаби основи и киселини, барбитурати и други лечебни вещества през бъбреците.
Малко количество протеин, филтрирано в гломерулите, се реабсорбира от клетките на проксималните тубули. Екскрецията на протеини в урината обикновено е не повече от 20-75 mg на ден, а при бъбречни заболявания може да се увеличи до 50 g на ден. Увеличаването на екскрецията на протеини в урината (протеинурия) може да се дължи на нарушение на тяхната реабсорбция или увеличаване на филтрацията.
За разлика от реабсорбцията на електролити, глюкоза и аминокиселини, които, прониквайки през апикалната мембрана, достигат до основната плазмена мембрана непроменени и се транспортират в кръвта, реабсорбцията на протеини се осигурява чрез принципно различен механизъм. Протеинът навлиза в клетката чрез пиноцитоза. Молекулите на филтрирания протеин се адсорбират на повърхността на апикалната мембрана на клетката и мембраната участва в образуването на пиноцитната вакуола. Тази вакуола се придвижва към основната част на клетката. В почти ядрения регион, където е локализиран ламеларният комплекс (апарат на Голджи), вакуолите могат да се слеят с лизозоми, които имат висока активност на редица ензими. В лизозомите уловените протеини се разцепват и образуваните аминокиселини, дипептиди се отстраняват в кръвта през базалната плазмена мембрана. Трябва обаче да се подчертае, че не всички протеини се подлагат на хидролиза по време на транспортиране и някои от тях се прехвърлят в кръвта непроменени.
Определяне на количеството на реабсорбция в бъбречните каналчета. Реабсорбцията на веществата или, с други думи, техният транспорт (Т) от лумена на тубулите в тъканната (междуклетъчната) течност и в кръвта, по време на реабсорбцията се определя от разликата между
количеството вещество, филтрирано в облака
барабани и количеството вещество, отделено с урината

където F е обемът на гломерулната филтрация, е фракцията на веществото X, което не е свързано с протеини в плазмата спрямо неговия обем

концентрация в кръвната плазма, Р - концентрация на вещество в кръвната плазма, U - концентрация на вещество в урината.
Горната формула се използва за изчисляване на абсолютното количество на реабсорбираното вещество. При изчисляване на относителната реабсорбция (% R) се определя делът на веществото, което е претърпяло реабсорбция спрямо количеството вещество, филтрирано в гломерулите:
За да се оцени способността за реабсорбция на клетките на проксималните тубули, е важно да се определи максималната стойност на транспорта на глюкоза (Ttc). Тази стойност се измерва, когато глюкозата е напълно наситена с нейната тръбна транспортна система (виж фиг. 12.5). За да направите това, глюкозен разтвор се излива в кръвта и по този начин увеличава концентрацията му в гломерулния филтрат, докато значително количество глюкоза не се екскретира в урината:

където F е гломерулната филтрация, е концентрацията на глюкоза в кръвната плазма и е концентрацията на глюкоза в урината; Тт - максимален тръбен транспорт на изследваното вещество. Стойността на Ttc характеризира пълното натоварване на системата за транспортиране на глюкоза; при мъжете тази стойност е 375 mg / min, а при жените - 303 mg / min на 1,73 m2 телесна повърхност.

Тръбна реабсорбция - това е процесът на абсорбция от клетките на тубулите и транспортирането на течности и бъбречни капиляри в клетките на необходимите за организма вещества от първичната урина.

В проксималния канал се реабсорбират 80% от веществата: цялата глюкоза, всички витамини, хормони, микроелементи; около 85% NaCl и H2O, както и около 50% урея, които навлизат в тръбните капиляри и се връщат в общата циркулационна система.

За процеса на реабсорбция понятието за праг на отнемане е от съществено значение. Прагът на отнемане е концентрацията на вещество в кръвта, при която то не може да бъде реабсорбирано напълно. Почти всички биологично важни за организма вещества имат праг на екскреция. Например, екскреция на глюкоза с урината (глюкозурия) се случва, когато концентрацията й в кръвта надвишава 10 mmol / l. При глюкозурия се повишава осмотичното налягане на урината, което води до увеличаване на количеството урина (полиурия). Съществуват и непрагови вещества, които се освобождават при всякаква концентрация в плазмата и ултрафилтрата.

