Физиология почек (стр. 46 )

Сходным образом большая часть ионов водорода, секретированных в толстой восходящей части петли Генле, также участвует в процессе реабсорбции бикарбо­ната. В противоположность этому, поскольку только небольшая часть профильт­ровавшегося бикарбоната (5—10 %) остается к началу дистального извитого ка­нальца, ионы водорода, секретируемые в данном канальце и в системе собира­тельных трубок, могут способствовать реабсорбции бикарбоната и затем снизить уровень рН до величины, необходимой для титрования небикарбонатных буфе-

199

Табл. 9-2

Проксимальный каналец

Реабсорбирует большую часть профильтровавшегося бикарбоната (в норме около

80%)*.

Образует и секретирует аммоний.

Толстая восходящая часть петли Генле

Реабсорбирует вторую по величине фракцию профильтровавшегося бикарбоната (в норме около 10—15%)*.

Дистальный извитой каналец и система собирательной трубки

Реабсорбция практически всего оставшегося профильтровавшегося бикарбоната, так же как и любого секретированного бикарбоната (вставочные клетки типа А)*. Образование титруемых кислот (вставочные клетки типа А) *. Секреция бикарбоната (вставочные клетки типа В).

Указывает на процесс, возникающий в результате секреции водородных ионов.

Табл. 9-2

ров мочи. В то же время, если значительному количеству бикарбоната удается из­бежать реабсорбции в проксимальном канальце и в петле, то большинство ионов водорода, секретируемых в этих, более дистальных сегментах, также будет расхо­доваться скорее на реабсорбцию бикарбоната, чем на титрование буферов мочи. Тот факт, что существенное снижение рН и почти полное изъятие бикарбона­та из просвета канальца происходит только в дистальных отделах канальца, свя­зано с другой особенностью данных сегментов: поскольку расположенный в них эпителий является «плотным», то отмечается незначительная парацеллюлярная «утечка» ионов водорода из просвета канальца в интерстициальное пространство или бикарбоната из интерстициального пространства в просвет канальца, несмот­ря на очень большой концентрационный градиент, облегчающий эту «утечку». Например, при рН - 4,4 в канальцевой жидкости имеет место 1000-кратная раз­ница концентрации для иона водорода между интерстициальной жидкостью в почке и содержимым канальца.

Катаболизм глютамина и экскреция иона NН4

Клетки проксимального канальца (и, в гораздо меньшей степени, других ка-нальцевых сегментов) извлекают глютамин как из клубочкового фильтрата, так и из крови перитубулярных капилляров и гидролизуют их до иона глютамата и МЩ Затем большая часть глютамата метаболизируется до а-кетоглютарата, с ос­вобождением еще одного иона МН^. Последующий метаболизм а-кетоглютарата или до глюкозы или до СО2 и воды дает две молекулы бикарбоната. Таким обра­зом, общая продукция >Ш1 из глютамина и бикарбоната может быть записана следующим образом:

1 глютамин => 2Шд + 2НСОз-

200

Регуляция почкой баланса ионов водорода

4 активно секретируется ов просвет канальца и экскретируется, в то время как
бикарбонат переносится в перитубулярные капилляры и организм приобретает
новое количество бикарбоната (рис. 9-6). ^

Очень важно, что КЕЦ, образующийся из глютамина, экскретируется в боль­шей степени, чем поступает в кровь, поскольку бикарбонат, перешедший в кровь, представляет собой добавление бикарбоната в организм. Если МН4 поступает в кровь вместе с бикарбонатом, то два вещества быстро входят в состав мочевины или глютамина в печени в связи с исчезновением бикарбоната из крови10.

Сравнение рис. 9-5 и 9-6 показывает, что общий результат — вклад нового бикарбоната почек в кровь — тот же самый, независимо от того, достигается ли это секрецией иона Н+ и его экскрецией с буферами (рис. 9-5) или посредством метаболизма глютамина с экскрецией КН^ (рис. 9-6). Поэтому удобно рассмат­ривать последнюю ситуацию как наличие процесса экскреции Н+ в форме Н*„ «связанного» с КН3, так же как первая ситуация означает, что Н+ связан с фосфа­том или другими небикарбонатными буферами. В таком духе мы можем в обоиж случаях количественно уравнять термины «экскреция Н+» и «почечный вклад но­вого бикарбоната».

Повторим еще раз, что КН^ образовавшийся в клетках проксимального ка­нальца, должен быть экскретирован, если одновременно образовавшийся и пере­несенный в кровь бикарбонат остается здесь и составляет новый бикарбонат. Фактически большая часть образовавшегося МНд действительно секретируется в просвет канальца (оставшаяся часть вместо этого поступает в кровь и поэтому растрачивается) и большая часть из этого секретированного КНд в конечном ито­ге экскретируется. Было бы просто сказать, что этот проксимально секретирован-ный КНд будет просто двигаться по всему канальцу и экскретироваться. В дейст­вительности, тем не менее, канальцевая обработка КНд далее проксимального ка­нальца фактически представляет собой очень сложную последовательность транспортных событий11. Единственно важным для нас является то, что большие часть КНд, образовавшегося в проксимальном канальце, подлежит экскреции н

Образование и секреция аммония клетками проксимального канальца. 1лютамин переносится (на этом общем рисунке механизм не детализирован) в клетки через люминальную и базолатв-ральную мембраны и метаболизируется с образованием аммония и бикарбоната. Аммоний ак­тивно секретируется в просвет канальца (через №,МН4-антипорт), а бикарбонат переносится но градиенту через базолатеральную мембрану.

