6132 0
Během CF se každou minutu dostává do lumen nefronu více než 100 mg glukózy, která je však zcela absorbována buňkami proximálního tubulu, takže glukóza obvykle není v moči detekována a její denní vylučování nepřesahuje 130 mg. Reabsorpce glukózy do krve nastává proti vysokému koncentračnímu gradientu, protože žádná glukóza nakonec nezůstane v tubulární tekutině.
Proces transportu glukózy je kategorizován jako sekundární aktivní. To je způsobeno skutečností, že přenos glukózy z lumen tubulu přes membránu kartáčového lemu nastává pomocí nosiče, který vyžaduje povinnou přítomnost sodíkového iontu. Membrána kartáčového lemu aktivně netransportuje glukózu ani sodík, což je nezbytné pro reabsorpci glukózy. Buněčná energie pro tento proces vzniká při provozu sodíkové pumpy, která odebírá sodík z buňky a je lokalizována v plazmatických membránách laterálních a bazálních částí buňky, tedy směrem k mezibuněčné tekutině a krevním kapilárám.
V důsledku aktivního transportu sodíku z buňky klesá koncentrace sodíku v její cytoplazmě. To slouží jako předpoklad pro pasivní gradientní vstup sodíku do buňky přes membránu kartáčového lemu. Přenašeč může transportovat glukózu z tubulární tekutiny do buňky pouze při kombinaci s glukózou a sodíkem, což mu umožňuje procházet membránou a z vnitřku buňky se glukóza a sodík uvolňují do cytoplazmy.
Sodíková pumpa bazolaterálních membrán tedy slouží jako zdroj energie. Právě transport sodíku spotřebovává energii TF, která se využívá pro současný konjugovaný přenos glukózy do buňky. Primárně aktivní přenos sodíku tedy zajišťuje sekundární aktivní spojený transport glukózy do buňky. Tento systém reabsorpce glukózy je lokalizován pouze v membráně kartáčkového lemu, to znamená v té části plazmatické membrány buňky, která je přivrácena k lumen tubulu. Žádný takový mechanismus přenosu glukózy v bazální a laterální plazmatické membráně neexistuje. Glukóza vstupující do buňky se hromadí v transportním fondu, kde je její koncentrace vyšší než v extracelulární tekutině. Buněčná membrána v bazální části má nízkou propustnost pro glukózu; pro zajištění reabsorpce cukru je jeho přenos z buňky určován speciálními nosiči, které transportují glukózu do extracelulární tekutiny po koncentračním gradientu a bez vynaložení energie buněčného dýchání.
V klinice je schopnost ledviny reabsorbovat glukózu jedním z důležitých ukazatelů funkčního stavu buněk proximálního tubulu a počtu efektivně fungujících tubulů. Vlastnosti reabsorpce glukózy úzce souvisí s mechanismy glukosurie. Z výše uvedených údajů o podstatě procesu reabsorpce glukózy vyplývá, že maximální počet reabsorbovaných molekul glukózy z tubulární tekutiny do krve závisí na počtu nosičů glukózy a rychlosti jejich obratu v membráně. Je zřejmé, že veškerá přefiltrovaná glukóza se reabsorbuje, dokud počet nosičů a rychlost jejich pohybu v membráně nezajistí přenos všech molekul glukózy, které se dostaly do lumen tubulu.
Vylučování glukózy močí začíná teprve tehdy, když se její koncentrace v plazmě zvýší tak výrazně, že množství přefiltrované glukózy překročí reabsorpční kapacitu tubulů (obr. 1). Množství glukózy reabsorbované při maximální zátěži všech membránových přenašečů zapojených do jejího transportu slouží za standardních podmínek výzkumu jako důležitý funkční indikátor aktivity proximálního tubulu. Maximální transport glukózy (TmG) u mužů je 375 ± 79,7 a u žen - 303 ± 55,3 mg / min na 1,73 m² tělesného povrchu.
Rýže. 1. Vztah mezi koncentrací glukózy v krevní plazmě, její filtrací, reabsorpcí a exkrecí [Valint R., 1969]. Na ose y vlevo - množství přefiltrované, reabsorbované a extrahovatelné glukózy, vpravo - clearance glukózy; na ose x - koncentrace glukózy v krevní plazmě.
Studie se zavedením glukózy do krve a měřením TmG na klinice poskytují představu o rovnováze mezi CF a reabsorpcí v proximálním tubulu každého z nefronů. Když je hypertonický roztok glukózy infundován do krve, hyperglykémie nezpůsobí glukosurii, dokud není dosaženo hranice její schopnosti reabsorbovat glukózu v některém z tubulů. Pokud u všech nefronů existuje korespondence mezi objemem filtrované tekutiny (a tím i glukózy) a schopností ji reabsorbovat, pak bude TmG dosaženo současně ve všech nefronech a s dalším zvýšením koncentrace glukózy v krvi, vzniká glukosurie.
Pokud je u dvou nefronů filtrace stejná, ale stav tubulů a schopnost reabsorbovat glukózu jsou různé, pak TmG nebude dosaženo současně. Čím větší jsou rozdíly mezi jednotlivými nefrony, čím jsou populace nefronů heterogennější, čím menší je korespondence mezi hladinou CF glukózy a její reabsorpcí, tím větší je diskrepance mezi nefrony v době nástupu TmG s postupným zvyšováním koncentrace glukózy v plazmě. . U některých nefronů je TmG dosaženo při plazmatické koncentraci glukózy 11,1 mmol/l, u jiných - 22,2 mmol/l. Tento jev se nazývá štěpení nefronové titrační křivky glukózou; závisí na morfologické a funkční heterogenitě populací nefronů v ledvině.
TmG se zvyšuje s akromegalií po podání tyroxinu a jeho pokles je charakteristický pro Addisonovu chorobu, senzibilizaci séra a zvýšení koncentrace 1-lysinu a 1-alaninu ve filtrátu. V průběhu onemocnění se může měnit poměr mezi objemem CP a tubulární reabsorpcí glukózy. U pacientů s diabetes mellitus se může glukosurie v průběhu onemocnění i přes konstantu snižovat vysoká úroveň glukózy a plazmy, což je způsobeno ukládáním protein-mukopolysacharidových komplexů v glomerulárních kapilárách se vznikem ipterkapilární glomerulosklerózy u starších lidí s dlouhým průběhem diabetu. To způsobí pokles CF v jednotlivých nefronech, sníží zatížení tubulů glukózou a ty mají čas reabsorbovat přefiltrovanou glukózu, což vede ke snížení glukosurie.
Klinická nefrologie
vyd. JÍST. Tareeva
Podrobnosti
Reabsorpce je transport látek z lumen renálních tubulů do krve protékající peritubulárními kapilárami. Reabsorbováno 65 % objemu primární moči(asi 120 l / den. Bylo to 170 l, bylo přiděleno 1,5): voda, minerální soli, všechny potřebné organické složky (glukóza, aminokyseliny). Doprava pasivní(osmóza, difúze podél elektrochemického gradientu) a aktivní(primárně aktivní a sekundární aktivní za účasti molekul proteinového nosiče). Transportní systémy jsou stejné jako v tenkém střevě.
Prahové látky – obvykle zcela reabsorbovány(glukóza, aminokyseliny) a jsou vylučovány močí pouze v případě, že jejich koncentrace v krevní plazmě překročí prahovou hodnotu (tzv. „eliminační práh“). Pro glukózu je eliminační práh 10 mmol/l (při normální koncentraci glukózy v krvi 4,4-6,6 mmol/l).
Bezprahové látky – vylučují se vždy bez ohledu na jejich koncentraci v krevní plazmě. Nejsou reabsorbovány nebo jsou reabsorbovány pouze částečně, jako je močovina a další metabolity.
Mechanismus činnosti různých částí renálního filtru.
1. v proximálním tubulu vzniká proces zahušťování glomerulárního filtrátu a zde je nejdůležitější aktivní vstřebávání solí. Pomocí aktivního transportu se z této části tubulu zpětně vstřebá asi 67 % Na +. Téměř úměrné množství vody a některých dalších rozpuštěných látek, jako jsou chloridové ionty, pasivně následuje ionty sodíku. Než se tedy filtrát dostane do Henleho smyčky, reabsorbuje se z něj asi 75 % látek. V důsledku toho se tubulární tekutina stává izosmotickou s ohledem na krevní plazmu a tkáňové tekutiny.
