Физиология почек (стр. 50 )

00

Одно соображение в пользу неспособности дефицита калия рег зе вызвать сущрашт-ное увеличение секреции ионов водорода заключается в том, что дефицит калп'шршшш секрецию альдостерона (как описано в главе 8). Соответственно стимулирующий аффшж альдостерона, тонически воздействующего на секрецию ионов водорода, утрат •ашуг-рата уравновешивает стимулирующий эффект, оказываемый дефицитом калия.

Глава 10

Регуляция обмена кальция и фосфора

Цели

Студент должен знать механизмы регуляции обмена кальция и под­держания уровня его внеклеточной концентрации:

1  Знает концентрацию общего кальция в плазме крови в норме и
кальция, связанного с белком, понимает влияние рН на сво­
бодную и связанную фракции кальция.

2  Описывает процессы, происходящие с кальцием в желудочно-
кишечном тракте.

3  Описывает основные процессы в почках, происходящие с
кальцием, указывает на влияние изменений поступления на­
трия с пищей и влияние ацидоза на экскрецию кальция.

4  Указывает процент от общего количества кальция в организ­
ме, которое содержится в костях.

5  Перечисляет эффекты паратгормона и их адаптивное значе­
ние.

6  Описывает регуляцию секреции паратгормона.

7  Описывает последовательность реакций, ведущих от 7-дегид-
рохолестерина до 1,25-(ОН)2Оз1 указывает на основной путь
регуляции 1 фазы гидроксилирования.

8  Перечисляет, эффекты 1,25-(ОН)203.

9  Дает определение кальцитонина и указывает на его предпола­
гаемую роль в регуляции обмена кальция.

10 Предсказывает изменения содержания кальция и фосфата в плазме и моче у пациентов с гиперфункцией паращитовидных желез или с недостаточностью 1,25-(ОН)203.

Студент должен знать механизмы регуляции почкой обмена фос­фата в организме:

Локализация эффекторов гомеостаза кальция

215

1  Описывает перенос иона фосфата в почке.

2  Указывает два механизма, которые вызывают увеличение экс­
креции фосфата с мочой при повышенном поступлении фос­
фата с пищей.

3  Указывает действие паратгормона и 1,25-(ОН)203 на реабсорб-
цию фосфатов в канальцах.

Концентрация кальция во внеклеточной жидкости в норме поддерживается на от­носительно устойчивом уровне, точная регуляция этого показателя прежде всего необходима из-за сильного воздействия кальция на нейромышечную возбуди­мость. Низкая концентрация кальция увеличивает возбудимость мембран нерв­ных и мышечных клеток, так что лица с низкой концентрацией кальция в плазме страдают от гипокалъциемической тетании, проявляющейся судорогами скелет­ной мускулатуры. Гиперкальциемия также опасна, поскольку она вызывает арит­мии сердца, так же как и торможение нейромышечной возбудимости. Все эти эф­фекты отражают способность кальция взаимодействовать с белками плазматиче­ской мембраны, которые функционируют как ионные каналы, периодически открываясь и закрываясь. Такое воздействие кальция на мембраны полностью от­личается от его роли в сопряжении процесса возбуждения—сокращения.

Важно знать, что кальций плазмы (в норме содержание 5 мэкв/л - 2,5 ммоль/л) находится в трех основных формах, примерно в следующих пропорциях: (1) 45 % в ионизированной (Са2+) форме, которая является единственной биологически активной в нервах, мышцах и других органах-мишенях. (2) 15 % соединяется с анионами с относительно низкой молекулярной массой, такими как цитрат или фосфат. (3) 40 % обратимо связывается с белками плазмы. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на степень связывания кальция с белками, является рН плазмы. Увеличение рН вызывает повышение связывания кальция, поскольку уменьшение кислотности переводит большее количество белков в форму анио­нов, т. е. открываются дополнительные отрицательно заряженные участки для связи. Таким образом, пациент с алкалозом более предрасположен к судорогам, в то время как у пациента с ацидозом не наблюдаются судороги при уровне общего кальция плазмы столь низком, что эти симптомы могли бы появиться у здорового человека.

Локализация эффектов гомеостаза кальция

В норме в организме сохраняется устойчивое равновесие кальция, т. е. коли­чество кальция, поступающего с пищей, равно количеству кальция, которое теря­ется суммарно с мочой, калом и потом. Главы этой книги, посвященные гомео-стазу натрия, воды, калия и иона водорода, касались почти полностью того, что происходило. с данными веществами в почках. В противоположность этому, регу­ляция обмена кальция зависит не только от почек, но и от костей и желудочно-кишечного тракта. Мы вначале опишем, что происходит с кальцием в этих орга­нах и тканях, а затем обсудим, как на них влияют гормоны при гомеостатйческой регуляции концентрации кальция в плазме.

