Реабсорбция в почечных канальцах

Все ценные, необходимые вещества реабсорбируются в почечных канальцах. Так, на­трий реабсорбируется на 99%, калий — на 90%, кальций — на 99%, магний — на 94%, хлор — на 99%, бикарбонаты — на 99%, фосфаты — на 90%, сульфаты — на 69%, глюкоза (если ее содержание не превышает норму) — на 100%, аминокислоты — на 90%, вода — на 99%, мочевина — на 53%. В итоге, объем конечной мочи достигает 1,0— 1,5 л в сутки. Основная масса молекул реабсорбируется в проксимальном извитом канальце, и меньше — в петле Генле, в дистальном извитом канальце и собирательных трубках. Реабсорбция веществ осу­ществляется с участием различных механизмов, главным из которых является активный транспорт (первично-активный, вторично-активный, эндоцитоз). Поэтому при нарушении энергообразования реабсорбция многих веществ снижается, что приводит к увеличению диуре­за. Если мощность системы реабсорбции недостаточна для полного реабсорбирования вещест­ва, то тогда это вещество появляется в конечной моче, а вместе с ним — дополнительная пор­ция воды, и таким образом возникает полиурия, или повышение диуреза. В частности, это на­блюдается при повышении уровня глюкозы в крови, в результате чего возникает сахарный диа­бет, или сахарное мочеизнурение.

Реабсорбцняглюкозы. Осуществляется за счет вторично-активного транспорта: на апи­кальной поверхности мембраны имеется переносчик, который обладает большим сродст­вом к глюкозе и ионам натрия. Когда глюкоза и натрий оккупируют этот переносчик, то в силу градиента концентрации для ионов натрия переносчик вместе с глюкозой и натрием пересекает плазматическую мембрану и входит внутрь клетки, где комплекс распадается на составные компоненты. Благодаря этому внутри почечного эпителия создается высокая концентрация глюкозы (больше, чем в плазме, т. е. выше 3,5 ммоль/л), поэтому в дальней­шем по градиенту концентрации глюкоза покидает почечный эпителий, переходит в интер-стиций (с участием переносчика за счет облегченной диффузии), а далее — уходит в крово­ток. За 1 минуту почки мужчин могут реабсорбировать не более 375 мг глюкозы, а почки

Рис. 100. Состав мочи.

Процессы, происходящие в канальцах при прохождении по ним различных компонентов мочи.

376

женщин — около 300 мг. Поэтому, при повышении концентрации глюкозы в крови, напри­мер, в 3 раза по сравнению с нормой (в норме — 5,5 ммоль/л или 1,2 мг/мл, в данном приме­ре — 16,5 ммоль/л или 3,6 мг/мл) при нормальном объеме фильтрации, равном 120 мл/мин, в фильтрат за 1 минуту будет проходить 120 х 3,6 мг/мл = 432 мг глюкозы в 1 минуту. Так как мощность системы транспорта глюкозы ограничена, то у мужчины в мочу будет пере­ходить 432 - 375 = 57 мг/минуту, а у женщин — 432 - 300 =132 мг/минуту глюкозы.

Таким образом, в норме глюкоза практически отсутствует в моче (за сутки ее теряется не более 130 мг), а при гипергликемии возникает глюкозурия.

Еще раз следует подчеркнуть, что транспорт глюкозы — процесс активный, энергия на транспорт глюкозы используется на создание натриевого градиента, т. е. для работы натри­евого (натрий-калиевого, натрий-водородного) насоса.

Реабсорбция аминокислот. 90% аминокислот реабсорбируется в канальцах почки. Этот процесс осуществляется с помощью вторично-активного транспорта (энергия — в резуль­тате работы натриевого насоса), в котором имеется, вероятно, 4 различных транспортных системы для переноса аминокислот (см. подробнее «Пищеварение, всасывание аминокис­лот»): 1) для переноса нейтральных аминокислот — валина, фенилаланина, аланина; 2) для переноса основных аминокислот — аргинина, цистина, лизина, орнитина; 3) для реабсорб-ции иминокислот (пролила, гидроксипролина) и глицина; 4) для переноса дикарбоновых

Рис. 101. Процессы реабсорбции и секреции в эпителии извитых канальцев.