Механизъм на реабсорбция, включително пътища: първо, веществата навлизат в тубулните клетки от филтрата, след което се транспортират от мембранните транспортни системи в междуклетъчното пространство; от междуклетъчните пространства те се дифузират във високопропускливите двуканальни капиляри.

Транспортът може да бъде активен или пасивен. Активно реабсорбция възниква с участието на специални ензимни системи с изразходване на енергия срещу електрохимичен градиент. Фосфатите, Na + се реабсорбират активно. Поради активната реабсорбция е възможно да се реабсорбират вещества от урината в кръвта, дори ако концентрацията им в кръвта е равна или по-висока от концентрацията в тръбната течност.

Конюгиран транспорт глюкоза и аминокиселини. Веществата се транспортират от кухината на тубула до клетките с помощта на носител, който задължително допълнително прикрепя Na +. Комплексът се разпада вътре в клетката. Концентрацията на глюкоза се увеличава и тя напуска клетката по градиента на концентрацията.

Пасивна реабсорбция възниква без консумация на енергия поради дифузия и осмоза. Голяма роля в този процес принадлежи на разликата в хидростатичното налягане в капилярите на тубулите. Поради пасивната реабсорбция се извършва реабсорбция на H2O, хлориди, урея.

Друг механизъм на реабсорбция е пиноцитоза. Така се получава усвояването на протеините.

В резултат на активен транспорт на Na + и придружаващите го аниони, осмотичното налягане на филтрата намалява и еквивалентно количество вода се прехвърля в капилярите чрез осмоза. В резултат на това в тубулите се образува филтрат, който е изотоничен на капилярната кръв. Този филтрат влиза в цикъла на Henle. Тук се извършва по-нататъшно реабсорбция и концентрация на урина поради завой нагоре по течението системи. Концентрацията на урина е както следва. Във възходящата част на нефронната верига, която преминава в медулата, Na, K, Ca, Mg, Cl, карбамидът се реабсорбират активно, попадайки в междуклетъчната течност, те повишават осмотичното налягане там. Спускащата се част на веригата на Хенле преминава в зона с високо осмотично налягане, следователно водата излиза от тази част на веригата в междуклетъчното пространство съгласно законите на осмозата. Освобождаването на H2O от низходящата част на контура води до факта, че урината става по-концентрирана спрямо кръвната плазма. Това насърчава реабсорбцията на Na + във възходящата част на цикъла, от своя страна причинява освобождаването на H2O в низходящата част. Тези два процеса са свързани, в резултат на което урината губи голямо количество H2O и Na + в контура на Henle и на изхода от контура урината отново става изотонична.

По този начин ролята на примката на Хенле като противоток механизмът на концентриране се определя от следните фактори:

1) близко въртене на възходящото и низходящото колене;

2) пропускливост на низходящото коляно за Н2О;

3) непропускливост на низходящото коляно за разтворени вещества;

4) пропускливост на възходящия сегмент за Na +, K +, Ca2 +, Mg2 +, SG;

5) наличието на активни транспортни механизми във възходящото коляно.

IN дистална тубула настъпва по-нататъшна реабсорбция на Na +, K +, Ca2 +, Mg2 +, H2O, което зависи от концентрацията на тези вещества в кръвта - факултативна реабсорбция. Ако са много, тогава те не се реабсорбират; ако са малко, те се връщат в кръвта. Дисталната област регулира и поддържа постоянна концентрация на Na + и K + йони в тялото. Регулира се пропускливостта на стените на дисталната част на тубула за H2O ADH (ADH) на хипофизната жлеза (чиято секреция зависи от осмотичното налягане на кръвта). С повишаване на осмотичното налягане (т.е. намаляване на количеството H2O), осморецепторите на хипоталамуса се възбуждат, секрецията на ADH се увеличава, пропускливостта на стените на тубулите за H20 се увеличава и той се реабсорбира в кръвта, т.е. задържа се в тялото и осмотичното налягане намалява.