Proximální tubulus je ideální pro intenzivní reabsorpce soli a vody. Četné mikroklky epitelu tvoří tzv. kartáčkový lem pokrývající vnitřní povrch lumen renálního tubulu. S takovým uspořádáním absorpčního povrchu je plocha buněčné membrány extrémně zvětšena a v důsledku toho je usnadněna difúze soli a vody z lumen tubulu do epiteliálních buněk.
2. Sestupná končetina smyčky Henle a část vzestupné končetiny umístěné ve vnitřní vrstvě medulla, sestávají z velmi tenkých buněk, které nemají kartáčový okraj, a počet mitochondrií je malý. Morfologie tenkých řezů nefronu ukazuje na nepřítomnost aktivního přenosu rozpuštěných látek stěnou tubulu. V této oblasti nefronu NaCl velmi špatně proniká stěnou tubulu, močovina je o něco lepší a voda prochází bez potíží.
3. Stěna tenké části vzestupného ramene Henleovy smyčky také neaktivní s ohledem na transport soli. Má však vysokou propustnost pro Na+ a Cl-, ale je mírně propustný pro močovinu a téměř nepropustný pro vodu.
4. Silná část vzestupného ramene Henleovy smyčky, umístěný v ledvinové dřeni, se liší od zbytku specifikované smyčky. Provádí aktivní přenos Na + a Cl - z lumen kličky do intersticiálního prostoru. Tato část nefronu je spolu se zbytkem vzestupného kolena extrémně málo propustná pro vodu. V důsledku reabsorpce NaCl se tekutina dostává do distálního tubulu poněkud hypoosmoticky ve srovnání s tkáňovým mokem.
5. Pohyb vody stěnou distálního tubulu- proces je složitý. Distální tubulus má zvláštní význam pro transport K+, H+ a NH3 z tkáňového moku do lumen nefronu a transport Na+, Cl- a H2O z lumen nefronu do tkáňového moku. Protože jsou soli aktivně „odčerpávány“ z lumen tubulu, voda je pasivně následuje.
6. sběrné potrubí propustná pro vodu, což jí umožňuje přejít ze zředěné moči do koncentrovanější tkáňové tekutiny ledvinové dřeně. Toto je konečná fáze tvorby hyperosmotické moči. K reabsorpci NaCl dochází také v potrubí, ale díky aktivnímu přenosu Na+ stěnou. Pro soli je sběrné potrubí nepropustné, pro vodu je jeho propustnost různá. Důležitým znakem distální části sběrného kanálku, který se nachází ve vnitřní dřeni ledvin, je její vysoká propustnost pro močovinu.
Mechanismus reabsorpce glukózy.
Proximální(1/3) reabsorpce glukózy se provádí pomocí speciální nosiče kartáčového lemu apikální membrány epiteliálních buněk. Tyto nosiče transportují glukózu pouze v případě, že se vážou i transportují sodík. Pasivní pohyb sodíku podél koncentračního gradientu do buněk vede k transportu přes membránu a nosič s glukózou.
K realizaci tohoto procesu je zapotřebí nízká koncentrace sodíku v epiteliální buňce, která vytváří koncentrační gradient mezi vnějším a intracelulárním prostředím, který je zajištěn energeticky závislou prací. sodno-draselné čerpadlo bazální membrány.
Tento druh dopravy se nazývá sekundární aktivní neboli symport, tedy společný pasivní transport jedné látky (glukózy) díky aktivnímu transportu jiné (sodíku) pomocí jednoho nosiče. Při přebytku glukózy v primární moči může dojít k úplnému naplnění všech nosných molekul a glukóza se již nemůže vstřebat do krve.
Tato situace je charakteristická maximální tubulární transport hmoty» (Tm glukóza), která odráží maximální zatížení tubulárních přenašečů při určité koncentraci látky v primární moči a tím i v krvi. Tato hodnota se pohybuje od 303 mg/min u žen do 375 mg/min u mužů. Hodnota maximálního tubulárního transportu odpovídá pojmu „práh vylučování ledvinami“.
Renální eliminační práh zavolejte tomu koncentrace látky v krvi a tedy v primární moči, při které se již nemůže zcela znovu vstřebat v tubulech a objevuje se v konečné moči. Takové látky, u kterých lze nalézt práh eliminace, tj. reabsorbují se úplně při nízkých koncentracích v krvi a ne úplně při zvýšených koncentracích, se nazývají prahové. Příkladem je glukóza, která se při plazmatických koncentracích pod 10 mmol/l zcela vstřebá z primární moči, ale při obsahu v krevní plazmě nad 10 mmol/l se objeví v konečné moči, tj. není zcela reabsorbována. Proto, pro glukózu je eliminační práh 10 mmol/l.
Mechanismy sekrece v ledvinovém filtru.
Sekrece je transport látek z krve protékající peritubulárními kapilárami do lumen renálních tubulů. Doprava je pasivní a aktivní. Vylučují se ionty H+, K+, amoniak, organické kyseliny a zásady (např. cizorodé látky, zejm. léky: penicilin atd.). K sekreci organických kyselin a zásad dochází prostřednictvím sekundárního aktivního mechanismu závislého na sodíku.
sekrece draselných iontů.
Většina snadno filtrovatelných draselných iontů v glomerulu je obvykle reabsorbován z filtrátu v proximálních tubulech a Henleových smyčkách. Rychlost aktivní reabsorpce v tubulu a smyčce se nesníží ani tehdy, když se koncentrace K+ v krvi a filtrátu silně zvýší v reakci na nadměrnou spotřebu tohoto iontu tělem.
Avšak distální tubuly a sběrné kanálky jsou schopny nejen reabsorbovat, ale také vylučovat draselné ionty. Vylučováním draslíku mají tyto struktury tendenci dosáhnout iontové homeostázy v případě, že se do těla dostane neobvykle velké množství tohoto kovu. Zdá se, že transport K+ závisí na jeho vstupu do tubulárních buněk z tkáňového moku, v důsledku činnosti obvyklé pumpy Nar+ - Ka+, s únikem K+ z cytoplazmy do tubulární tekutiny. Draslík může jednoduše difundovat podél elektrochemického gradientu z buněk renálních tubulů do lumen, protože tubulární tekutina je elektronegativní vzhledem k cytoplazmě. Sekrece K+ prostřednictvím těchto mechanismů je stimulována adrenokortikálním hormonem aldosteronem, který se uvolňuje v reakci na zvýšení obsahu K+ v krevní plazmě.
2 etapa tvorba moči je reabsorpce - zpětné vstřebávání vody a látek v ní rozpuštěných. To bylo přesně prokázáno v přímých experimentech s analýzou moči získané mikropunkcí z různých částí nefronu.
Na rozdíl od tvorby primární moči, která je výsledkem fyzikálně-chemických filtračních procesů, reabsorpce probíhá z velké části díky biochemickým procesům buněk nefronových tubulů, jejichž energie je čerpána rozkladem makroergů. To potvrzuje skutečnost, že po otravě látkami, které blokují tkáňové dýchání (kyanidy), se reabsorpce sodíku prudce zhoršuje a blokáda fosforylace monojodacetonem prudce inhibuje reabsorpci glukózy. Reabsorpce se také zhoršuje s poklesem metabolismu v těle. Například při ochlazení těla v chladu se zvyšuje i diuréza.
Jakož i pasivní důležitou roli hrají transportní procesy (difúze, osmotické síly) při reabsorpci, pinocytóze, elektrostatické interakce mezi různě nabitými ionty aj. Existují také 2 typy aktivní transport:
primární aktivní transport probíhá proti elektrochemickému gradientu a zároveň dochází k transportu díky energii ATP,
sekundární aktivní transport se uskutečňuje proti koncentračnímu gradientu a energie buňky není plýtvána. Pomocí tohoto mechanismu dochází k reabsorbci glukózy, aminokyselin. Při tomto typu transportu se organická hmota dostává do buňky proximálního tubulu pomocí nosiče, který musí nutně vázat sodíkový iont. Tento komplex (nosič + organická hmota + iont sodíku) se pohybuje v membráně kartáčového lemu, tento komplex vstupuje do buňky v důsledku rozdílu v koncentracích Na + mezi lumen tubulu a cytoplazmou; v tubulu je více sodíkových iontů než v cytoplazmě. Uvnitř buňky se komplex disociuje a ionty Na + jsou z buňky odstraněny díky Na-K pumpě.