1 — реабсорбция Na по градиенту (апикальная часть) и активный перенос (базапьная часть); 2 — сопряженная реабсорбция ионов Na и секреция К под влиянием альдостерона; 3 — перенос Н₂О под влиянием АДГ; 4 — сопряженный перенос Na и глюкозы; 5 — сопряженная реабсорбция Na и секреция Н-ионов.

377

кислот — глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты. Генетические дефекты приводят к тому, что соответствующие аминокислоты не реабсорбируются (и не всасываются в ки­шечнике). Например, при болезни Хартнупа нарушена реабсорбция валила, фенилаланина, аланина, а при синдроме Фанкони нарушен транспорт глутаминовой и аспарагиновой кислот.

Реабсорбция белков. В норме небольшое количество белка (не более 30 мг в минуту) попадает в фильтрат и реабсорбируется. За сутки фильтруется и реабсорбируется 1,8— 18 г белка, а с конечной мочой уходит не более 20—75 мг белка в сутки.

Процесс реабсорбции белка осуществляется с помощью пиноцитоза (эндоцитоза) — эпителий почечного канальца активно захватывает белок, образуя вокруг него пиноцитоз-ный пузырек. Войдя в клетку, белок подвергается гидролизу со стороны ферментов лизо-сом и превращается в аминокислоты, которые выходят в интерстиций и попадают в конеч­ном итоге в кровь. Процесс пиноцитоза (эндоцитоза) активный, требует затраты энергии, которая освобождается при гидролизе АТФ. За 1 минуту с помощью пиноцитоза реабсорби­руется не более 30 мг белка. Поэтому при повышенной фильтрации белка он появляется я конечной моче. Протеинурия считается слабой, если за сутки теряется с мочой до 0,5 г белка, умеренной — при потере до 4 г белка, и тяжелой ■— когда потери превышают 4 г в сутки. В клинике наблюдались случаи потери белка, превышающие 50 г в сутки.

В физиологических условиях тоже возможна протеинурия. Например, после тяжелой мышечной работы (маршевая альбуминурия), при переходе из горизонтального в верти­кальное положение (ортостатическая альбуминурия), при повышении венозного давления. При патологии — это имеет место при нефритах, нефропатиях, а также при гиперпротеине-мии, например, при миеломной болезни появляется в моче белок Бенс-Джонсона.

Реабсорбция жиров. Вероятно, в силу хорошей жирорастворимости жирные кислоты, триглицериды, фосфолипиды хорошо реабсорбируются.

Реабсорбция слабых органических кислот и оснований. Многие лекарственные вещества представляют собой либо слабые основания, либо слабые кислоты. Поэтому вопрос о реаб­сорбции слабых оснований и кислот представляет определенный интерес. Установлено, что в ионизированном состоянии слабые основания и слабые кислоты плохо проходят через почечный эпителий, поэтому они не реабсорбируются и выводятся с мочой. Недиссоцииро-ванные кислоты и основания в силу концентрирования мочи могут по градиенту концентра­ции переходить в кровь, т. е. реабсорбироваться. Бели моча щелочная, то слабые кислоты ионизируются и поэтому не ^абсорбируются. Вот почему при отравлении фенобарбита­лом или ацетилсалициловой кислотой (слабыми кислотами) для их быстрого выведения из организма необходимо введение щелочных растворов, например, бикарбоната натрия, что­бы мочу сделать щелочной и перевести кислоты в ионизированное состояние, чтобы спо­собствовать их выделению:

Для слабых щелочей недиссоциируемость возникает в кислой среде, поэтому для усиле­ния выделения щелочей требуется вводить в кровь кислые продукты (закислять мочу).