По подобен начин се регулира реабсорбцията на вода в реколтата, която също участва в образуването на хипертонична или хипотонична урина, в зависимост от нуждата на организма от вода.

Количеството тубулна реабсорбция веществата се определят от разликата между количеството им в първичната и крайната урина. Стойността на тубуларната реабсорбция на вода (RH2O) се определя от разликата между скоростта на гломерулна филтрация (GFR) и количеството на крайната урина и се изразява като процент по отношение на GFR. RH 2 О = Глътка - V / Sip × 100%

При нормални условия стойността на реабсорбция е 98-99%. За да се оцени функцията на проксималните тубули, стойността на максималната реабсорбция на глюкоза (Tmg) се определя чрез увеличаване на нейната концентрация в кръвната плазма до граница, която значително надвишава прага. Tmg \u003d Sip × Pg - Ug × V , където Sip - GFR; Рg - концентрация на глюкоза в кръвта; Ug - концентрация на глюкоза в урината; V е количеството отделена урина за 1 мин. Средната стойност на Tmg при мъжете е 34,7 mmol / L. След 40-годишна възраст Tmg намалява със 7% за всеки 10 години от живота.

Подробности

Реабсорбцията е транспорт на вещества от лумена на бъбречните каналчета в кръвтапротичаща през периберуларните капиляри. Реабсорбира се 65% от обема на първичната урина (около 120 l / ден. Беше 170 l, освободи се 1,5): вода, минерални соли, всички необходими органични компоненти (глюкоза, аминокиселини). Транспорт пасивен (осмоза, електрохимична градиентна дифузия) и активен (първично-активни и вторично-активни с участието на протеинови молекули носители). Транспортните системи са същите като в тънките черва.

Прагови вещества - обикновено напълно реабсорбирани (глюкоза, аминокиселини) и се екскретират с урината само ако концентрацията им в кръвната плазма надвишава прагова стойност (т. нар. „праг на екскреция“). За глюкозата прагът на екскреция е 10 mmol / l (с нормална концентрация на глюкоза в кръвта 4,4-6,6 mmol / l).

Безпраговите вещества винаги се екскретират, независимо от концентрацията им в кръвната плазма... Те не се реабсорбират или се реабсорбират частично, например урея и други метаболити.

Механизмът на работа на различни части на бъбречния филтър.

1. В проксималния канал започва процесът на концентрация на гломерулния филтрат и най-важният момент тук е активното усвояване на солите. С помощта на активен транспорт, около 67% Na + се реабсорбира от този участък на тубула. Почти пропорционално количество вода и някои други разтворени вещества, като хлорни йони, следват пасивно натриевите йони. По този начин, преди филтратът да достигне контура на Хенле, около 75% от веществата се реабсорбират от него. В резултат на това тръбната течност става изоосмотична по отношение на кръвната плазма и тъканните течности.

Проксималният канал е идеално подходящ за интензивно реабсорбция на сол и вода... Многобройни микровили на епитела образуват така наречената четка, която покрива вътрешната повърхност на лумена на бъбречните каналчета. При това разположение на абсорбиращата повърхност площта на клетъчната мембрана се увеличава значително и в резултат дифузията на сол и вода от лумена на тубула в епителните клетки се улеснява.

2. Спускащото се коляно на примката на Хенле и част от възходящото коляноразположени във вътрешния слой медула, се състоят от много тънки клетки, които нямат четка, а броят на митохондриите е малък. Морфологията на тънките области на нефрона показва липсата на активен транспорт на разтворените вещества през стената на тубула. В тази област на нефрона NaCl много слабо прониква в тръбната стена, уреята е малко по-добра и водата преминава без затруднения.

3. Стената на тънкия участък на възходящото коляно на примката на Хенле също неактивен по отношение на транспорта на сол. Въпреки това той има висока пропускливост за Na + и Cl-, но ниска пропускливост за урея и почти непропусклива за вода.