Reabsorpce se provádí ve všech částech nefronu, s výjimkou pouzdra Shumlyansky-Bowman. Nicméně povaha reabsorpce a intenzita in různá oddělení nefron není stejný. V proximálním oddělení nefronu je reabsorpce velmi intenzivní a málo závisí na metabolismu voda-sůl v těle (povinná, obligátní). V distální oddělení reabsorpce nefronu je velmi variabilní. Říká se tomu fakultativní reabsorpce. Právě reabsorpce v distálních tubulech a sběrných kanálcích, ve větší míře než v proximálním úseku, určuje funkci ledviny jako homeostatického orgánu, který reguluje stálost osmotického tlaku, pH, izotonicitu a objem krve.
Reabsorpce v různých částech nefronu
K reabsorpci ultrafiltrátu dochází v krychlovém epitelu proximálního tubulu. Velký význam zde mají mikroklky. V tomto úseku se zcela reabsorbuje glukóza, aminokyseliny, bílkoviny, vitamíny, mikroprvky, významné množství Na +, Ca +, hydrogenuhličitany, fosforečnany, Cl -, K + a H 2 O. V následných úsecích nefronů, jsou absorbovány pouze ionty a H 2 O.
Mechanismus vstřebávání těchto látek není stejný. Nejvýznamnější z hlediska objemu a nákladů na energii je reabsorpce Na +. Je zajišťován pasivními i aktivními mechanismy a vyskytuje se ve všech částech tubulů.
Aktivní reabsorpce Na způsobuje pasivní uvolňování Cl - iontů z tubulů - které následují Na + v důsledku elektrostatické interakce: kladné ionty s sebou nesou záporně nabitý Cl - a další anionty.
Asi 65-70 % vody je reabsorbováno v proximálních tubulech. Tento proces se provádí kvůli rozdílu osmotického tlaku - pasivně. Přechod vody z primární moči vyrovnává osmotický tlak v proximálních tubulech na jeho úroveň v tkáňovém moku. 60-70% vápníku a hořčíku je také reabsorbováno z filtrátu. Jejich další reabsorpce pokračuje v Henleyově kličce a distálních tubulech a pouze asi 1 % přefiltrovaného vápníku a 5–10 % hořčíku se vylučuje močí. Reabsorpce vápníku a v menší míře i hořčíku je regulována parathormonem. Parathormon zvyšuje reabsorpci vápníku a hořčíku a snižuje reabsorpci fosforu. Kalcitonin má opačný účinek.
Všechny bílkoviny, veškerá glukóza, 100 % aminokyselin, 70-80 % vody, α, Cl, Mg, Ca jsou tedy reabsorbovány v proximálním stočeném tubulu. V Henleyově smyčce se díky selektivní propustnosti jejích oddělení pro sodík a vodu reabsorbuje dalších 5 % ultrafiltrátu a 15 % objemu primární moči vstupuje do distální části nefronu, který je aktivně zpracováván v stočené tubuly a sběrné kanály. Objem konečné moči je vždy dán rovnováhou vody a soli v těle a může se pohybovat od 25 litrů za den (17 ml/min) do 300 ml (0,2 ml/min).
Reabsorpce v distálních částech nefronu a sběrných kanálků zajišťuje návrat ideální osmotické a solné tekutiny do krve, udržuje konstantní osmotický tlak, pH, vodní rovnováhu a stabilitu koncentrace iontů.
Obsah mnoha látek v konečné moči je mnohonásobně vyšší než v plazmě a primární moči; při průchodu tubuly nefronu se primární moč koncentruje. Poměr koncentrace látky v konečné moči ke koncentraci v plazmě se nazývá koncentrační index. Tento index charakterizuje procesy, které se vyskytují v systému nefronových tubulů.
Reabsorpce glukózy
Koncentrace glukózy v ultrafiltrátu je stejná jako v plazmě, ale v proximálním nefronu je téměř úplně reabsorbována. Za normálních podmínek se močí denně nevyloučí více než 130 mg. K reabsorpci glukózy dochází proti vysokému koncentračnímu gradientu, tzn. Reabsorpce glukózy probíhá aktivně a je přenášena mechanismem sekundárního aktivního transportu. Apikální membrána buňky, tzn. membrána směřující k lumen tubulu umožňuje glukóze procházet pouze jedním směrem - do buňky a neprochází zpět do lumen tubulu.
Apikální membrána buňky proximálního tubulu má vyhrazený přenašeč glukózy, ale glukóza musí být převedena na glu-6 fosfát, než může interagovat s přenašečem. Membrána obsahuje enzym glukokinázu, který zajišťuje fosforylaci glukózy. Glu-6-fosfát se váže na apikální membránový transportér spolu se sodíkem.
Tento komplex kvůli rozdílu v koncentraci sodíku ( více sodíku v lumen tubulu než v cytoplazmě) se pohybuje v membráně kartáčového lemu a vstupuje do buňky. V buňce tento komplex disociuje. Nosič se vrací pro nové části glukózy a glu-6-fosfát a sodík zůstávají v cytoplazmě. Glu-6-fosfát je štěpen enzymem glu-6-fosfatázou na glukózu a fosfátovou skupinu. Fosfátová skupina se používá k přeměně ADP na ATP. Glukóza putuje do bazální membrány, kde se spojí s dalším nosičem, který ji transportuje přes membránu do krve. Transport přes buněčnou bazální membránu je usnadněn difúzí a nevyžaduje přítomnost sodíku.
Reabsorpce glukózy je závislá na její koncentraci v krvi. Glukóza se zcela vstřebá, pokud její koncentrace v krvi nepřekročí 7-9 mmol/l, běžně je to od 4,4 do 6,6 mmol/l. Pokud je obsah glukózy vyšší, pak se její část nevstřebává a je vyloučena v konečné moči - je pozorována glukosurie.
Na tomto základě zavádíme koncept o prahu vylučování. Eliminační práh(reabsorpční práh) je koncentrace látky v krvi, při které nemůže být zcela reabsorbována a vstupuje do konečné moči . U glukózy je to více než 9 mmol / l, protože. zároveň je síla nosných systémů nedostatečná a cukr se dostává do moči. U zdravých lidí to lze pozorovat po příjmu velkého množství (alimentární (potravinová) glukosurie).
Reabsorpce aminokyselin
Aminokyseliny jsou také zcela reabsorbovány buňkami proximálního tubulu. Existuje několik specifických reabsorpčních systémů pro neutrální, dibazické, dikarboxylové aminokyseliny a iminokyseliny.
Každý z těchto systémů zajišťuje reabsorpci několika aminokyselin stejné skupiny:
1 skupina-glycin, prolin, hydroxyprolin, alanin, kyselina glutamová, kreatin;
skupina 2 - dvojsytná - lysin, arginin, ornitin, histidin, cystin;
Skupina 3 - leucin, isoleucin.
Skupina 4 - Organické iminokyseliny obsahující v molekule dvojvaznou iminoskupinu (= NH), heterocyklické iminokyseliny prolin a hydroxyprolin jsou součástí proteinů a obvykle se považují za aminokyseliny.
V rámci každého systému existuje konkurenční vztah mezi přenosem jednotlivých aminokyselin zařazených do této skupiny. Proto, když je v krvi hodně jedné aminokyseliny, nestihne přenašeč dopravit všechny aminokyseliny této řady – vyloučí se močí. Transport aminokyselin probíhá stejně jako u glukózy, tzn. mechanismem sekundárního aktivního transportu.
