Физиология почек (стр. 40 )

Значит обработка почками калия может быть подытожена следующим обра­зом (табл. 8-1): отклонения в экскреции калия, выходящие за пределы физиологи­ческих колебаний, связаны преимущественно с изменением количества калия, сек-ретируемого в корковой собирательной трубке. Данная величина регулируется для гомеостатического управления экскрецией калия с мочой. Регуляция реаб­сорбции калия в любом сегменте канальца весьма невелика, если вообще осу­ществляется7.

Наибольшее значение в экскреции калия имеет секреторный процесс, кото­рый настолько важен, что при описании регуляции экскреции калия мы постара­емся игнорировать колебания количества профильтровавшегося калия (СКФ х х Рк) и транспорт калия во всех отделах нефрона проксимальнее собирательной трубки. Следует отметить, что при определенных обстоятельствах реабсорбция калия в проксимальном канальце и/или петле Генле может быть уменьшена и что большое количество экскретируемого калия может представлять собой про­фильтровавшийся калий, который не был реабсорбирован. Налример, диуретики, которые тормозят реабсорбцию натрия в проксимальном канальце или в восходя­щей толстой части петли Генле, также уменьшают реабсорбцию калия в данной зоне, обоснование этому должно быть ясно из факта зависимости реабсорбции калия от транспорта натрия в данных сегментах. Осмотические диуретики, как и можно было предсказать, влияют на реабсорбцию калия в этих сегментах, и это является одним из объяснений выраженной потери калия с мочой у пациента, страдающего корригируемым сахарным диабетом (другое объяснение будет при­ведено ниже).

Участие почки в регуляции баланса калия

Повторим наше заключение: колебания в экскреции калия, превышающие фи-зиологичеркий диапазон, преимущественно связаны с разницей в количестве сек-ретируемого калия главными клетками корковой собирательной трубки. На рис. 8-1 резюмирован путь секреции калия данными клетками.

Процесс секреции включает активный перенос калия в клетку через базолате-ральную мембрану и его пассивный выход через люминальную мембрану. Прин­ципиальным этапом является активный транспорт калия из интерстициальной жидкости через базолатеральную мембрану в клетку. Этот этап активного пере­носа катиона, где ведущее значение имеет Ма, К-АТФазный насос, создает высо­кую внутриклеточную концентрацию калия, в результате чего концентрационный

(омеостатическая регуляция; секреции калия в корковой части собирательной трубки

175

градиент способствует результирующей диффузии калия из клетки в просвет ка­нальца по многочисленным люминальным калиевым каналам в данном сегменте канальца8. (Обратите внимание, что концентрационному градиенту калия по обе­им сторонам люминальной мембраны противостоит электрический потенциал (30 мВ, отрицательный со стороны внутренней поверхности клетки), который благоприятствует результирующей диффузии из просвета канальца в клетку, эта противодействующая сила электрической разности потенциалов не столь велика, как ее химический аналог (концентрационный градиент), и поэтому общий электрохимический градиент способствует результирующей диффузии калия в просвет канальца)9.

Гомеостатическая регуляция секреции калия в корковой части собирательной трубки

Каковы факторы, которые влияют на секрецию калия главными клетками корковой собирательной трубки для достижения гомеостаза по содержанию ка­лия в организме? Единственным наиболее важным фактором является следую­щий: когда человек потребляет рацион с высоким содержанием калия (рис. 8-2), то концентрация калия в плазме увеличивается, хотя и очень слабо, и это стиму­лирует увеличение накопления калия через базолатеральную мембрану при учас­тии базолатеральных Ка, К-АТФазных насосов. Результирующее увеличение кон­центрации внутриклеточного калия ведет к росту градиента, необходимого для перемещения калия в просвет канальца и увеличивает секрецию калия. Напро­тив, диета с низким содержанием калия или отрицательный баланс калия, напри­мер, в результате диареи, уменьшают концентрацию калия в главных клетках, это снижает секрецию и экскрецию калия, тем самым способствуя восстановлению равновесия калия в Организме.

Второй важный фактор, который связывает секрецию калия с балансом этого катиона в организме,— это гормон альдостерон, который помимо стимуляции ре-абсорбции натрия главными клетками собирательной трубки, одновременно уве­личивает канальцевую секрецию калия этими же клетками. Рефлексы, посредст­вом которых изменения объема плазмы регулируют продукцию альдостерона, со­вершенно отличны от других рефлексов, которые порождаются избытком или дефицитом в организме калия. Первый, как мы видели в главе 7, вовлекает в про­цесс систему ренин-ангйотензин. Последний построен гораздо проще (рис. 8-2): секретирующие альдостерон клетки коры чувствительны к концентрации калия в той внеклеточной жидкости, которая их омывает. Увеличенное потребление ка­лия ведет к возрастанию концентрации калия во внеклеточной жидкости, что, в свою очередь, непосредственно стимулирует продукцию альдостерона корой над­почечников. Результирующее увеличение концентрации альдостерона в плазме стимулирует секрецию «салия в корковой собирательной трубке, и поэтому удаля­ется избыточное количество калия из организма.