4. Дебел участък от възходящото коляно на примката на Henleразположен в медулата на бъбреците се различава от останалата част от посочената верига. Той активно пренася Na + и Cl- от лумена на контура в интерстициалното пространство. Този участък на нефрона, заедно с останалата част от възходящото коляно, е изключително водонепропусклив. Поради реабсорбцията на NaCl, течността навлиза в дисталния канал в известна степен хипоосмотична в сравнение с тъканната течност

5. Движение на водата през дисталната стена на тубула - процесът е сложен. Дисталният канал е от особено значение за транспорта на K +, H + и NH3 от тъканната течност в лумена на нефрона и за транспорта на Na +, Cl- и H2O от лумена на нефрона в тъканната течност. Тъй като солите се „изпомпват“ активно от лумена на каналчето, водата ги следва пасивно.

6. Колективен канал пропусклива за вода, което й позволява да премине от разредена урина в по-концентрирана тъканна течност на бъбречния мозък. Това е последният етап от образуването на хиперосмотична урина. Реабсорбцията на NaCl също се случва в канала, но поради активния трансфер на Na + през стената. Събирателният канал е непропусклив за соли, докато пропускливостта му се променя във вода. Важна характеристика на дисталния събирателен канал, разположен във вътрешната медула на бъбреците, е неговата висока пропускливост за урея.

Механизъм на реабсорбция на глюкоза.

Проксимално (1/3) реабсорбцията на глюкоза се извършва с помощта специални транспортьори на четката на границата на апикалната мембрана на епителните клетки... Тези транспортери транспортират глюкоза само ако едновременно се свързват и транспортират натрий. Пасивно движение на натрий по градиента на концентрацията в клетките води до транспорт през мембраната и транспортер с глюкоза.

За изпълнението на този процес е необходима ниска концентрация на натрий в епителната клетка, което създава градиент на концентрация между външната и вътреклетъчната среда, което се осигурява от енергийно зависима работа база мембрана натриева калиева помпа.

Този вид транспорт се нарича вторично активен или симптом, т.е. съвместен пасивен транспорт на едно вещество (глюкоза) поради активния транспорт на друго (натрий) с помощта на един носител. При излишък на глюкоза в първичната урина може да се получи пълно натоварване на всички молекули носители и глюкозата вече не може да се абсорбира в кръвта.

Тази ситуация се характеризира с концепцията „ максимален тръбен транспорт на материята»(Tm глюкоза), което отразява максималното натоварване на тръбни носители при определена концентрация на веществото в първичната урина и съответно в кръвта. Тази стойност варира от 303 mg / min при жените до 375 mg / min при мъжете. Стойността на максималния тръбен транспорт съответства на понятието "праг на бъбречната екскреция".

Бъбречен праг на елиминиране обадете се така концентрация на вещество в кръвта и съответно в първичната урина, при което вече не може да бъде напълно реабсорбирано в тубулите и се появява в крайната урина. Такива вещества, за които може да се намери прагът на екскреция, т.е. реабсорбирани при ниски концентрации в кръвта напълно, а при високи концентрации - не напълно, се наричат \u200b\u200bпрагови. Пример за това е глюкозата, която се абсорбира напълно от първичната урина при плазмени концентрации под 10 mmol / L, но се появява в крайната урина, т.е. не се реабсорбира напълно, когато съдържанието й в кръвната плазма е над 10 mmol / L. Следователно, за глюкоза прагът на екскреция е 10 mmol / l.

Механизми на секреция в бъбречния филтър.

Секрецията е транспорт на вещества от кръвтапротичаща през периберуларните капиляри в лумена на бъбречните каналчета. Транспортът е пасивен и активен. Отделят се йони Н +, К +, амоняк, органични киселини и основи (например чужди вещества, по-специално, лекарства: пеницилин и др.). Секрецията на органични киселини и основи се осъществява чрез вторичен активен натриево-зависим механизъм.

Секреция на калиеви йони.

Повечето от калиевите йони, които лесно се филтрират в гломерулите, са реабсорбира се от филтрат в проксималните тубули и бримки на Henle... Скоростта на активна реабсорбция в тубула и контура не намалява, дори когато концентрацията на К + в кръвта и филтрата значително се увеличава в отговор на прекомерната консумация на този йон от тялото.

