Физиология почек (стр. 20 )

где Р — гидростатическое давление, П — онкотическое давление, а Ш и РС обо­значают интерстициалъное пространство и перитубулярный капилляр. Мы уже вторично обращаемся к рассмотрению капиллярного кровотока в почке, впервые мы затронули этот вопрос при обсуждении клубочковой фильтрации в главе 2.

Результирующее фильтрационное давление для движения жидкости из ин-терстициального пространства в перитубулярные капилляры описывается следу­ющим уравнением:

90

Основные механизмы канальцевой реабсорбции и секреции

Принципы похожи, но локализация разная. Клубочковое кровообращение явля­ется вектором баланса сил между клубочковыми капиллярами и капсулой Боуме-на, а перитубулярные силы действуют между интерстициальным пространством и перитубулярными капиллярами. Эти силы обозначаются условными числами в табл. 4-1; эти числа не очень важны для запоминания (действительно, истинные величины не известны для почки человека), они даны только для иллюстрации некоторых основных принципов.

Результирующее фильтрационное давление через стенку перитубулярных ка­пилляров всегда способствует движению веществ в просвет капилляров. Два главных момента, описанные в главе 2, способствуют этому: (1) гидростатическое давление в перитубулярных капиллярах, как правило, небольшое (около 20 мм рт. ст.), поскольку кровь, поступающая в перитубулярные капилляры, уже пре­одолела афферентные артериолы, клубочки и эфферентные артериолы; (2) онко-тическое давление плазмы, поступающей в перитубулярные капилляры, выше, чем в плазме артериальной крови, поскольку белки плазмы более концентриро­ванны в результате прохождения безбелкового фильтрата во время фильтрации жидкости через гломерулярные капилляры. Начальное онкотическое давление в этих капиллярах является таким, как онкотическое давление в конечном участке клубочковых капилляров. Насколько данное онкотическое давление выше соот­ветствующего показателя плазмы артериальной крови, определяется по фильтра­ционной фракции — чем больше фильтрационная фракция, тем выше концентра­ция белка и больше онкотическое давление.

Максимальный канальцевый транспорт

У многих систем активной реабсорбции в канальце почки существует предел, называемый максимальным канальцевым транспортом (Гт). Его значение харак-

теризует то количество вещества, которое они могут транспортировать в единицу времени, поскольку это зависит от насыщения данным веществом мембранных белков, ответственных за транспорт. Хорошим примером является вторично ак­тивный транспорт глюкозы в проксимальном канальце. В норме человек не экс-кретирует глюкозу с мочой, поскольку вся профильтровавшаяся глюкоза реаб-сорбируется, однако и у абсолютно здорового человека возможна экскреция глю­козы с мочой при введении ему глюкозы внутривенно в больших количествах (табл. 4-2).

Когда будете рассматривать табл. 4-2, обратите внимание на следующий факт: при удвоении количества глюкозы в крови и, следовательно, увеличении вдвое ее концентрации в плазме, моча по-прежнему остается свободной от глюко­зы, демонстрируя тем самым, что Тт для реабсорбции глюкозы не был в этом слу­чае достигнут. Если же глюкоза плазмы и фильтруемое ее количество продолжа­ют увеличиваться, то в конечном итоге глюкоза появится в моче, так как вся про­фильтровавшаяся глюкоза не может быть реабсорбирована. Когда достигнут Тт глюкозы, который у человека равен 375 мг/мин, любое дальнейшее увеличение содержания глюкозы в плазме сопровождается равным ему увеличением количе­ства экскретируемой глюкозы. Канальцы в этой ситуации реабсорбируют всю профильтровавшуюся глюкозу в пределах Тт а любое фильтруемое сверх этого количество глюкозы уже не может быть реабсорбировано и появляется в моче. Аналогичная картина наблюдается у больных сахарным диабетом: вследствие де­фицита инсулина, концентрация глюкозы в крови больного может достичь до­вольно значительной величины, и, когда фильтруемая нагрузка глюкозы превы­шает Тт глюкоза появляется в моче. При этом не отмечается никаких нарушений в механизме канальцевого транспорта глюкозы — он просто не способен реабсор-бировать избыточное количество профильтровавшейся глюкозы.

Чтобы еще более усложнить задачу, давайте рассмотрим ситуацию с внутри­венным введением глюкозы в организм. Дополнительная информация получена для периода времени от 60-й до 100-й минуты (ее нет в табл. 4-2). Приведем эти данные в таблице на стр. 92.