Reabsorpce bílkovin
Během dne se do filtrátu dostane 30-50 g bílkovin. Téměř všechny bílkoviny jsou zcela reabsorbovány v tubulech proximálního nefronu a u zdravého člověka jsou pouze jejich stopy v moči. Proteiny se na rozdíl od jiných látek zpětně vstřebávají do buněk pinocytózou. (Molekuly přefiltrovaného proteinu se adsorbují na povrchovou membránu buňky, případně vytvoří pinocytickou vakuolu. Tyto vakuoly fúzují s lysozomem, kde se vlivem proteolytických enzymů proteiny štěpí a jejich fragmenty se přenášejí do krve přes bazální cytoplazmatická membrána). Při onemocnění ledvin se zvyšuje množství bílkovin v moči - proteinurie. Může být spojeno buď s porušením reabsorpce, nebo se zvýšením filtrace bílkovin. Může se objevit po cvičení.
Metabolické produkty vyloučené z těla, škodlivé pro tělo, nejsou aktivně reabsorbovány. Ty sloučeniny, které nejsou schopny proniknout do buňky difuzí, se do krve vůbec nevracejí a jsou v nejkoncentrovanější formě vylučovány močí. Jedná se o sulfáty a kreatinin, jejich koncentrace v konečné moči je 90-100x vyšší než v plazmě - tzn. bezprahové látek. konečné produkty metabolismu dusíku (močovina a kyselina močová) mohou difundovat do tubulárního epitelu, takže jsou částečně reabsorbovány a jejich koncentrační index je nižší než sulfát a kreatinin.
Z proximálního stočeného tubulu vstupuje izotonická moč do Henleovy kličky. Zde se dostává přibližně 20-30 % filtrátu. Je známo, že Henleova smyčka, distální stočené tubuly a sběrné kanálky jsou založeny na mechanismu protiproudový násobič trubkový systém.
Moč se v těchto tubulech pohybuje v opačných směrech (proto byl systém nazýván protiproud) a procesy transportu látek v jednom koleni systému jsou zesíleny („znásobeny“) činností druhého kolena.
Princip protiproudého systému je v přírodě a technologii široce rozšířen. Jedná se o odborný termín, který definuje pohyb dvou proudů kapaliny nebo plynů v opačných směrech, čímž se vytvářejí příznivé podmínky pro výměnu mezi nimi. Například v končetinách arktických zvířat jsou arteriální a žilní cévy blízko, krev proudí v paralelních tepnách a žilách. Arteriální krev proto ohřívá ochlazenou žilní krev pohybující se směrem k srdci. Kontakt mezi nimi je biologicky prospěšný.
Takto je uspořádána a fungují Henleova smyčka a další části nefronu a mezi koleny Henleovy smyčky a sběrnými kanály existuje mechanismus protiproudého multiplikátoru.
Zvažte, jak funguje Henleova smyčka. Sestupná část se nachází v dřeni a táhne se až k vrcholu renální papily, kde se ohýbá o 180° a přechází ve vzestupnou část, umístěnou rovnoběžně s sestupnou. Funkční význam různých oddělení smyčky není stejný. Sestupná část smyčky je dobře propustná pro vodu a vzestupná část je voděodolná, ale aktivně reabsorbuje sodík, což zvyšuje osmolaritu tkáně. To vede k tomu, že ještě více vody opouští sestupnou část Henleovy smyčky podél osmotického gradientu (pasivní).
Izotonická moč vstupuje do sestupného kolena a v horní části kličky se koncentrace moči v důsledku uvolňování vody zvyšuje 6-7krát, takže koncentrovaná moč vstupuje do vzestupného kolena. Zde ve vzestupném koleni dochází k aktivní reabsorpci sodíku a absorpci chloru, voda zůstává v lumen tubulu a hypotonická tekutina (200 osmol / l) vstupuje do distálního tubulu. Mezi kolenními segmenty smyčky Henle neustále existuje osmotický gradient 200 miliosmolů (1 osmol \u003d 1000 miliosmolů - množství látky, která vyvíjí osmotický tlak 22,4 atm v 1 litru vody). Po celé délce smyčky je celkový rozdíl osmotického tlaku (osmotický gradient nebo pokles) 200 miliosmol.
Močovina také cirkuluje v ledvinovém protiproudém systému a podílí se na udržování vysoké osmolarity v ledvinové dřeni. Močovina opouští sběrný kanál (když se konečná moč přesouvá do pánve). Vstupuje do intersticia. Poté je vylučován do vzestupného ramene nefronové smyčky. Poté vstupuje do distálního stočeného tubulu (s proudem moči) a opět končí ve sběrném kanálku. Cirkulace v dřeni je tedy mechanismem pro udržení vysokého osmotického tlaku, který nefronová smyčka vytváří.
V Henleově kličce se reabsorbuje dalších 5 % počátečního objemu filtrátu a asi 15 % objemu primární moči vstupuje do stočených distálních tubulů ze vzestupné Henleovy kličky.
Důležitou roli při udržování vysokého osmotického tlaku v ledvině hrají přímé ledvinové cévy, které stejně jako Henleova klička tvoří reverzní protiproudý systém. Sestupné a vzestupné cévy probíhají paralelně s nefronovou smyčkou. Krev procházející cévami, procházející vrstvami s postupně klesající osmolaritou, dodává mezibuněčné tekutině sůl a močovinu a zachycuje vodu. Že. protiproudý systém nádob představuje zkrat pro vodu, díky čemuž se vytvářejí podmínky pro difúzi rozpuštěných látek.
Zpracování primární moči v Henleově kličce dokončuje proximální reabsorpci moči, díky které se ze 120 ml/min vrací do krve 100-105 ml/min primární moči a dále 17 ml.
Tubulární reabsorpce je proces reabsorpce vody a látek z moči obsažených v lumen tubulů do lymfy a krve.
Většina molekul je reabsorbována v proximálním nefronu. Zde se téměř úplně vstřebávají aminokyseliny, glukóza, vitamíny, bílkoviny, mikroprvky, značné množství iontů Na +, C1-, HCO3- a mnoho dalších látek.
Elektrolyty a voda jsou absorbovány v Henleově smyčce, distálním tubulu a sběrných kanálcích.
Aldosteron stimuluje reabsorpci Na+ a vylučování K+ a H+ do renálních tubulů v distálním nefronu, v distálním tubulu a kortikálních sběrných kanálcích.
Vasopresin podporuje reabsorpci vody z distálních stočených tubulů a sběrných kanálků.
Pomocí pasivního transportu se voda, chlór a močovina reabsorbují.
Aktivní transport je přenos látek proti elektrochemickým a koncentračním gradientům. Navíc se rozlišuje primárně aktivní a sekundární aktivní transport. Primární aktivní transport nastává s výdejem buněčné energie. Příkladem je přenos Na+ iontů enzymem Na+/K+-ATPázou, který využívá energii ATP. Při sekundárním aktivním transportu se přenos látky uskutečňuje na úkor transportní energie jiné látky. Glukóza a aminokyseliny jsou reabsorbovány mechanismem sekundárního aktivního transportu.
Hodnota maximálního tubulárního transportu odpovídá starému pojetí „práhu renálního vylučování“. U glukózy je tato hodnota 10 mmol/l.
Látky, jejichž zpětné vstřebávání nezávisí na jejich koncentraci v krevní plazmě, nazýváme bezprahové. Patří sem látky, které se buď vůbec nevstřebávají (inulin, mannitol), nebo se málo reabsorbují a vylučují močí v poměru k jejich hromadění v krvi (sírany).
Normálně malé množství proteinu vstupuje do filtrátu a je zpětně absorbováno. Proces reabsorpce proteinů se provádí pomocí pinocytózy. Po vstupu do buňky je protein hydrolyzován lysozomovými enzymy a přeměněn na aminokyseliny. Ne všechny bílkoviny podléhají hydrolýze, některé z nich přecházejí do krve v nezměněné podobě. Tento proces je aktivní a vyžaduje energii. Výskyt bílkoviny v moči se nazývá proteinurie. Proteinurie se může objevit i za fyziologických podmínek, například po těžké svalové práci. V zásadě se proteinurie vyskytuje v patologii nefritidy, nefropatií a mnohočetného myelomu.