Дисталните тубули и събирателните канали обаче са способни не само да реабсорбират, но и да секретират калиеви йони. Като секретират калий, тези структури са склонни да постигнат йонна хомеостаза в случай на необичайно голямо количество от този метал, попадащ в тялото. Транспортът на K +, очевидно, зависи от неговата постулация в тръбните клетки от тъканната течност, поради активността на обичайната Nar + - Ka + -помпа, с изтичането на K + от цитоплазмата в тръбната течност. Калият може просто да дифузира по електрохимичен градиент от клетките на бъбречните тубули в лумена, тъй като тръбната течност е електроотрицателна за цитоплазмата. Секрецията на К + по тези механизми се стимулира от адренокортикалния хормон алдостерон, който се освобождава в отговор на увеличаване на съдържанието на К + в кръвната плазма.

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

Повечето от молекулите се реабсорбират в проксималния нефрон. Тук почти напълно се усвояват аминокиселини, глюкоза, витамини, протеини, микроелементи, значително количество йони Na \u200b\u200b+, C1-, HCO3- и много други вещества.

Електролитите и водата се абсорбират в контура на Henle, дисталния канал и събирателните канали.

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

Вазопресин насърчава реабсорбцията на вода от дистални извити тубули и събирателни тръби.

С помощта на пасивен транспорт, водата, хлорът и уреята се реабсорбират.

Активен транспорт се нарича пренос на вещества срещу електрохимични и концентрационни градиенти. Освен това се прави разлика между първично-активен и вторично-активен транспорт. Основният активен транспорт се случва с изразходването на клетъчна енергия. Пример е трансферът на йони Na \u200b\u200b+ от ензима Na + / K + -ATPase, който използва енергията на АТФ. При вторично-активния транспорт преносът на материя се осъществява поради енергията на транспортиране на друго вещество. Механизмът на вторично-активния транспорт реабсорбира глюкоза и аминокиселини.

Стойността на максималния тръбен транспорт отговаря на старата концепция за „праг на бъбречната екскреция“. За глюкозата тази стойност е 10 mmol / L.

Веществата, чиято реабсорбция не зависи от концентрацията им в кръвната плазма, се наричат \u200b\u200bнепрагови. Те включват вещества, които или не се реабсорбират изобщо (инулин, манитол) или се реабсорбират малко и се екскретират с урината пропорционално на натрупването им в кръвта (сулфати).

Обикновено малко количество протеин попада във филтрата и се реабсорбира. Процесът на реабсорбция на протеини се осъществява чрез пиноцитоза. При попадане в клетката протеинът се хидролизира от ензимите на лизозомите 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 протеин в урината се нарича протеинурия. Протеинурия може да се появи и при физиологични условия, например след тежка мускулна работа. По принцип протеинурията се появява при патология с нефрит, нефропатии и миелом.

Уреята играе важна роля в механизмите на концентрация на урина, тя се филтрира свободно в гломерулите. В проксималните тубули част от уреята се реабсорбира пасивно поради градиента на концентрация, който възниква поради концентрацията на урина. Останалата част от карбамида достига до събирателните канали. В събирателните канали под въздействието на ADH водата се реабсорбира и концентрацията на урея се увеличава. ADH увеличава пропускливостта на стената за урея и той преминава в мозъчния мозък, създавайки тук около 50% от осмотичното налягане. От интерстициума по протежение на концентрационния градиент уреята се дифузира в контура на Henle и отново навлиза в дисталните каналчета и събирателни канали. По този начин възниква вътребъбречната циркулация на урея. В случай на водна диуреза, абсорбцията на вода в дисталния нефрон спира и се отделя повече урея. По този начин отделянето му зависи от отделянето на урина.