Рис.9-6

201

что фактическая доля экскретируемого вещества находится под физиологиче-ским контролем.

Количественная оценка участия почки в компенсации кислотно-основного состояния

Теперь мы можем количественно оценить вклад почек в поддержание кислот­но-основного состояния. Говоря другими словами, мы можем рассчитать резуль-тирующую добавку бикарбоната в организм при участии почек или извлечение бикарбоната из организма. Такой расчет, повторим это еще раз, идентичен оценке результирующей экскреции почками ионов водорода («кислоты»). Такой расчет осуществляется в ходе ответа на три вопроса:

1.  Какое количество бикарбоната экскретируется с мочой? Здесь идет речь о
потере бикарбоната из организма. Расчет производится просто путем умно­
жения скорости "мочеотделения на концентрацию бикарбоната в моче.

2.  Какое количество вновь добавляемого бикарбоната поступает в плазму по­
средством секреции ионов водорода, которые соединяются в просвете ка­
нальца с небикарбонатными буферами мочи? Это можно рассчитать путем
титрования мочи с КаОН до рН - 7,4, величины рН плазмы, из которой об­
разуется клубочковый фильтрат. Следует рассмотреть начальные этапы, ко­
торые происходят в просвете канальца, когда канальцевая жидкость титру­
ется секретируемыми ионами водорода. Таким образом, количество мил-
лиэквивалентов гидроокиси натрия, которое необходимо для достижения
величины рН = 7,4, должно равняться количеству миллиэквивалентов ионов
водорода, доставленных в канальцевую жидкость для соединения с фосфата­
ми и органическими буферами. Эта величина известна под названием тит­
руемая кислотность. Следует подчеркнуть, что расчет титруемой кислот­
ности не учитывает ионы водорода, содержащиеся в КН^. Дело в том, что рК
реакции аммиак-аммоний так велик (9,2), что титрование щелочью до вели­
чины рН - 7,4 не отнимет иона водорода от N64.

3.  Какое количество нового бикарбоната поступает в ходе метаболизма глюта-
мина при экскреции КН}? Это можно рассчитать при оценке экскреции МНд
с мочрй (скорость мочеотделения х концентрация КН} в моче), поскольку
на каждый экскретируемый ион КН^ новый ион бикарбоната поступает в
кровь.

Таким образом, данные, необходимые для количественной оценки участия почки в компенсации кислотно-основного состояния, следующие: 1. Количество экскретируемых титруемых кислот.

2., Плюс экскретируемый NH4.

3. Минус экскретируемый НСОз (т. е. потеря НСОз из организма из-за непол­ной реабсорбции и/или НСОз секреции).

Итого = результирующее добавление НСОз или выведение НСОз из организма (отрицательная величина будет означать потерю, положительная величина —

прибавку).

202

Регуляция почкой баланса ионов водород*

!|

Обратите внимание, что не существует термина для обозначения свободного иона водорода в моче, потому что даже при минимальном значении рН мочи, равном 4,4, количество свободных ионов водорода невелико.

Типичные данные о составе мочи, касающиеся бикарбоната, поступающего в кровь при участии почек в трех возможных состояниях кислотно-основного рав­новесия, приведены в табл. 9-3. Обратите внимание, что при ацидозе, как отме­чалось рацее, увеличены образование и экскреция МЬЦ, что выражено в большем степени, чем увеличение образования титруемых кислот.

Также следует подчеркнуть, что данные, касающиеся алкалоза, типичны длж «чистого» алкалоза, т. е. алкалоза, не осложненного другой формой патологии об­мена электролитов. Как мы увидим в последующих разделах, расстройства обме­на электролитов часто осложняют картину алкалоза, так что в результате ожидае­мые расчеты в реальности не оправдываются.

Роль почки в компенсации нарушений кислотно-основного гомеостаза

Пример, представленный в табл. 9-3 — это то, как можно предположительно оценить компенсаторную деятельность почек при нарушении кислотно-основно­го состояния. Теперь нам нужно описать механизмы регуляции, которые лежат в основе данного примера (табл. 9-4). Что действительно вызывает увеличение экскреции бикарбоната в ответ на алкалоз и ее уменьшение до нуля при ацидозе? Что вызывает экскрецию титруемых кислот и МНд, чтобы продемонстрировать прямо противоположную ситуацию?

Регуляция метаболизма глютамина в почке и экскреции NH4