Реабсорбция и секреция органических веществ
Глюкоза.В физиологических условиях в суточной моче содержится 0,06-0,83 ммоль/л глюкозы. Всего в течение суток фильтруется 1000 ммоль глюкозы. Следовательно, практически вся глюкоза, поступающая в ультрафильтрат, реабсорбируется. Транспорт глюкозы осуществляется с участием переносчиков (глют-2) с затратой энергии и потреблением кислорода. На щеточной кайме люминальной мембраны образуется временное соединение переносчика с глюкозой и [Na+]. По мере удаления от клубочка свойства переносчика меняются, и для обеспечения адекватной транспортной силы переносчик связывает одну молекулу глюкозы и два иона натрия.
Экскреция глюкозы с мочой начинается в том случае, если ее концентрация в плазме превышает реабсорбционную способность клеток почечных канальцев. Уровень глюкозы крови, при которомона появляется в моче, близок к 9,0-10,0 ммоль/л. Максимальное количество реабсорбируемой глюкозы при полной загрузке всех переносчиков у мужчин равен 375±80 мг/мин, у женщин – 303±55 мг/мин. Максимальная реабсорбция глюкозы из канальцевой жидкости в кровь зависит от числа переносчиков и скорости их оборота в мембране. В клинике определение реабсорбции глюкозы является важным показателем функционального состояния клеток проксимальных канальцев.
Повышение реабсорбции глюкозы наблюдается при акромегалии, после введения тироксина. При болезни Аддисона, сывороточной болезни, увеличении концентрации в фильтрате l-лизина и l-аланина транспорт глюкозы в почечных канальцах снижается.
Аминокислоты.В ультрафильтрате содержание аминокислот идентично их концентрации в плазме крови 2,5-3,5 ммоль/л. 99 % профильтровавшихся аминокислот реабсорбируется в проксимальных канальцах с участием переносчиков. Существует определенная специфичность транспортных систем для основных (цистин, лизин, аргинин, орнитин), кислых (глутаминовая, аспарагиновая), нейтральных (валин, лейцин, изолейцин и др.) аминокислот, иминокислот (пролин, оксипролин), глицина и β-аминокислот (β-аланин, β-аминоизомасляная кислота). В моче здорового человека аминокислоты содержатся в следовых количествах.
Аминоацидурияразвивается при повышении концентрации одной или нескольких аминокислот в плазме крови и, соответственно, в ультрафильтрате при поступлении в организм избытка этих аминокислот или нарушении их метаболизма. Аминокислоты начинают выделяться с мочой после полной загрузки системы переносчиков каждой аминокислоты. Поэтому аминоацидурия может проявляться экскрецией отдельных аминокислот. Нарушения транспорта аминокислот в почечных канальцах могут быть связаны с приобретенными или врожденными (цистинурия, глицинурия, иминоглицинурия, глюкоглицинурия и др.) дефектами транспортных систем. В этом случае потеря аминокислоты с мочой происходит и при нормальной концентрации ее в плазме крови.
При повреждении канальцевого эпителия люминальная мембрана становится проницаемой для аминокислот, и они могут попадать в первичную мочу из внеклеточной жидкости и цитоплазмы. Этот отток аминокислот в просвет канальца в определенной степени снижает эффективность реабсорбции аминокислот и обусловливает гипераминоацидурию.
Белок.В норме через почечный фильтр проникают низкомолекулярные белки, полипептиды, олигопептиды. Профильтровавшийся белок практически весь реабсорбируется в проксимальных канальцах путем пиноцитоза или в виде аминокислот и полипептидов после их расщепления протеазами щеточной каймы. Пиноцитозный пузырек в клетке почечного эпителия подвергается гидролизу под действием лизосомальных ферментов. Образующиеся при этом аминокислоты транспортируются в околоканальцевое пространство и всасываются в кровь. Низкомолекулярные белки, представляющие собой в основном ферменты и гормоны, свободно фильтруются и при нарушении канальцевой реабсорбции выделяются с мочой. Реабсорбция этих белков обеспечивает поддержание белкового спектра крови на оптимальном уровне. В клетках канальцев имеются специфические механизмы для раздельной реабсорбции различных белков (альбумина, гемоглобина и др.). В течение суток с мочой выделяется до 50 мг белка.
Почки благодаря своей метаболической функции играют существенную роль в поддержании организменного гомеостаза. В ультрафильтрат поступают биологически активные вещества белковой природы. В просвете проксимальных канальцев расщепляются брадикинин, ангиотензин-I-II. Вазопрессин, окситоцин, паратгормон инсулин, СТГ,пролактин, кальцитонин и другие расщепляются только в клетках эпителия почечных канальцев, что, вероятно, связано с наличием в их молекуле дисульфидных мостиков. В почках происходит деградация дигестивных пептидов (гастрин, секретин, холецистокинин, гастрин-ингибирующий полипептид, панкреатический полипептид, соматостатин). Значение функции почки по инактивации этих веществ заключается в повторном использовании аминокислот для синтеза и в постоянном освобождении от них крови, что обеспечивает тонкую регуляцию процессов в организме.