Реабсорбцията на слабите киселини и основи зависи от това дали са в йонизирана или нейонизирана форма. Слабите основи и киселини в йонизирано състояние не се реабсорбират и се екскретират с урината. Степента на основна йонизация се увеличава в кисела среда, така че те се екскретират с по-висока скорост в кисела урина, а слабите киселини, напротив, се екскретират по-бързо с алкална урина. Това е от голямо значение, тъй като много лекарствени вещества са слаби основи или слаби киселини. Следователно, в случай на отравяне ацетилсалицилова киселина или фенобарбитал (слаби киселини), е необходимо да се инжектират 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, киселинните продукти трябва да бъдат въведени в кръвния поток за подкисляване на урината.

Водата се реабсорбира във всички части на нефрона пасивно поради транспорта на осмотично активни вещества: глюкоза, аминокиселини, протеини, натрий, калий, калций, хлорни йони. С намаляване на реабсорбцията на осмотично активни вещества, реабсорбцията на вода също намалява. Наличието на глюкоза в крайната урина води до увеличаване на отделянето на урина (полиурия).

Основният йон, който осигурява пасивна абсорбция на вода, 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 бъбречния мозък, като по този начин концентрира урината.

Потокът на натрий от първичната урина през апикалната мембрана в тубуларната епителна клетка се осъществява пасивно според електрохимичните и концентрационни градиенти. Екскрецията на натрий от клетката през базолатералните мембрани се извършва активно, използвайки Na + / K + -ATPase. Тъй като енергията на клетъчния метаболизъм се изразходва за транспортиране на натрий, неговият транспорт е предимно активен. Транспортът на натрий в клетката може да се осъществи чрез различни механизми. Един от тях е обменът на Na + за H + (противотоков транспорт или антипорт). В този случай натриевият йон се транспортира вътре в клетката и водородният йон се извършва. Друг начин за пренасяне на натрий в клетката е с участието на аминокиселини, глюкоза. Това е така нареченият съвместен транспорт или симпорт. Част от реабсорбцията на натрий е свързана със секреция на калий.

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

От голямо значение в механизмите на реабсорбция на вода и натриеви йони, както и концентрацията на урината, е работата на така наречената ротационно-противотокова множителна система. След преминаване на проксималния сегмент на тубула, изотоничният филтрат в намален обем навлиза в цикъла на Henle. В този раздел интензивната реабсорбция на натрий не е придружена от реабсорбция на вода, тъй като стените на тази секция не са много пропускливи за вода дори под въздействието на ADH. В тази връзка разреждането на урината се случва в лумена на нефрона и концентрацията на натрий в интерстициума. Разредената урина в дисталните каналчета губи излишната течност, ставайки изотонична на плазмата. Намален обем изотонична урина навлиза в системата за събиране, която тече в медулата, чието високо осмотично налягане в интерстициума се дължи на повишената концентрация на натрий. В събирателните канали, под въздействието на ADH, обратната абсорбция на водата продължава в съответствие с градиента на концентрацията. Ваза правото, преминаващо в слоя на медулата, функционира като съдове за обмен на противотока, като натрий по пътя към папилите и го отдава, преди да се върне в кортикалния слой. По този начин се поддържа високо съдържание на натрий дълбоко в медулата, което осигурява резорбцията на водата от събирателната система и концентрацията на урината.

8606 0

Протеин

В процеса на гломерулна филтрация се образува почти без протеинова течност, но все пак малко количество различни протеини все още проникват през нефрона през филтриращата мембрана. Те се абсорбират от клетките на проксималния канал; 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 протеини се осъществява чрез процес, наречен пиноцитоза.

Увеличението на екскрецията на протеин чрез бъбреците може да се дължи на увеличаване на филтрирането на протеини в гломерулите, което надвишава способността на тубулите да го реабсорбират и нарушение на реабсорбцията на протеини. Съществуват отделни системи за реабсорбция на различни протеини, тъй като е открит Tm за хемоглобин, албумин. Протеинурията в клиниката може да бъде открита не само при патологични, но и при редица физиологични състояния - голямо физическо натоварване (маршируваща албуминурия), преход в изправено положение (ортостатична албуминурия), повишено венозно налягане и др.