Реабсорбция мочевины. Мочевине принадлежит важная роль в функции почки, в частно­сти, в механизмах концентрирования мочи.

Мочевина хорошо фильтруется. Когда моча идет по проксимальному канальцу, то она концентрируется за счет всасывания веществ и концентрация мочевины возрастает, поэто­му по градиенту концентрации мочевина частично уходит через эпителий в кровь. Но ско­рость этого процесса невысокая, и поэтому лишь часть мочевины реабсорбируется. Ос­тальная часть мочевины проходит в составе первичной мочи до собирательных трубок. При концентрировании мочи в собирательных трубках возрастает концентрация мочевины, и она устремляется в интерстиций, создавая здесь примерно 50% осмотического давления. Этот переход во многом зависит от антидиуретического гормона. Из интерстиция в силу градиента концентрации мочевина вновь попадает в восходящую часть петли Генле, и, та­ким образом, совершается так называемый внутрилочечный круговорот мочевины. Следу­ет все-таки подчеркнуть, что организм избавляется от избытка мочевины, так как часть ее покидает почки с мочой.

Реабсорбция бикарбонатов. Бикарбонаты хорошо фильтруются и их концентрация в филь­трате составляет 25—28 ммоль/л. Если бы они не реабсорбировались, то организм ежесу­точно терял бы огромное количество бикарбонатов — основного компонента бикарбонат-ного буфера крови, и потому имел бы место ацидоз. Но в почках предусмотрен механизм реабсорбции бикарбонатов — он сопряжен с процессами регуляции кислотно-щелочного равновесия и потому будет рассмотрен подробнее ниже.

Реабсорбция натрия. Основная часть ионов натрия (до 65%) реабсорбируется в прокси­мальных канальцах, 25% — в петле Гелле (восходящая часть), 9% — в дистальных канальцах нефрона и около 1% — в собирательных трубках. Благодаря этому почки почти 99% фильтру­емого натрия возвращают назад. Натрий является ценным ионом — его реабсорбция важна не только для сбережения этого иона, но и для транспорта глюкозы, аминокислот.

Предполагается как миниум 3 механизма активного транспорта натрия; натрий-калие­вый насос, натриевый насос и натрий-водородный насос. Натрий-калиевый насос работает по принципу обмена ионов натрия на ионы калия. Расположен он на базальной части эпите­лия почечного канальца, в результате его активности ионы натрия выносятся из эпителия и в них создается пониженная концентрация натрия, поэтому натрий из просвета канальцев по градиенту концентрации (как правило, вместе с глюкозой или аминокислотой) входит в клетку, а потом из нее выносится в интерстиций и кровь. В обмен на натрий из крови выно­сится (секретируется) калий. Таким образом, реабсорбция натрия частично связана с секре­цией калия. Полагают, что около 40% натрия переносится за счет работы калий-натриевого насоса. Этот насос чувствителен к строфантину К (блокатор насоса) и регулируется альдо-стероном: под влиянием этого гормона увеличивается синтез белков — компонентов насо­са и возрастает мощность реабсорбции натрия. Полагают, что натрийуретический гормон (атриопептин) угнетает работу этого насоса.

Натрий-водородный насос работает по типу выноса из клетки избыточного содержания ионов водорода, в результате чего в клетку вносится ион натрия.

Натриевый насос изолированно, независимо от ионов калия, совершает выброс на­трия из эпителиальной клетки в интерстиций, откуда натрий поступает в кровь. По мнению Р. Шмидта и Т. Тевса (1996), часть натрия поступает в интерстиций пассивно — вместе с растворителем, который идет из просвета канальца в интерстиций, где создается за счет натрия высокое осмотическое давление.

Помимо участия натрия в транспорте аминокислот и глюкозы, он играет исключитель­но важную роль (вместе с ионами хлора) в создании осмотически активной среды в интер­стиций мозгового слоя почки, через которую проходят петли Генле и собирательные труб­ки. Благодаря этому в почках возможен механизм концентрирования мочи.