Močovina hraje důležitou roli v mechanismech koncentrace moči, protože je volně filtrována v glomerulech. V proximálním tubulu je část močoviny pasivně reabsorbována koncentračním gradientem, ke kterému dochází v důsledku koncentrace moči. Zbytek močoviny se dostane do sběrných kanálů. Ve sběrných kanálech dochází vlivem ADH k reabsorpci vody a ke zvýšení koncentrace močoviny. ADH zvyšuje propustnost stěny pro močovinu a ta přechází do dřeně ledviny a vytváří zde přibližně 50 % osmotického tlaku. Z intersticia močovina difunduje podél koncentračního gradientu do Henleovy kličky a opět vstupuje do distálních tubulů a sběrných kanálků. Dochází tak k intrarenální cirkulaci močoviny. V případě vodní diurézy se absorpce vody v distálním nefronu zastaví a vyloučí se více močoviny. Jeho vylučování tedy závisí na diuréze.
Reabsorpce slabých kyselin a zásad závisí na tom, zda jsou v ionizované nebo neionizované formě. Slabé zásady a kyseliny v ionizovaném stavu nejsou zpětně absorbovány a jsou vylučovány močí. Stupeň ionizace zásad se v kyselém prostředí zvyšuje, proto se rychleji vylučují kyselou močí, slabé kyseliny se naopak rychleji vylučují močí zásaditou. To je velmi důležité, protože mnoho léčivých látek jsou slabé zásady nebo slabé kyseliny. Proto je při otravě kyselinou acetylsalicylovou nebo fenobarbitalem (slabé kyseliny) nutné podávat alkalické roztoky (NaHCO3), aby se tyto kyseliny převedly do ionizovaného stavu, a tím se usnadnilo jejich rychlé vyloučení z těla. Pro rychlé vylučování slabých zásad je nutné zavádět do krve kyselé produkty k okyselení moči.
Voda je reabsorbována ve všech částech nefronu pasivně díky osmotickému transportu účinné látky: glukóza, aminokyseliny, bílkoviny, sodík, draslík, vápník, ionty chloru. S poklesem reabsorpce osmoticky aktivních látek klesá i reabsorpce vody. Přítomnost glukózy v konečné moči vede ke zvýšení diurézy (polyurie).
Sodík je hlavním iontem zodpovědným za pasivní absorpci vody. Sodík, jak je uvedeno výše, je také nezbytný pro transport glukózy a aminokyselin. Kromě toho hraje důležitou roli při vytváření osmoticky aktivního prostředí v intersticiu dřeně ledvin, čímž dochází ke koncentraci moči.
Tok sodíku z primární moči přes apikální membránu do buňky tubulárního epitelu probíhá pasivně podél elektrochemických a koncentračních gradientů. Vylučování sodíku z buňky přes bazolaterální membrány probíhá aktivně pomocí Na+/K+-ATPázy. Protože se energie buněčného metabolismu vynakládá na přenos sodíku, je jeho transport primárně aktivní. Transport sodíku do buňky může probíhat různými mechanismy. Jednou z nich je výměna Na + za H + (protiproudý transport, neboli antiport). V tomto případě se sodíkový iont přenáší dovnitř buňky a vodíkový iont se přenáší ven. Další způsob přenosu sodíku do buňky se provádí za účasti aminokyselin, glukózy. Jedná se o tzv. kotransport, neboli symport. Částečně je reabsorpce sodíku spojena se sekrecí draslíku.
Srdeční glykosidy (strophanthin K, oubain) jsou schopny inhibovat enzym Na + / K + -ATPázu, který zajišťuje přenos sodíku z buňky do krve a transport draslíku z krve do buňky.
Velký význam v mechanismech reabsorpce iontů vody a sodíku, stejně jako koncentrace moči, má práce tzv. rotačně-protiproudého násobícího systému. Po průchodu proximálním segmentem tubulu vstupuje izotonický filtrát ve zmenšeném objemu do Henleovy smyčky. V tomto úseku není intenzivní reabsorpce sodíku doprovázena reabsorpcí vody, protože stěny tohoto segmentu jsou pro vodu špatně propustné i pod vlivem ADH. V tomto ohledu dochází k ředění moči v lumen nefronu a koncentraci sodíku v intersticiu. Zředěná moč v distálním tubulu ztrácí přebytečnou tekutinu a stává se izotonickou s plazmou. Snížený objem izotonické moči se dostává do sběrného systému probíhajícího v dřeni, jehož vysoký osmotický tlak v intersticiu je způsoben zvýšenou koncentrací sodíku. Ve sběrných kanálech pod vlivem ADH pokračuje reabsorpce vody v souladu s koncentračním gradientem. Vasa recta v dřeni fungují jako protiproudé výměnné cévy, které odebírají sodík podél cesty k papilám a uvolňují jej, než se vrátí do kortikální vrstvy. V hloubce dřeně je tímto způsobem udržován vysoký obsah sodíku, který zajišťuje resorpci vody ze sběrného systému a koncentraci moči.
Tvorba složení konečné moči se provádí v průběhu tří procesů - reabsorpce a sekrece v tubulech, tubulech a kanálcích. Je reprezentován následujícím vzorcem:
Vylučování = (Filtrace - Reabsorpce) + Vylučování.
Intenzita uvolňování mnoha látek z těla je ve větší míře určena reabsorpcí a některé látky - sekrecí.
Reabsorpce (reverzní absorpce) - jde o návrat látek nezbytných pro tělo z lumen tubulů, tubulů a vývodů do intersticia a krve (obr. 1).
Reabsorpce se vyznačuje dvěma rysy.
Za prvé, tubulární reabsorpce tekutiny (vody), jako je , je kvantitativně významný proces. To znamená, že potenciální účinek malé změny v reabsorpci může být velmi významný pro výdej moči. Například snížení reabsorpce o pouhých 5 % (ze 178,5 na 169,5 l/den) zvýší objem konečné moči z 1,5 l na 10,5 l/den (7krát, neboli 600 %) při stejné úrovni filtrace v glomerulus.
Za druhé, tubulární reabsorpce je vysoce selektivní (selektivita). Některé látky (aminokyseliny, glukóza) jsou téměř úplně (více než 99 %) reabsorbovány a voda a elektrolyty (sodík, draslík, chlór, hydrogenuhličitany) jsou reabsorbovány ve velmi významném množství, ale jejich reabsorpce se může výrazně lišit v závislosti na potřebách organismu, což ovlivňuje obsah těchto látek v konečné moči. Jiné látky (například močovina) se mnohem hůře vstřebávají a ve velkém množství se vylučují močí. Mnoho látek po filtraci není zpětně absorbováno a jsou zcela vyloučeny v jakékoli koncentraci v krvi (například kreatinin, inulin). Díky selektivní reabsorpci látek v ledvinách se provádí přesná kontrola složení tekutá média organismus.
Rýže. 1. Lokalizace transportních procesů (sekrece a reabsorpce v nefronu)
Látky se v závislosti na mechanismech a stupni jejich reabsorpce dělí na prahové a bezprahové.
prahové látky za normálních podmínek jsou téměř úplně reabsorbovány z primární moči za účasti facilitovaných transportních mechanismů. Tyto látky se objevují ve významném množství v konečné moči, když se jejich koncentrace v krevní plazmě (a tím i v primární moči) zvýší a překročí „práh vylučování“ neboli „renální práh“. Hodnota tohoto prahu je dána schopností nosných proteinů v membráně epiteliálních buněk zajistit přenos filtrovaných látek stěnou tubulů. Při vyčerpání možností transportu (přesycení), kdy se do přenosu zapojí všechny nosné bílkoviny, se část látky nemůže zpětně vstřebat do krve a objevuje se v konečné moči. Takže například práh vylučování glukózy je 10 mmol / l (1,8 g / l) a je téměř 2krát vyšší než jeho normální obsah v krvi (3,33-5,55 mmol / l). To znamená, že pokud koncentrace glukózy v krevní plazmě překročí 10 mmol / l, pak existuje glykosurie- Vylučování glukózy močí (v množství větším než 100 mg/den). Intenzita glukosurie se zvyšuje úměrně se zvýšením plazmatické glukózy, což je důležité diagnostické znamení gravitace cukrovka. Hladina glukózy v krevní plazmě (a primární moči) běžně ani po jídle téměř nikdy nepřekročí hodnotu (10 mmol/l) nutnou pro její výskyt v konečné moči.
