Физиология почек (стр. 47 )

Существует несколько механизмов, регулирующих в интересах гомеостаза об­разование и канальцевый транспорт ионов КН^. Во-первых, метаболизм глютами-на в почке — это объект физиологической регуляции при участии рН внеклеточ­ной жидкости. Снижение рН во внеклеточной жидкости стимулирует окисление глютамина в проксимальном канальце почки, в то время как увеличение рН ока­зывает прямо противоположный эффект12. Таким образом, ацидоз посредством стимуляции окисления глютамина в почке подталкивает этот орган к образова­нию большого дополнительного количества нового бикарбоната в кровь, тем са­мым компенсируя ацидоз. Эта реакция на рН возрастает в течение первых дней существования в организме ацидоза и позволяет активироваться механизму глю-тамин-МЕЦ, способствовать образованию нового бикарбоната в почках, что проти­востоит ацидозу. Соответственно, наоборот, алкалоз тормозит метаболизм глюта­мина, что ведет к минимальному образованию бикарбоната.

Помимо этой формы регуляции образования МЩ посредством изменения рН один или больше комплексных транспортных процессов, которые ведут к экскре­ции образовавшегося МКЦ, также испытывают адаптирующее воздействие рН вне­клеточной жидкости13. Таким образом, ацидоз воздействует на транспорт МЩ для увеличения экскреции, в то время как алкалоз оказывает противоположный эффект.

203

Итак, ацидоз увеличивает синтез и экскрецию МН} в почке, в то время как; ал­калоз оказывает обратное действие. Этим объясняется широкий диапазон изме­нений экскреции КЩ, о чем шла речь в предыдущем разделе.

Регуляция канальцевой секреции ионов водорода

Поскольку канальцевая секреция ионов водорода необходима и для реабсорб-ции бикарбоната, и для образования нового бикарбоната, что связано с продук­цией титруемых кислот, то скорость секреции ионов водорода является важной величиной. Существует много импульсов, которые стимулируют или тормозят секрецию Н+, в том числе изменения РСсу Р^> объем, ионный состав плазмы, а также симпатические нервы почек и ряд гормонов. Влияние этих факторов в це­лом направлено на изменение активности и/или числа мембранных переносчиков ионов водорода и бикарбоната в одном или в нескольких сегментах канальца, где секретируются ионы водорода. Например, некоторые импульсы вызывают увели­чение числа и/или активности Н-АТФазных переносчиков люминальной мемб­раны. Ограниченные объемом этой книги, мы можем описать только наиболее важные стимулы, касающиеся данных механизмов. Заинтересованный писатель может, как обычно, для дальнейшей информации ознакомиться с рекомендуемой литературой.

Перед описанием этих стимулов давайте проанализируем, что «должно» произойти (и действительно происходит), чтобы имела место «ожидаемая» по­чечная компенсация (посмотрите еще раз на три колонки цифр, приведенные в табл. 9-3).

Когда кислотно-основное равновесие в норме, то канальцы должны секрети-ровать достаточное количество водородных ионов, чтобы происходила полная ре-абсорбция всего профильтровавшегося бикарбоната. Достаточное их количество должно оставаться (в организме), для образования титруемых кислот, тем самым внося новый бикарбонат в кровь (повторим, что пищевые продукты в нашем ра­ционе обычно служат источником определенного количества ионов водорода, ко-

Табл. 9-3

Участие почек в выделении нового бикарбоната в кровь при различных состояниях кислотно-основного равновесия

204

Регуляция почкой баланса ионов водород* ••

торые должны быть компенсированы новым бикарбонатом, образующимся в поч­ках). При алкалозе канальцевая секреция должна быть весьма незначительной, чтобы происходила полная реабсорбция профильтрованного бикарбоната, а би­карбонат мог быть выведен с мочой. Титруемые кислоты не образуются вовсе, по­скольку нет дополнительного количества секретируемых ионов водорода, способ­ных соединяться с небикарбонатными буферами и новый бикарбонат в кровь не поступает. Во время ацидоза канальцевая секреция ионов водорода должна быть достаточно выраженной для реабсорбции всего профильтровавшегося бикарбона­та и должно оставаться достаточное количество ионов водорода для образования увеличенного количества титруемых кислот, тем самым внося больше нового би­карбоната в кровь (повторим еще раз, что этот процесс ограничен доступностью буферов).

Каковы же тогда основные гомеостатические стимулы, которые оказывают воздействие на секрецию ионов водорода в канальцах? Это величина артериаль­ного рсо, и рН артериальной крови (табл. 9-4). Эти импульсы воздействуют не­посредственно на почки, в процесс не вовлечены нервы и гормоны.