Натрий и хлор

Натриевите и хлорните йони преобладават в извънклетъчната течност; те определят осмотичната концентрация на кръвната плазма; регулирането на обема на извънклетъчната течност зависи от тяхното отделяне или задържане от бъбреците. Тъй като съставът на ултрафилтрата е много близо до извънклетъчната течност, в първичната урина в най-голямото число съдържа натриеви и хлорни йони, чиято реабсорбция в моларни размери надвишава реабсорбцията на всички други филтрирани вещества, взети заедно.

Реабсорбцията на натрий и хлор в дисталния сегмент на нефрона и събирателните канали осигурява участие в осмотична хомеостаза. Също толкова важен е фактът, че натриевата транспортна система е свързана с трансмембранния транспорт на голяма група органични и неорганични вещества. IN последните години представите за механизмите на йонния транспорт от нефроновите клетки са се променили значително [Лебедев А. А., 1972; Наточин Ю. В., 1972; Фогел Х., Улрих К., 1978]. Ако по-рано само натриевият транспорт се считаше за активен, сега убедително е демонстрирана способността на клетките на един от нефронните отдели да транспортират активно хлорни йони; ... Концепцията за механизма на реабсорбция на течности в проксималните тубули се е променила драстично. По-долу е дадено обобщение на текущите данни за реабсорбцията на натрий и хлор в бъбречните тубули и регулирането на този процес.

В проксималния сегмент на нефрона, включително извитите и правоъгълни тубули, се абсорбира около 2/3 от филтрирания натрий и вода, но концентрацията на натрий в тръбната течност остава същата като в кръвната плазма. Особеността на проксималната реабсорбция е, че натрият и други реабсорбиращи се вещества се абсорбират с осмотично еквивалентен обем вода и съдържанието на тубула винаги остава изоосмотично за кръвната плазма. Това се дължи на високата водопропускливост на проксималната тубулна стена.

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

Оказа се, че междуклетъчните контакти в тази част на тубула са силно пропускливи за хлоридите. Тъй като тяхната концентрация в лумена е по-висока, отколкото в околотрубната течност и кръв, те се пасивно реабсорбират от тубула, влачейки натрий и вода със себе си. В правия участък на проксималните тубули реабсорбцията на натрий и хлорид продължава. В този раздел се извършва както активен транспорт на натрий, така и пасивна реабсорбция на хлориди и движение на част от натрий заедно с тях по междуклетъчните пространства, добре пропускливи за хлоридите.

Фигура: 1. Локализация на реабсорбцията и секрецията на електролити и неелектролити в нефрона. Стрелката, обърната от лумена на тубула, е реабсорбцията на веществото, в лумена на тубула е секрет.

Пропускливостта на стената на каналчето за йони и вода се определя от свойствата не само на клетъчните мембрани, но и от зоната на плътно свързване, където клетките са в контакт помежду си. И двата елемента се различават значително в различните части на нефрона. Чрез апикалната мембрана на клетката натрият навлиза в цитоплазмата пасивно по градиента на електрохимичния потенциал, тъй като вътрешната повърхност на клетката е електроотрицателна по отношение на тръбната течност.

Освен това натрият се придвижва през цитоплазмата към базалната и страничната част на клетката, където са разположени натриевите помпи. В тези клетки аденозин трифосфатазата (Na +, K + -ATPase), активирана от Na + и K + йони, е неразделна част от натриевата помпа. Този ензим, използвайки енергията на АТФ, осигурява пренасянето на натриеви йони от клетката и навлизането на калиеви йони в нея. Инхибитори на този ензим са сърдечните гликозиди (например уабаин, строфантин К и др.), Които напълно спират активната реабсорбция на натрий от клетките на проксималния канал.

Зоната на клетъчните контакти, която е силно пропусклива за някои йони и вода, е от първостепенно значение за функционалния капацитет на проксималния канал. През него се случва пасивно реабсорбция на хлориди и движение на вода по осмотичния градиент. Смята се, че скоростта на абсорбция на течности по междуклетъчните пространства се регулира под въздействието на такива физически сили като съотношението между нивото на хидростатично налягане в бъбречните артерии, вени и уретера, стойността на онкотичното налягане в перитубуларните капиляри и др. Пропускливостта на междуклетъчните пространства не е строго постоянна - тя може да се промени, когато редица физиологични състояния. Дори и малко увеличение на осмотичния градиент, причинено от урея, обратимо увеличава междуклетъчната пропускливост в бъбречните тубули.