Bezprahové látky nemají práh vylučování a jsou odstraňovány z těla v jakékoli koncentraci v krevní plazmě. Tyto látky jsou obvykle produkty metabolismu, které se mají z těla odstranit (kreatinin) a další organické látky (např. inulin). Tyto látky se používají ke studiu funkce ledvin.
Některé z odebraných látek mohou být částečně reabsorbovány (močovina, kyselina močová) a ne zcela odstraněny (tab. 1), jiné prakticky nejsou reabsorbovány (kreatinin, sulfáty, inulin).
Tabulka 1. Filtrace, reabsorpce a vylučování různých látek ledvinami
Reabsorpce - vícestupňový proces, včetně přechodu vody a látek v ní rozpuštěných, nejprve z primární moči do mezibuněčné tekutiny a poté stěnami peritubulárních kapilár do krve. Přenášené látky mohou pronikat do intersticiální tekutiny z primární moči dvěma způsoby: transcelulárně (přes tubulární epiteliální buňky) nebo paracelulárně (přes mezibuněčné prostory). Reabsorpce makromolekul se v tomto případě provádí v důsledku endocytózy a minerálních a organických látek s nízkou molekulovou hmotností - v důsledku aktivního a pasivního transportu, vody - přes akvaporiny pasivně, osmózou. Rozpuštěné látky se zpětně vstřebávají z mezibuněčných prostor do peritubulárních kapilár vlivem silového rozdílu mezi krevním tlakem v kapilárách (8-15 mm Hg) a jeho koloidně osmotickým (onkotickým) tlakem (28-32 mm Hg).
Proces reabsorpce iontů Na + z lumen tubulů do krve se skládá minimálně ze tří fází. Ionty Na+ vstupují v 1. stupni z primární moči do tubulární epitelové buňky přes apikální membránu pasivně usnadněnou difúzí pomocí nosných proteinů podél koncentračních a elektrických gradientů vzniklých provozem Na+/K+ pumpy na bazolaterální povrchu epiteliální buňky. Vstup iontů Na + do buňky je často spojen se společným transportem glukózy (nosný protein (SGLUT-1) nebo aminokyselin (v proximálním tubulu), iontů K + a CI + (v Henleově smyčce) do buňkou (kotransport, symport) nebo s protitransportem (antiport ) iontů H+, NH3+ z buňky do primární moči.Ve 2. stupni probíhá transport iontů Na+ přes bazální gerální membránu do mezibuněčné tekutiny primární aktivní transport proti elektrickým a koncentračním gradientům pomocí Na+/K+ pumpy (ATPáza).Reabsorpce iontů Na+ podporuje reabsorpci vody (osmózou), následovanou pasivní absorpcí iontů CI-, HCO 3 -, částečně močoviny.Na 3. stádiu dochází za působení sil gradientů hydrostatických a .
Glukóza, aminokyseliny, vitamíny jsou reabsorbovány z primární moči sekundárním aktivním transportem (symport spolu s Na + iontem). Transportní protein apikální membrány tubulární epiteliální buňky váže iont Na+ a organickou molekulu (glukózu SGLUT-1 nebo aminokyselinu) a přenáší je dovnitř buňky, přičemž hnací silou je difúze Na+ do buňky podél elektrochemického gradientu. platnost. Glukóza (za účasti nosného proteinu GLUT-2) a aminokyseliny procházejí pasivně ven z buňky přes bazolagermální membránu usnadněnou difúzí podél koncentračního gradientu.
Proteiny s molekulovou hmotností menší než 70 kD, filtrované z krve do primární moči, jsou reabsorbovány v proximálních tubulech pinocytózou, částečně štěpeny v epitelu lysozomálními enzymy a nízkomolekulární složky a aminokyseliny se vracejí zpět do krev. Výskyt bílkoviny v moči se označuje termínem „proteinurie“ (obvykle albuminurie). Krátkodobá proteinurie do 1 g/l se může vyvinout u zdravých jedinců po intenzivní dlouhodobé fyzické práci. Přítomnost konstantní a vyšší proteinurie je známkou porušení mechanismů glomerulární filtrace a (nebo) tubulární reabsorpce v ledvinách. Glomerulární (glomerulární) proteinurie se obvykle vyvíjí se zvýšením permeability glomerulárního filtru. Výsledkem je, že protein vstupuje do dutiny Shumlyansky-Bowmanova pouzdra a proximálních tubulů v množství přesahujícím možnosti jeho resorpce mechanismy tubulů - rozvíjí se střední proteinurie. Tubulární (tubulární) proteinurie je spojena s porušením reabsorpce proteinů v důsledku poškození epitelu tubulů nebo zhoršeného toku lymfy. Při současném poškození glomerulárních a tubulárních mechanismů vzniká vysoká proteinurie.
Reabsorpce látek v ledvinách úzce souvisí s procesem sekrece. Termín "sekrece" k popisu práce ledvin se používá ve dvou významech. Za prvé, sekrece v ledvinách je považována za proces (mechanismus) transportu látek, které mají být odstraněny do lumen tubulů nikoli přes glomeruly, ale z intersticia ledvin nebo přímo z buněk renálního epitelu. V tomto případě se provádí vylučovací funkce ledvin. Vylučování látek do moči probíhá aktivně a (nebo) pasivně a je často spojeno s tvorbou těchto látek v epiteliálních buňkách tubulů ledvin. Sekrece umožňuje rychle odstranit z těla ionty K +, H +, NH3 +, jakož i některé další organické a léčivé látky. Za druhé, termín „sekrece“ se používá k popisu syntézy v ledvinách a jejich uvolňování do krve hormonů erytropoetinu a kalcitriolu, enzymu reninu a dalších látek. V ledvinách aktivně probíhají procesy glukoneogeneze a vzniklá glukóza je také transportována (vylučována) do krve.
Reabsorpce a sekrece látek v různých částech nefronu
Osmotické ředění a koncentrace moči
Proximální tubuly zajišťují reabsorpci většiny vody z primární moči (cca 2/3 objemu glomerulárního filtrátu), významné množství iontů Na +, K +, Ca 2+, CI-, HCO 3 -. V proximálních tubulech jsou reabsorbovány téměř všechny organické látky (aminokyseliny, bílkoviny, glukóza, vitamíny), stopové prvky a další pro tělo potřebné látky (obr. 6.2). V jiných odděleních nefronu se provádí pouze reabsorpce vody, iontů a močoviny. Tak vysoká reabsorpční kapacita proximálního tubulu je způsobena řadou strukturálních a funkční vlastnosti jeho epiteliální buňky. Jsou vybaveny dobře vyvinutým kartáčkovým lemem na apikální membráně, stejně jako širokým labyrintem mezibuněčných prostor a kanálů na bazální straně buněk, což výrazně zvyšuje absorpční plochu (60x) a urychluje transport látek jejich prostřednictvím. V epiteliálních buňkách proximálních tubulů je mnoho mitochondrií a intenzita metabolismu v nich je 2krát vyšší než v neuronech. To umožňuje získat dostatečné množství ATP pro realizaci aktivního transportu látek. Důležitou vlastností reabsorpce v proximálních tubulech je, že voda a látky v ní rozpuštěné jsou zde reabsorbovány v ekvivalentním množství, což zajišťuje izoosmolaritu moči proximálních tubulů a její izosmoticitu s krevní plazmou (280-300 mosmol / l).