Реабсорбция калия. Калий хорошо фильтруется. Если бы не было механизма его реаб­сорбции, то весь калий уходил бы из организма. Почти 90% профильтровавшегося калия реабсорбируется в проксимальном канальце нефрона, 10% — проходит в дистальные части (возможно, эти 10% — результат секреции). Если уровень калия в крови низкий, то в дис­тальных участках нефрона эти 10% полностью реабсорбируются, если же уровень калия выше нормы (больше 4,5 ммоль/л), то эти 10% могут покинуть почку с мочой.

Реабсорбция калия осуществляется, вероятно, с участием калиевого насоса. Предпола­гается, что такой насос расположен на апикальной части эпителия почечного канальца. Секреция калия осуществляется за счет работы калий-натриевого насоса, расположенного на базальной части эпителиальной клетки.

Альдостерон за счет активации калий-натриевого насоса увеличивает секрецию калия. Инсулин, наоборот, способствует реабсорбции калия.

Реабсорбцня кальция. В проксимальном канальце реабсорбируется около 63% всего профильтровавшегося кальция, в петле Генле — 23%, около 11% — в дистальном извитом канальце, 2,8% — в собирательных трубках и лишь 0,2% кальция экскретируется с мочой. Реабсорбция кальция усиливается паратгормоном и тормозится тирокальцитонином.

Реабсорбция воды. Вода реабсорбируется пассивно за счет транспорта осмотически ак­тивных веществ: например, при транспорте глюкозы, аминокислот, белков, ионов, в том числе натрия, калия, кальция, хлора. Огромную роль играет осмос: в интерстиции создают­ся участки высокой осмотической активности, и вода из просвета канальцев устремляется в интерстиции. Основная часть воды реабсорбируется в проксимальных канальцах и в нисхо­дящей части петли Генле, много воды реабсорбируется в собирательных трубках, где этот процесс зависит от двух факторов: а) от осмотического давления в интерстиции и 2) от уровня в крови АДГ и числа рецепторов к АДГ в эпителии собирательных трубок. Бели АДГ не продуцируется или секретируется мало, то за сутки потеря воды с мочой может достичь 25 литров. Этот пример показывает мощность реабсорбции воды в собирательных трубках.

При снижении реабсорбции осмотически активных веществ уменьшается и реабсорб­ция воды, например, при наличии в конечной моче глюкозы вместе с ней уходит и вода. Среди фармакологических средств, предназначенных для повышения суточного диуреза, имеются осмотически активные вещества, например, маннит, мочевина. При отеке мозга, легких внутривенно вводится маннит, вещество, которое фильтруется, но не реабсорбиру­ется, поэтому вместе с ним из организма уходит вода.

СЕКРЕЦИЯ В ПОЧКАХ

Она осуществляется за счет работы специальных механизмов, которые позволяют поч­кам избирательно освобождать кровь от содержащихся в ней ненужных организму веществ. Механизм секреции заключается в том, что секретируемое вещество покидает кровь и идет в интерстиции: здесь, за счет активного транспорта, создается низкая концентрация этого вещества и с помощью этого же механизма секретируемое вещество вводится в эпителий канальца, откуда по градиенту концентрации вещество идёт в первичную мочу, т. е. в про­свет канальца. Подобный механизм существует для парааминогиппуровой кислоты (ПАТ). Благодаря этому транспорту удается (вместе с фильтрацией) очищать кровь от параамино­гиппуровой кислоты при однократном ее прохождении через почки, что используется на практике с целью определения величины коркового плазмотока (см. выше). С помощью секреции организм освобождается от слабых кислот и оснований, красителей, лекарствен­ных веществ. Очевидно, подобно иммунологической защите, в процессе эволюции были наработаны такие транспортные частицы, которые «тропны» к чужеродным веществам, способствуя их выведению из организма. Секреция — это активный процесс, требующий затраты энергии.