В тънката низходяща част на веригата на Хенле не настъпва значителна реабсорбция на натрий и хлор. Характеристика на тази тубула, в сравнение с тънката и дебела възходяща част на контура на Хенле, е нейната висока пропускливост за вода. Тънката низходяща част на веригата се характеризира с ниска пропускливост за натрий, а възходящата, напротив, е висока. След като е преминал през тънкия участък на контура на Хенле, течността навлиза в дебелия възходящ участък на контура. Стената на тази тръба винаги има ниска водопропускливост. Особеността на клетките на тази тубула е, че в тях функционира хлорна помпа, която активно абсорбира хлора от лумена на тубула, натрият следва пасивно по градиента. Не е ясно дали в тази тубула се осъществява само пасивна реабсорбция на натрий или натриевата помпа също функционира частично.

От клинична гледна точка е важно откритието на хлорната помпа да съвпада с изясняването на механизма на действие на някои от най-ефективните съвременни диуретици. Оказа се, че само когато дебелата възходяща част на контура се въведе в лумена, фуроземидът и етакриновата киселина напълно инхибират реабсорбцията на хлор. Те се свързват с мембранните елементи на клетките от вътрешността на каналчето, предотвратяват потока на хлор в клетката и следователно са неефективни, когато се добавят към извънклетъчната течност (фиг. 2). Тези диуретици влизат в лумена на нефрона по време на филтрация и секреция в проксималния канал, с потока урина достигат до възходящата част на контура на Хенле, спират реабсорбцията на хлор и по този начин предотвратяват абсорбцията на натрий тук.

Фигура: 2. Схема за регулиране на транспорта на натрий и хлорид в бъбреците и механизма на действие на диуретиците [Natochin Yu. V., 1977]. Плътната стрелка показва активен транспорт, пунктираната - пасивна.

Дебелият възходящ участък на примката на Хенле преминава в права част на дисталния канал, достигайки макула денса, последван от дисталния извит тубул. Този участък на нефрона също не пропуска вода. Водещият механизъм на реабсорбция на сол в тази тубула е натриева помпа, която осигурява реабсорбция на натрий срещу висок електрохимичен градиент. Особеността на реабсорбцията на натрий в този раздел е, че въпреки че тук могат да се абсорбират само 10% от филтрирания натрий и скоростта на реабсорбция е по-малка, отколкото в проксималния канал, се създава по-голям градиент на концентрация, концентрацията на натрий и хлор в лумена може да намалее до 30-40 mmol л. За разлика от натрия, реабсорбцията на хлор е предимно пасивна.

Свързващият участък свързва дисталния сегмент на нефрона с началните участъци на събирателните канали. Тези каналчета, считани по-рано за пасивни проводници на урина към отделителната система, са най-важните структури на бъбреците, фино и точно реагиращи на действието на хормоните и приспособяващи бъбреците към нуждите на тялото. В тези тубули натриевата помпа служи като основа за реабсорбция; хлоридите се пасивно реабсорбират. Стената на каналчето 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 по-рано) действа ADH.

Транспортът на натрий в тези клетки се регулира от алдостерон. Промените в характера на йонния транспорт и по този начин свойствата на носителите и помпите се отразяват в особеностите на химическата структура на диуретиците, които са ефективни в този раздел на нефрона. Верошпирон, амилорид, триамтерен действат в тези тубули. Veroshpiron намалява реабсорбцията на натрий, конкурентно намалявайки ефекта на алдостерон. Амилоридът и триамтеренът имат напълно различен механизъм на действие. Тези лекарства действат само след като попаднат в лумена на нефрона. Те се свързват с онези химични компоненти на апикалната мембрана, които осигуряват навлизане на натрий в клетката; натрият не може да се реабсорбира и се екскретира с урината.

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

Клинична нефрология

изд. ЯЖТЕ. Тареева