Соответственно при сниженной концентрации калия во внеклеточной жид­кости уменьшается продукция альдостерона и поэтому снижается секреция калия в канальце, меньшее количество калия, чем обычно, экскретируется с мочой, тем самым облегчая восстановление нормального содержания калия во внеклеточной жидкости.

176

Участие почки в, регуляции баланса калия

Каким образом альдостерон увеличивает секрецию калия? Повторим то, о чем шла речь главе 7, что этот гормон увеличивает активность и/или число натрие­вых каналов в люминальной мембране и Ка, К-АТФазных насосов в базолате-ральной мембране. Последний эффект увеличивает базолатеральный перенос ка­лия в клетку, тем самым увеличивая внутриклеточную концентрацию калия и градиент, способствующий переносу калия в просвет канальца. Но дополнитель­но альдостерон увеличивает проницаемость люминальной мембраны по отноше­нию к калию посредством увеличения активности и/или числа калиевых каналов в люминальной мембране, так что концентрационный градиент, обусловливаю­щий диффузию, является более эффективным при транспорте калия из клетки в просвет канальца.

Примеры, используемые в данном разделе, связаны с изменениями в потреб­лении с пищей калия. Тем не менее следует отметить, что когда баланс калия в организме изменен преимущественно в результате измененного выведения калия из организма, как, например, при выраженной диарее, то механизмы, аналогичные описанным выше, осуществляют гомеостатическую регуляцию секреции калия в корковой собирательной трубке и поэтому помогают восстановить баланс калия в организме. Таким образом, дефицит калия в организме, возникший в результате диареи, будет оказывать тормозное воздействие на секрецию альдостерона и от­сюда на секрецию калия.

Слова «оказывать тормозное воздействие» в последнем предложении высве­чивают факт, что, как мы видели, калий не является единственным регулятором секреции альдостерона (рис. 8-3). Должно быть конфликтная патологическая си­туация возникает, если произойдет одновременно — как в вышеприведенном при­мере — или уменьшение, или увеличение и объема плазмы, и концентрации ка-

лия, поскольку оба эти отклонения оказывают разнонаправленные воздействия на продукцию альдостерона. Будет ли продукция альдостерона увеличиваться или уменьшаться в таких ситуациях, зависит от относительной выраженности разнонаправленных импульсов. В целом изменение в балансе натрия оказывает большее воздействие на секрецию альдостерона, чем это зависит от соответствую­щей динамики баланса калия.

Это порождает трудную проблему для гомеостаза калия: если секреция аль-достерона изменена при участии системы ренин-ангиотензин из-за нарушения баланса натрия, то изменения в содержании альдостерона в плазме не влекут ли за собой нарушение равновесия в организме калия за счет неадекватных отклоне­ний в секреции калия? В большинстве физиологических ситуаций правильный ответ — нет. Объяснение этому дано в следующем разделе10.

Зависимость между секрецией калия и поступлением жидкости в корковую часть собирательной трубки

Для ответа на вопрос, поднятый в предыдущем параграфе, нам нужно вначале обсудить то, что может показаться фактом, не имеющим отношения к теме: уве-

Л78

Участие почки в регуляции баланса калия

личенное поступление жидкости в корковую собирательную трубку порождает более энергичную секрецию калия в данном сегменте канальца. Механизм этого следующий: повторим, что финальный этап секреции калия — перемещение через люминальную мембрану — это пассивный процесс, обусловленный наличием концентрационного градиента для калия из клетки в просвет канальца. Значи­тельный поток жидкости через корковую собирательную трубку при разведении мочи поддерживает на низком уровне концентрацию калия в просвете канальца, по мере поступления калия из клетки градиент для пассивного поступления в ка­налец поддерживается на высоком уровне. Поэтому перенос катиона в просвет ка­нальца увеличен.

Это именно та взаимосвязь между поступлением жидкости и секрецией ка­лия, которая позволяет изменениям в продукции альдостерона, вызванным нару­шением баланса натрия, регулировать его баланс в организме без нарушения ба­ланса калия. Давайте рассмотрим пример (рис. 8-4). У пациента, который полу­чает диету с большим количеством натрия, отмечается низкая концентрация альдостерона в плазме, поскольку секреция ренина снижена и это уменьшает сек­рецию калия. Одновременно у пациента, находящегося на диете, богатой калием, увеличена скорость клубочковой фильтрации и снижена проксимальная реаб-сорбция натрия (из-за снижения почечного интерстициального гидростатическо­го давления, стимуляции со стороны ангиотензина II и симпатических нервов по­чек), что ведет к увеличению поступления жидкости в более дистальные сегмен-