92

Основные I

1рнбсорбции и секреции

Теперь мы видим, что глюкоза начала экскретироваться в мочу еще до того, как истинная величина Тт = 375 мг/мин была достигнута. Концентрация глюкозы в плазме, при которой глюкоза попадает в мочу, называется почечным порогом реабсорбции глюкозы. Появление глюкозы в моче до того, как достигнута вели­чина Тт обозначается как расщепление. Обычно расщепление объясняют следую­щим образом: не у всех нефронов одинаковая величина Тш глюкозы, поэтому не­которые из них могут быть насыщены глюкозой в момент, когда другие (нефро-ны) еще не достигли своего значения Тт.

Уровень глюкозы в плазме у здорового человека никогда не достигает уровня, при котором тлюкоза экскретируется с мочой, поскольку Тя глюкозы гораздо вы­ше, чем требуется при обычной физиологической нагрузке. Исключение состав­ляют субъекты, получающие глюкозу внутривенно. Выявленная взаимосвязь между Тт и фильтруемым количеством (глюкозы) является справедливой и для многих других органических питательных веществ, поэтому фильтруемые коли­чества всех этих веществ в норме полностью реабсорбируются и не попадают в мочу. Для таких веществ, как вещество 2 (из примера, приведенного выше, см. рис. 1-9), почки словно и не существуют, поскольку в норме они не удаляют та­кое вещество из организма. Из этого следует, что почки не помогают регулиро­вать концентрацию в плазме такого рода веществ. Более того, почки просто под­держивают сложившуюся концентрацию в плазме, которая является вектором гормональной регуляции метаболизма питательных веществ. Скорость же реаб­сорбции для воды и многих ионов хотя и довольно высока, но поддается регуля­ции, поэтому почки могут изменять количество веществ, которые реабсорбируют­ся и, следовательно, экскретируются.

Механизмы транспорта, участвующие в канальцевой секреции

В ходе канальцевой секреции вещества транспортируются через канальцевый эпителий в просвет (канальца), т. е. в направлении, противоположном процессу канальцевой реабсорбции, и тем самым создают второй путь поступления ве­ществ в просвет канальца (первым путем мы называем клубочковую фильтра­цию). Термин «канальцевая секреция» показывает только направление транспор­та; специфические механизмы мембранного транспорта, посредством которых осуществляется канальцевая секреция, остаются теми же, что описаны в первом разделе этой главы.

Секреторный процесс для любого данного вещества начинается с его диффу­зии из перитубулярных капилляров в интерстициальную жидкость, откуда веще­ство движется в просвет канальца, пересекая или плотное соединение — парацел-

Двунаправленный транспорт

93

люлярный путь — или, в ином варианте, базолатеральную или люминальную мембрану клетки — трансцеллюлярный путь.

Пассивная секреция — парацеллюлярная или трансцеллюлярная — может осуществляться посредством диффузии при наличии благоприятного электрохи­мического градиента для веществ между интерстициальной жидкостью и просве­том канальца, если плазматические мембраны и/или плотные соединения прони­цаемы для этих веществ.

При активной секреции, которая всегда является трансцеллюлярной, условия те же, что и при активной реабсорбции, только направление движения обратное: (1) различия транспортных характеристик двух мембран и (2) поступление энер­гии в одной из них. В большинстве случаев (см. рис. 4-4) секретируемое вещест­во активно переносится через базолатеральную мембрану посредством первично или вторично активного процесса, возникающая в результате высокая концентра­ция вещества внутри клетки является причиной его движения по градиенту через люминальную мембрану или по каналам посредством облегченной диффузии. В других случаях активный этап осуществляется в люминальной мембране, а движение по градиенту — через базолатеральную мембрану.

Поскольку первым этапом канальцевой секреции вещества является его диф­фузия из перитубулярных капилляров в интерстициальную' жидкость, можно предпрложить< что вещества, прочно связанные с белками плазмы, не могут уча­ствовать в канальцевой секреции. Однако это не обязательно. Всегда есть некото­рое количество свободных молекул вещества, которые находятся в равновесии с теми молекулами, что связаны с белками, но поскольку свободные молекулы диффундируют из капилляров, то связанные отрываются от белков плазмы, что­бы занять их место. Этот процесс происходит достаточно быстро, так что в тех случаях, когда активная секреторная система взаимодействует с веществами, свя­занными с белками, почти все количество вещества, первоначально связанное с белком, может подвергаться секреции, часто в процессе однократного прохожде­ния крови через почки.

К наиболее важным секреторным процессам относится секреция ионов калия и водорода. Об этих процессах речь пойдет соответственно в 8 и 9 главах. (Для лучшего усвоения материала вернитесь к рис. 4-2 и включите калиевый канал в люминальную мембрану так, чтобы часть калия, пересекающего базолатеральную мембрану с помощью Ма, К-АТФазы, смогла диффундировать через люминаль­ную мембрану; устранив преграду, данная клетка теперь не только активно реаб-сорбирует натрий, но и активно секретирует калий.)