Гидролиз большинства пептидов происходит преимущественно в проксимальных канальцах. На щеточной кайме клеток почечного эпителия фиксированы ферменты, обладающие высокой γ-глутаминтранспептидазной, аминопептидазной, карбоксипептидазной активностью. Гидролиз линейных олигопептидов осуществляется этими пептидазами, после чего происходит реабсорбция и частичная экскреция образовавшихся фрагментов. Пептиды, имеющие более сложное строение, поступают в клетки почечного эпителия путем пиноцитоза и расщепляются лизосомальными ферментами. Интенсивность катаболизма белков в почке обратно пропорциональна их молекулярной массе и прямо пропорциональна скорости клубочковой фильтрации.
В щеточной кайме проксимальных канальцев функционирует особый механизм реабсорбции ди- и трипептидов, качественно отличающийся от всасывания аминокислот и глюкозы. Транспорт олигопептидов и ионов [Н+] через мембрану клеток почечного эпителия осуществляется специальным переносчиком по градиенту концентрации. Этот механизм обеспечивает задержку в организме малых пептидов и секрецию ионов [Н+]. Сходство с дипептидами по физико-химическим свойствам имеют аминоцефалоспорины, потому они реабсорбируются в почках с участием транспортных систем пептидов.
Появление умеренной протеинурии наблюдается при ряде физиологических состояний (охлаждение, эмоциональное напряжение, гиперкатехоламинемия, физическая нагрузка – «маршевая протеинурия», ортостатическая протеинурия). Протеинурия без патологических изменений в почках может развиваться при феохромоцитоме, гипертоническом кризе, застойной сердечной недостаточности, псориазе, лихорадке различного генеза. Отмечено, что у людей, особенно молодого возраста, с резко выраженным лордозом может наблюдаться транзиторная протеинурия, проявляющаяся при длительном стоянии.
Нарушения свойств ГБМ (повреждение крупномолекулярного белкового слоя ГБМ, снижение отрицательного заряда сиалогликопротеинов мембраны, изменение формы и размера пор мембраны) обусловливают развитие протеинурии.
Снижение метаболической функции почек при почечной недостаточности может сопровождаться гипергастринемией, гиперпаратиреоидизмом и т.п. По этой причине у больных, страдающих сахарным диабетом, осложненным диабетическим гломерулосклерозом, снижается потребность в инсулине. У больных с уремией резко изменяется гормональный фон, что проявляется клиническими симптомами, обусловленными повышенной активностью тех или иных гормонов и биологически активных веществ.
Органические кислоты и основания.В эпителиальных клетках проксимальных канальцев функционируют две независимые транспортные системы, обеспечивающие секрецию органических кислот и оснований (таблица 1).
Канальцевая секреция происходит в проксимальных канальцах активно с участием переносчиков, которые образуют с экскретируемыми веществами временную связь. Интенсивность секреции зависит от концентрации веществ в крови. При повышенном содержании органических кислот и оснований в канальцевом эпителии синтезируются de novo белки, являющиеся компонентами системы секреторного транспорта. Этот механизм обеспечивает быструю элиминацию токсичных для организма веществ.
Таблица 1
Органические кислоты и основания, секретируемые клетками почечного эпителия
| Органические кислоты | Органические основания |
| Желчные кислоты, щавелевая кислота, цАМФ | Адреналин, ацетилхолин, гистамин, серотонин, тиамин |
Экскреция с мочой кислот и оснований зависит от рН канальцевой жидкости. Закисление канальцевой жидкости сопровождается смещением равновесия между ионизированными и неионизированными кислотами в сторону неионизированных, для которых клеточная мембрана более проницаема. Благодаря этому из кислой мочи быстрее всасываются слабые кислоты, а сильные основания элиминируются с большой скоростью. В щелочной среде, наоборот, уменьшается диссоциация оснований, а слабых кислот – повышается. Например, никотин является слабым основанием, поэтому с кислой мочой (рН<5,0) его элиминация идет в 3-4 раза быстрее.
Процесс зависимости реабсорбции кислот и оснований от рН канальцевой жидкости называют «неионной диффузией». Он существенно влияет на процесс аммониогенеза, экскрецию лекарственных препаратов. Поэтому можно регулировать элиминацию этих веществ, смещая рН мочи в кислую или щелочную сторону.
В почках под действием многих факторов изменяется транспорт оксалатов, что может проявляться уролитиазом (образование камней). Оксалаты являются конечными продуктами метаболизма, также они образуются в кишечнике при расщеплении компонентов пищи. Из кишечного химуса в кровь всасывается 1-2 % оксалатов. В почках оксалаты полностью фильтруются, в проксимальных канальцах они реабсорбируются и секретируются.
Гипероксалурия развивается при повышенной реабсорбции оксалатов в кишечнике (избыточное поступление с пищей, воспалительные заболевания кишечника – болезнь Крона, язвенный колит, кишечные анастомозы) и при увеличении образования эндогенного оксалата (избыток аскорбиновой кислоты, дефицит витамина B6, избыток этиленгликоля), при первичной гипероксалурии.