Увеличение артериального РС02, как отмечается при дыхательном ацидозе, вы­зывает повышение секреции ионов водорода. Снижение артериального РС02, как имеет место при дыхательном алкалозе, вызывает снижение секреции. Это воз­действие осуществляется не благодаря молекулам СО2 рег зе, а вследствие влия­ния измененного артериального Рср, на величину внутриклеточного рН в тканях почек. Таким образом, поскольку канальцевые мембраны легко проницаемы для СО2, то'увеличение артериального Рср, вызывает эквивалентное увеличение рссь в клетках канальцев. Это, в свою очередь, вызывает по закону действующих масс увеличение концентрации ионов водорода внутри клеток, и именно это измене­ние, благодаря последовательности внутриклеточных событий, ведет к увеличе­нию секреции ионов водорода14. Так, возможно, происходит в большинстве, если не во всех, канальцевых сегментах, где секретируются ионы водорода.

Второй сигнал, который гомеостатически воздействует на секрецию ионов во­дорода,— это изменение величины рН внутри клеток независимо от РСОг. Смысл процесса заключается в том, что уменьшение внеклеточного рН воздействует не­посредственно на клетки канальцев, по крайней мер'е частично за счет изменения величины внутриклеточного рН, чтобы стимулировать секрецию ионов водорода.

Табл.9-4

Гомеостатическия регуляция процессов, которые определяют участие почек в компенсации расстройств кислотно-основного равновесия

1. Метаболизм глютамина и экскреция МН; увеличиваются при ацидозе и уменьшаются
при алкалозе. Источник первичного стимула неизвестен.

2.  Канальцевая секреция ионов водорода:

а. Возрастает при увеличении Р^ в крови при респираторном ацидозе и снижается
при уменьшении Р^ крови при респираторном алкалозе.

б. Возрастает независимо от изменений РСОг в результате местных эффектов на ка­
нальцы из-за снижения рН внеклеточной жидкости; противоположная зависимость
наблюдается при увеличении рН внеклеточной жидкости.

~~~ " Табл.9-4

205

Повышенная величина внеклеточного рН оказывает противоположный эффект. Как и в случае с Рщ данное влияние распространяется, возможно, на большинст­во, если не на все, сегменты канальцев, где секретируются ионы водорода.

Регуляция секреции бикарбоната

Я указывал ранее, что ц целом не буду обращать внимание на секрецию бикар­боната, которая, как вы помните, может осуществляться во вставочных клетках типа В системы собирательных трубок. Мало известно о регуляции данного про­цесса, но об одном факте имеет смысл вспомнить: алкалоз оказывает непосредст­венное стимулирующее воздействие на секрецию бикарбоната, каким образом передается сигнал — неизвестно.

Теперь разрешите приложить данные, которые представлены в данном разде­ле, к специфическим формам расстройств кислотно-основного равновесия.

Специальные формы расстройств кислотно-основного равновесия

Участие почки в компенсации дыхательного ацидоза и алкалоза.

Для справки мы опять напишем основное уравнение [СО2 в большей степени, чем Н2СО3 может использоваться во втором уравнении (с соответствующими измене­ниями в К), поскольку их концентрация находится всегда в прямой пропорцио­нальной зависимости друг от друга].

НО

СО2 Н+ =

Н2СО3 <^> Н+

При легочной недостаточности или гиповентиляции двуокись углерода накапли­вается и возникающее в результате увеличение артериального рсо, вызывает, по закону действующих масс, образование большего количества Н+, в конечном ито­ге с образованием дыхательного ацидоза. Из второго уравнения должно быть яс­но, что величина рН может быть восстановлена до нормы, если количество бикар­боната возрастет в такой же степени, что и РСо,15.

Это является «обязанностью» почек — увеличивать содержание бикарбоната посредством введения его в кровь. Происходят следующие процессы: (1) образо­вание и экскреция МНд, стимулируемые ацидозом, и (2) увеличение и РС02 и вне­клеточного рН, стимулирующие секрецию ионов водорода в канальцах почек так, что весь профильтровавшийся бикарбонат реабсорбируется и большие количест­ва секретированных ионов водорода остаются для образования титруемых кис­лот. Почечная компенсация обычно не бывает совершенной, т. е. когда достигает­ся новое устойчивое состояние, то уровень бикарбоната в плазме не увеличивает­ся в такой же степени, как и РС02. Соответственно рН крови не возвращается полностью к нормальному значению.

Последовательность событий в ответ на дыхательный алкалоз, увеличение величины рН в плазме в результате потери СО2 является прямо противополож­ным состоянием. Дыхательный алкалоз является следствием гипервентиляции, при которой человек удаляет из организма двуокись углерода быстрее, чем она образуется, в результате чего происходит снижение артериального рсо!! и увели­чивается значение рН. Снижение РСО! г и увеличение внеклеточного рН уменьшает

206

секрецию ионов водорода в канальцах, так что реабсорбция бикарбоната не завер­шается. Кроме того, стимулируется секреция бикарбоната. Бикарбонат поэтому теряется из организма, и эта потеря ведет к уменьшению уровня бикарбоната • плазме и возвращению величины рН плазмы к норме. В моче не содержится тит­руемых кислот (моча при этом щелочная) и находится мало КНд (или совсем нет), поскольку алкалоз тормозит образование и экскрецию