Физиология почек (стр. 22 )

Существуют два основных способа преподнесения материала при преподава­нии физиологии почек. Один заключается в фокусировании внимания на каждом отдельном канальцевом сегменте по очереди и комплексном описании всех тех действий, которые в нем происходят; такой подход дает студенту комплексное по­нимание функционирования каждого сегмента канальца. Другой подход, которо­му мы следуем, предполагает концентрирование внимания на судьбе отдельных веществ, перемещающихся вдоль нефрона. При таком подходе в главе 6 вы узнае­те, что происходит с натрием при прохождении его через различные сегменты канальца, в. главе 8 вы узнаете, что происходит с калием и т. д. Чтобы картина, представляемая в данном пособии, была бы целостной, дополнение А содержит полную информацию о реабсорбционной и секреторной деятельности, осуществ­ляемой отдельными сегментами канальца, что уже было изложено в прочих гла­вах. Этот итоговый материал содержит только те данные, которые уже встреча-

4 Зак.600

98

Основные

Ьрввбсорбции и секреции

лись в тексте, поэтому он является прекрасным материалом, позволяющим закрепить пройденный материал.

Вопросы для изучения: 26, 27.

Примечания

1 Для описания переносчиков, участвующих в рабовесшврввшввнх систем, используют несколько комбинаций различных терминов. В одной сягжвв* (врт I и» денной в данной книге) используются термины котранспортер я 1фашвявввввшввввмр (антипорт). В дру­гой системе терминов симпорт заменяет термин котравквввжвхкрмвш антипорт исполь­зуют вместо термина противотранспортер. Последний ввввявт «яввтологически включа­ет переносчик, который опосредует облегченную двффзовт в* обусловленную движени­ем другого вещества, и называет его юнипорт.

г)

2 Точное происхождение мембранного потенциала в тот* может быть многофактор­ным. Достаточно сказать, что ионная диффузия так же, как • затраченные переносчики, вносит свой вклад в его создание (см. Ра1тег, Заскш).

о

3 Например, в процессе диффузии участвуют такие вещвощ, свк глюкоза, которая ре-абсорбируется в большей пропорции, чем вода. Концентрами этих веществ становится выше в интерстициальной жидкости, чем в плазме пернпгё*жврвых капилляров, и это вы­зывает диффузию в капилляры.

4 Для ионов активный транспорт может создавать не только противоположный по вели­чине концентрационный градиент, но еще и противоположную разность электрических потенциалов. Таким образом, активная реабсорбция натрия обусловливает отрицатель­ный, относительно интерстициальной жидкости, потенциал в просвете канальца, создавая тем самым электрическую силу, благоприятствующую пассивной обратной утечке ве­ществ в просвет канальца.

Глава 5

Выделение почкам органических веществ

Цели

Студент понимает процесс выделения почками определенных ор­ганических веществ, если он:

1  Может назвать основные характеристики систем проксималь­
ного канальца, активно реабсорбирующих органические пита­
тельные вещества.

2  Может описать выделение почками белков и небольших пеп­
тидов.

3  Может описать выделение почками мочевины.

4  Может описать активную проксимальную систему секреции
органических анионов.

5  Может описать выделение почками уратов.

6  Может описать активную проксимальную систему секреции
органических катионов.

7  Может в общих чертах обрисовать выделение почками слабых
кислот и оснований, а также определить роль клубочковой
фильтрации, активной проксимальной секреции и пассивного
перемещения вещества, вторичного по отношению к реаб-
сорбции воды или изменениям рН; поданным значениям рН в
просвете канальца способен рассчитать изменения в транска-
нальцевом переносе вещества с конкретным значением рК.

Последующие главы этой книги будут посвящены почти исключительно рассмот­рению процесса выделения почками неорганических веществ, поскольку гомео-статическая регуляция их экскреции является основной физиологической ролью почек. Другой важнейшей функцией почек, о которой шла речь в главе 1, являет­ся экскреция органических конечных продуктов обмена веществ, чужеродных хи-

4*

100

I органических веществ

мических веществ и их метаболитов. Процессы реабсорбцни необходимы для то­го, чтобы предотвратить значительную экскрецию профильтровавшихся пита­тельных веществ. Мы не ставим перед собой задачу в данной книге рассмотреть пути транспорта всех органических веществ, экскретмруемьп почками, но в дан­ной главе будут рассмотрены в общих чертах некоторые из них.

Активная проксимальная реабсорбция

органических питательных веществ:

глюкозы, аминокислоты и пр.

Проксимальный каналец является основной частью нефрона, где реабсорби-руется большое число органических питательных веществ, которые фильтруются каждый день в почечном тельце. Это — глюкоза, аминокислоты, ацетат, метаболи­ты цикла Кребса, некоторые водорастворимые витамины, лактат, ацетоацетат, (3-гидроксибутират и др. Особенности реабсорбции глюкозы, описанные в приме­рах, приведенных в главе 4 (см. рис. 4-3), типичны для транспортных процессов большинства названных веществ.