V proximálních tubulech nefronu dochází k primární aktivní a sekundární aktivní sekreci látek do lumen tubulů pomocí různých nosných proteinů. Sekrece vylučovaných látek se provádí jak z krve peritubulárních kapilár, tak z chemických sloučenin vznikajících přímo v buňkách tubulárního epitelu. Mnoho organických kyselin a zásad se vylučuje z krevní plazmy do moči (například kyselina para-aminohippurová (PAG), cholin, thiamin, serotonin, guanidin atd.), ionty (H +, NH3 +, K +), léčivé látky (penicilin atd.). U řady xenobiotik organického původu, která se dostala do organismu (antibiotika, barviva, RTG kontrastní látky), rychlost jejich vylučování z krve tubulární sekrecí výrazně převyšuje jejich vylučování glomerulární filtrací. Sekrece PAH v proximálních tubulech je tak intenzivní, že se z ní krev zbaví již při jednom průchodu peritubulárními kapilárami kortikální substance (proto stanovením clearance PAH lze vypočítat objem účinné renální průtok plazmy zapojený do tvorby moči). V buňkách tubulárního epitelu při deaminaci aminokyseliny glutaminu vzniká amoniak (NH 3), který se vylučuje do lumen tubulu a dostává se do moči. V něm se amoniak váže s ionty H + za vzniku amonného iontu NH 4 + (NH 3 + H + -> NH4 +). Vylučováním iontů NH 3 a H + se ledviny podílejí na regulaci acidobazického stavu krve (těla).
V smyčka Henle reabsorpce vody a iontů jsou prostorově odděleny, což je způsobeno zvláštnostmi struktury a funkcí jeho epitelu, jakož i hyperosmózou ledvinové dřeně. Sestupná část Henleovy smyčky je vysoce propustná pro vodu a pouze středně propustná pro látky v ní rozpuštěné (včetně sodíku, močoviny atd.). V sestupné části Henleovy kličky se reabsorbuje 20 % vody (působením vysokého osmotického tlaku v médiu obklopujícím tubulus) a osmoticky aktivní látky zůstávají v tubulární moči. To je kvůli vysoký obsah chlorid sodný a močovina v hyperosmotické mezibuněčné tekutině dřeně ledvin. Osmoticita moči, jak se pohybuje do horní části kličky Henle (hluboko do dřeně ledviny), se zvyšuje (v důsledku reabsorpce vody a toku chloridu sodného a močoviny podél koncentračního gradientu) a objem se snižuje (kvůli reabsorpci vody). Tento proces se nazývá osmotická koncentrace moči. Maximální osmotiky tubulární moči (1200-1500 mosmol/l) je dosaženo na vrcholu Henleovy kličky juxtamedulárních nefronů.
Dále moč vstupuje do vzestupného kolena Henleovy kličky, jejíž epitel není propustný pro vodu, ale propouští ionty v něm rozpuštěné. Toto oddělení zajišťuje reabsorpci 25 % iontů (Na +, K +, CI-) z jejich celkového množství, které se dostalo do primární moči. Epitel tlusté vzestupné části Henleovy kličky má v bazálních membránách epiteliálních buněk zabudovaný výkonný enzymatický systém aktivního transportu iontů Na + a K + ve formě Na + / K + pumpy.
V apikálních membránách epitelu se nachází kotransportní protein, který současně transportuje jeden Na+ iont, dva CI- ionty a jeden K+ iont z moči do cytoplazmy. Zdrojem hnací síly pro tento kotransportér je energie, se kterou se ionty Na + řítí do buňky po koncentračním gradientu, stačí také přesunout K iontů proti koncentračnímu gradientu. Ionty Na+ mohou také vstoupit do buňky výměnou za ionty H pomocí kotransportéru Na+/H+. Uvolněním (sekrecí) K+ a H+ do lumen tubulu v něm vzniká nadbytek kladného náboje (až +8 mV), který podporuje difúzi kationtů (Na+, K+, Ca 2+, Mg 2+) paracelulárně. prostřednictvím mezibuněčných kontaktů.
Sekundární aktivní a primárně aktivní transport iontů ze vzestupného ramene Henleovy kličky do prostoru obklopujícího tubulu je nejdůležitějším mechanismem pro vytvoření vysokého osmotického tlaku v intersticiu dřeně ledviny. Ve vzestupné Henleově smyčce nedochází k reabsorpci vody a jejich reabsorpcí klesá koncentrace osmoticky aktivních látek (především iontů Na + a CI +) v tubulární tekutině. Proto je na výstupu z Henleovy kličky v tubulech vždy hypotonická moč s koncentrací osmoticky aktivních látek pod 200 mosmol/l. Takový jev se nazývá osmotické ředění moči, a vzestupná část Henleovy smyčky - distribuční segment nefronu.
Vytvoření hyperosmoticity v ledvinové dřeni je považováno za hlavní funkci nefronové smyčky. Existuje několik mechanismů pro jeho vytvoření:
- aktivní práce rotačně-protiproudého systému tubulů (vzestupných a sestupných) nefronové kličky a mozkových sběrných kanálků. Pohyb tekutiny v nefronové smyčce v opačných směrech k sobě způsobuje sumaci malých příčných gradientů a vytváří velký podélný kortikálně-medulární gradient osmolality (od 300 mosmol/l v kortexu do 1500 mosmol/l blízko vrcholu pyramidy v dřeni). Mechanismus smyčky Henle se nazývá rotačně-protiproudý násobící systém nefronu. Hlavní roli v tomto mechanismu hraje Henleova klička juxtamedulárních nefronů, prostupující celou dřeň ledviny;
- cirkulace dvou hlavních osmoticky aktivních sloučenin - chloridu sodného a močoviny. Tyto látky mají hlavní podíl na vzniku hyperosmoticity intersticia dřeně ledvin. Jejich cirkulace závisí na selektivní propustnosti membrány vzestupné větve nsphronové smyčky pro elektrolyty (nikoli však pro vodu), jakož i na ADH řízené propustnosti stěn cerebrálních sběrných kanálků pro vodu a močovinu. Chlorid sodný cirkuluje v nefronové smyčce (ve vzestupném koleni se ionty aktivně reabsorbují do intersticia dřeně a z něj podle zákonů difúze vstupují do sestupného kolena a znovu stoupají do vzestupného kolena atd.) . Močovina cirkuluje v systému sběrného kanálku dřeně - intersticium dřeně - tenká část Henleovy kličky - sběrný kanál dřeně;
- pasivní rotačně-protiproudý přímkový systém cévy Dřeň ledvin pochází z eferentních cév juxtamedulárních nefronů a probíhá paralelně s Henleho kličkou. Krev se pohybuje po sestupné rovné noze kapiláry do oblasti se zvyšující se osmolaritou a poté po otočení o 180° v opačném směru. Ionty a močovina a také voda (v opačném směru než ionty a močovina) přitom pendlují mezi sestupnou a vzestupnou částí přímých kapilár, což udržuje vysokou osmolalitu ledvinné dřeně. To je také usnadněno nízkou objemovou rychlostí průtoku krve přímými kapilárami.
Z Henleovy kličky moč vstupuje do distálního stočeného tubulu, poté do spojovacího tubulu, poté do sběrného kanálku a sběrného kanálku kůry ledvin. Všechny tyto struktury se nacházejí v kůře ledvin.
V distálních a spojovacích tubulech nefronu a sběrných kanálcích závisí reabsorpce iontů Na + a vody na stavu vodní a elektrolytové rovnováhy v těle a je pod kontrolou. antidiuretický hormon, aldosteron, natriuretický peptid.
První polovina distálního tubulu je pokračováním tlustého segmentu vzestupné části Henleovy kličky a zachovává si své vlastnosti – propustnost pro vodu a močovinu je téměř nulová, ale ionty Na + a CI- jsou zde aktivně reabsorbovány ( 5 % jejich filtračního objemu v glomerulech) symportem s kotransportérem Na + /CI-. Moč v ní se ještě více zředí (hypoosmotická).
Z tohoto důvodu se první polovina distálního tubulu, stejně jako vzestupná část nefronové kličky, označuje jako segment ředící moč.
Druhá polovina distálního tubulu, spojovací tubulus, sběrné kanálky a kortikální kanálky mají podobnou strukturu a podobné funkční charakteristiky. Mezi buňkami jejich stěn se rozlišují dva hlavní typy - hlavní a interkalární buňky. Hlavní buňky reabsorbují ionty Na+ a vodu a vylučují ionty K+ do lumen tubulu. Propustnost hlavních buněk pro vodu je (téměř úplně) regulována ADH. Tento mechanismus poskytuje tělu schopnost kontrolovat množství vylučované moči a její osmolaritu. Zde začíná koncentrace sekundární moči – od hypotonické po izotonickou (). Interkalované buňky reabsorbují K+ ionty, uhličitany a vylučují H+ ionty do lumen. Sekrece protonů je primárně aktivní díky práci H+ transportujících ATPáz proti významnému koncentračnímu gradientu přesahujícímu 1000:1. Interkalární buňky hrají klíčovou roli v regulaci acidobazické rovnováhy v těle. Oba typy buněk jsou pro močovinu prakticky nepropustné. Močovina tedy zůstává v moči ve stejné koncentraci od začátku tlusté části vzestupného ramene Henleovy kličky až po sběrné kanálky dřeně ledviny.