216

Желудочно-кишечный тракт

В отличие от ситуации с натрием, хлором и калием значительная часть попав­шего с пищей в организм кальция в норме не абсорбируется из кишечника и про­сто покидает организм вместе с калом. Соответственно изменения состояния сис­темы активного транспорта, которая переносит кальций из просвета кишечника в кровь, могут привести к существенному увеличению или значительному умень­шению абсорбции кальция. Гормональная регуляция процесса абсорбции являет­ся основным инструментом для гомеостатической регуляции баланса кальция в организме.

Почки

Почки участвуют в обмене кальция посредством фильтрации и реабсорбции. Около 60 % кальция плазмы фильтруется, остальное количество связано с бел­ком. Наибольшая реабсорбция кальция происходит в проксимальном канальце (около 60 %), а остальная часть реабсорбируется в толстой восходящей части пет­ли Генле, дистальном извитом канальце и системе собирательных трубок. В це­лом реабсорбция в норме составляет от 97 до 99 %.

Реабсорбция кальция в проксимальном канальце и толстой восходящей части петли Генле является преимущественно пассивной и парацеллюлярной, а элект­рохимические силы, управляющие ею прямо или косвенно, зависят от реабсорб­ции натрия *. В противоположность этому реабсорбция натрия в более дисталь-ных отделах является активной и трансцеллюлярной (рис. 10-1). Это как раз то место, где осуществляется гомеостатическая регуляция реабсорбции кальция2.

Схема, показывающая механизмы реабсорбции кальция, натрия и секреции калия в дистальном извитом канальце. Кальций диффундирует через кальциевые каналы из просвета канальца в клетку в соответствии со значительным электрохимическим градиентом, который существует здесь, а также практически. во всех клетках организма. Затем кальций активно переносится из клетки через базолатеральную мембрану посредством как первично активной Са-АТФазы, так и Ма/Са-антипорта, последний использует энергию движения натрия по градиенту в клетку, чтобы вывести кальций из клетки.

Локализация эффекторов гомеоста^а кальция

217

Количество экскрерруемого кальция в норме равна реальному поступлению нового кальция в организм из желудочно-кишечного тракта, таким образом, поч­ки помогают поддерживать стабильное равновесие кальция во всем организме. В то же время почки реагируют на изменение потребления кальция с пигцей го­раздо в меньшей степени, чем это они делают в ответ на пищевую нагрузку натри­ем или калием. Например, только около 5 % от увеличения потребляемого с пи­щей кальция появляется в моче. Дело в том, что большая часть от поступающего с пищей кальция никогда не поступает в кровь, поскольку она не абсорбируется из пищеварительного тракта. При противоположной ситуации, когда поступле­ние кальция с пищей уменьшается до предельно низкого уровня, отмечается мед­ленное уменьшение содержания кальция в моче, но этот процесс продолжается на протяжении недель. у

Каким образом работает гомеостатический механизм почки? Поскольку каль­ций фильтруется и реабсорбируется, но не секретируется, то:

Са экскретируемый = Са профильтрованний - Са реабсорбированный.

Соответственно экскреция кальция может быть изменена гомеостатически по­средством смены, или фильтруемой нагрузки или скорости реабсорбции. Осу­ществляются оба варианта. Например, что происходит, когда человек начинает получать больше кальция с пищей? Постепенно поступление начинает превы­шать выделение, устанавливается положительный баланс кальция в организме, и увеличивается концентрация кальция в плазме. Это само по себе увеличивает и количество фильтрующегося кальция, и его экскрецию. Одновременно, как мы увидим, увеличенная концентрация кальция в плазме индуцирует изменения, ко­торые приводят к уменьшению реабсорбции. Общий результат таких реакций приводит к увеличению экскреции кальция.

Имеется ряд факторов, не призванных к поддержанию гомеостаза кальция, ко­торые могут воздействовать на экскрецию кальция с мочой в основном за счет стимуляции или торможения канальцевой реабсорбции. Сюда входит большое количество гормонов, ионов, нарушений кислотно-основного равновесия и ле­карств (см. 5иЫ, Коизе в списке литературы).

Один из наиболее важных факторов, воздействующих на реабсорбцию каль­ция, это — натрий: увеличение или уменьшение экскреции кальция с мочой мо­жет быть стимулировано соответственно путем назначения или изъятия из упот­ребления соли. (Данный фактор используется в клинике, когда необходимо сни­зить или увеличить количество кальция в организме.) Объяснение заключается в том, что пассивная реабсорбция кальция в проксимальном канальце и толстой восходящей части петли Генле зависит от реабсорбции натрия.

Второй очень важный фактор, который воздействует на реабсорбцию кальция, но не предназначен для поддержания гомеостаза кальция, это наличие ацидоза. Механизм неясен, но ацидоз существенно тормозит реабсорцию кальция и пото­му вызывает увеличение экскреции кальция. Алкалоз оказывает прямо противо­положный эффект — увеличивает реабсорбцию кальция и уменьшает экскрецию.

Кость

Деятельность желудочно-кишечного тракта и почек определяет результирую­щее поступление и выделение кальция из организма и поэтому общее состояние