1.  Реабсорбция растворенных веществ часто осуществляется против электро­
химического градиента. Действительно, концентрация вещества в просвете
канальца во многих случаях уменьшается практически до нуля, т. е. реаб­
сорбция может быть практически полной1.

2.  Движение против градиента осуществляется через люминальную мембрану,
как правило, посредством котранспорта с натрием2.

3.  Г„8 (Тт — максимальный транспорт) обычно выше того значения, которое
характерно для нормальной фильтрации веществ. Соответственно почки
предохраняют организм от потери веществ, но не могут обеспечить сохране­
ние их стабильных концентраций в плазме. На приведенном ранее примере
мы видели, что концентрация глюкозы в плазме у больных сахарным диабе­
том может увеличиться столь сильно при наличии патологии, что фильтруе­
мое количество вещества превышает Тт для реабсорбции глюкозы и значи­
тельное количество теряется с мочой. Это прекрасно видно на примере аце-
тоацетата и р-гидроксибутирата у больных с тяжелым сахарным диабетом.

4.  Транспортные процессы специфичны. Это означает, что существуют различ­
ные мембранные переносчики веществ. Но, безусловно, нет для каждого ве­
щества своего переносчика, так как близкие (по химической структуре) два
или более вещества могут использовать один и тот же переносчик. Перенос­
чики аминокислот, например, отличаются от переносчиков глюкозы и дру­
гих моносахаров, но нет 20 отдельных переносчиков, по одному для каждой
аминокислоты. Скорее всего существует один переносчик для аргинина,
лизина и орнитина, другой переносчик транспортирует глютамат и аспартат
и т. д. В таких условиях вещества могут конкурировать за тотальный путь
транспорта.

5.  Выделение веществ может тормозиться разнообразными лекарствами и при
некоторых формах патологии. Существуют субъекты с генетическими де­
фектами, которые проявляются недостаточностью одной или более систем
реабсорбции в проксимальном канальце. В некоторых случаях недостаточ-

Белки и пептиды

101

ность может быть высокоспецифичной (например, затрагивает реабсорбцию только одной аминокислоты), в иных случаях дефект может распростра­няться на несколько систем (например, транспорт глюкозы и многих амино­кислот). Такие дефекты наблюдаются и тогда, когда недостаточность обу­словлена внешними факторами ^отравление свинцом, например), скорее ге­нетическими дефектами.

Белки и пептиды

Проксимальный каналец также является основным местом реабсорбции бел­ка. Нужно специально обратить внимание читателей на тот факт, что путь реаб­сорбции белка значительно отличается от способов всасывания питательных ве­ществ, о которых шла речь выше. Мы увидим, что использование в этом случае термина реабсорция не совсем правомерно.

Как уже было упомянуто, некоторое количество белка есть в клубочковом филь­трате. Нормальная концентрация его составляет 10 мг/л, около 0,02 % концент­рации альбумина в плазме (50 г/л). Однако из-за огромного объема жидкости, фильтрующейся в сутки, нельзя назвать эту концентрацию незначительной.

Весь профильтровавшийся белок

СКФ х концентрация белка в фильтрате

180 л/сут х 10 мг/л -1,8 г/сут.

Если данный белок не реабсорбируется, то он весь (1,8 г) будет потерян с мочой. Фактически почти весь профильтровавшийся белок реабсорбируется, поэтому экскреция его с мочой в норме составляет 100 мг/сут. Механизм, посредством ко­торого реабсорбируется белок, легко насыщается, поэтому любое существенное увеличение количества фильтруемого белка в результате возрастания клубочко-вой фильтрации может вызвать экскрецию значительных количеств белка.

Реабсорбция белка начинается с эндоцитоза на люминальной мембране. Этот энергозависимый процесс инициируется связыванием молекул профильтровав­шегося белка со специфическими рецепторами на люминальной мембране. По­этому скорость эндоцитоза увеличивается пропорционально концентрации белка в клубочковом фильтрате до тех пор, пока не достигается максимальная скорость образования пузырьков, т. е. не достигается Тт реабсорбируемого белка. Обособ­ленные внутриклеточные пузырьки, появившиеся в ходе эндоцитоза, сливаются внутри клетки с лизосомами, чьи ферменты расщепляют белки до низкомолеку­лярных фрагментов, в большинстве случаев до отдельных аминокислот. Эти про­дукты расщепления затем покидают клетку через базолатеральную мембрану и попадают в интерстициальную жидкость, откуда они проникают в перитубуляр-ные капилляры.

Данное описание процесса демонстрирует, что термин реабсорбция в примене­нии к всасыванию белка не совсем точен, поскольку целые белковые молекулы рег зе фактически не попадают из просвета в перитубулярные капилляры, а рас­щепляются внутри каналыдевых клеток. Тем не менее важно понять, что фильт­рующиеся белки не экскретируются с мочой и возникающие из них аминокисло­ты остаются в организме.