Sběrné kanálky dřeně ledvin představují oddělení, ve kterém se nakonec tvoří složení moči. Buňky tohoto oddělení hrají mimořádně důležitou roli při stanovení obsahu vody a rozpuštěných látek ve vyloučené (konečné) moči. Zde se reabsorbuje až 8 % veškeré filtrované vody a pouze 1 % iontů Na + a CI- a reabsorpce vody hraje hlavní roli v koncentraci konečné moči. Na rozdíl od překrývajících se částí nefronu jsou stěny sběrných kanálků, které se nacházejí v dřeni ledviny, propustné pro močovinu. Reabsorpce močoviny přispívá k udržení vysoké osmolarity intersticia hlubokých vrstev dřeně ledvin a tvorbě koncentrované moči. Propustnost sběrných kanálů pro močovinu a vodu je regulována ADH, pro Na+ a CI- ionty aldosteronem. Buňky sběrných kanálků jsou schopny reabsorbovat bikarbonáty a vylučovat protony přes vysoký koncentrační gradient.
Metody studia vylučovací funkce nocí
Stanovení renální clearance pro různé látky nám umožňuje vyšetřit intenzitu všech tří procesů (filtrace, reabsorpce a sekrece), které určují vylučovací funkci ledvin. Renální clearance látky je objem krevní plazmy (ml), který se z látky uvolní pomocí ledvin za jednotku času (min). Vůle je popsána vzorcem
K in * PC in \u003d M in * O m,
kde Kin - clearance látky; PC B je koncentrace látky v krevní plazmě; M in — koncentrace látky v moči; Om je objem vyloučené moči.
Pokud je látka volně filtrována, ale není reabsorbována nebo secernována, pak se intenzita jejího vylučování močí (M in. O m) bude rovnat rychlosti filtrace látky v glomerulech (GFR. PC in). Odtud lze vypočítat stanovením clearance látky:
GFR \u003d M in Přibližně m/pc in
Takovou látkou, která splňuje výše uvedená kritéria, je inulin, jehož clearance je průměrně 125 ml/min u mužů a 110 ml/min u žen. To znamená, že množství krevní plazmy procházející cévami ledvin a filtrované v glomerulech, aby takové množství inulinu dopravilo do konečné moči, by mělo být 125 ml u mužů a 110 ml u žen. Objem primární tvorby moči u mužů je tedy 180 l / den (125 ml / min. 60 min. 24 h), u žen 150 l / den (110 ml / min. 60 min. 24 h).
Vzhledem k tomu, že polysacharid inulin v lidském těle chybí a je nutné jej podávat nitrožilně, častěji se klinicky ke stanovení GFR používá jiná látka, kreatinin.
Stanovením clearance ostatních látek a jejím porovnáním s clearance inulinu lze hodnotit procesy reabsorpce a sekrece těchto látek v renálních tubulech. Pokud jsou clearance látky a inulinu stejné, pak se tato látka izoluje pouze filtrací; pokud je clearance látky větší než clearance inulinu, pak je látka dodatečně vylučována do lumen tubulů; je-li clearance látky nižší než clearance inulinu, pak je zjevně částečně reabsorbována. Při znalosti intenzity vylučování látky v moči (M in. O m) je možné vypočítat intenzitu procesů reabsorpce (reabsorpce \u003d Filtrace - Izolace \u003d GFR. PC v - M in. O m ) a sekrece (Sekrece \u003d Izolace - Filtrace \u003d M in. O m - GFR. PC).
Pomocí clearance některých látek je možné posoudit velikost renálního průtoku plazmy a průtoku krve. K tomu se používají látky, které se filtrací a sekrecí uvolňují do moči a nevstřebávají se zpět. Clearance takových látek bude teoreticky rovna celkovému průtoku plazmy ledvinami. Takové látky prakticky neexistují, přesto je krev během jednoho průchodu nocí od některých látek očištěna téměř z 90 %. Jednou z těchto přírodních látek je kyselina para-aminohyppurová, jejíž clearance je 585 ml/min, což nám umožňuje odhadnout hodnotu renálního průtoku plazmy na 650 ml/min (585:0,9) při zohlednění koeficientu jeho extrakce z krve 90 %. Při hematokritu 45 % a průtoku plazmy ledvinami 650 ml/min bude průtok krve v obou ledvinách 1182 ml/min, tzn. 650 / (1-0,45).
Regulace tubulární reabsorpce a sekrece
Regulace tubulární reabsorpce a sekrece se provádí především v distálních částech nefronu pomocí humorálních mechanismů, tzn. je pod kontrolou různých hormonů.
Proximální reabsorpce, na rozdíl od transportu látek v distálních tubulech a sběrných kanálcích, nepodléhá tak pečlivé kontrole tělem, proto je často tzv. povinná reabsorpce. Nyní bylo zjištěno, že intenzita obligátní reabsorpce se může měnit pod vlivem určitých nervových a humorálních vlivů. Tedy vzrušení sympaťáka nervový systém vede ke zvýšení reabsorpce Na + iontů, fosfátů, glukózy, vody buňkami epitelu proximálních tubulů nefronu. Angiotensin-N je také schopen způsobit zvýšení rychlosti proximální reabsorpce Na+ iontů.
Intenzita proximální reabsorpce závisí na množství glomerulární filtrace a zvyšuje se se zvýšením rychlosti glomerulární filtrace, tzv. glomerulární tubulární rovnováha. Mechanismy pro udržení této rovnováhy nejsou plně pochopeny, ale je známo, že jde o intrarenální regulační mechanismy a jejich realizace nevyžaduje další nervové a humorální vlivy z těla.
V distálních tubulech a sběrných kanálcích ledviny probíhá především reabsorpce vody a iontů, jejíž závažnost závisí na vodní a elektrolytové rovnováze těla. Distální reabsorpce vody a iontů se nazývá fakultativní a je řízena antidiuretickým hormonem, aldosteronem, atriálním natriuretickým hormonem.
Tvorba antidiuretického hormonu (vazopresinu) v hypotalamu a jeho uvolňování do krve z hypofýzy se zvyšuje s poklesem obsahu vody v těle (dehydratace), poklesem krevní tlak krve (hypotenze), stejně jako se zvýšením osmotického tlaku krve (hyperosmie). Tento hormon působí na epitel distálních tubulů a sběrných kanálků ledviny a způsobuje zvýšení jeho propustnosti pro vodu v důsledku tvorby speciálních proteinů (aquaporinů) v cytoplazmě epiteliálních buněk, které jsou uloženy v membránách a tvoří kanály pro proudění vody. Pod vlivem antidiuretického hormonu dochází ke zvýšení reabsorpce vody, snížení diurézy a zvýšení koncentrace vytvořené moči. Antidiuretický hormon tak přispívá k zachování vody v těle.
Při poklesu tvorby antidiuretického hormonu (trauma, nádor hypotalamu) se tvoří velké množství hypotonické moči (diabetes insipidus); ztráta tekutiny v moči může vést k dehydrataci.
Aldosteron je produkován v glomerulární zóně kůry nadledvin, působí na epiteliální buňky distálního nefronu a sběrných kanálků, způsobuje zvýšení reabsorpce iontů Na +, vody a zvýšení sekrece iontů K + (nebo H + ionty, pokud je jich v těle nadbytek). Aldosteron je součástí systému renin-angiotenze-aldosteron (jehož funkce byly diskutovány dříve).
Síňový natriuretický hormon je produkován síňovými myocyty, když jsou nataženy nadměrným objemem krve, to znamená s hypervolémií. Vlivem tohoto hormonu dochází ke zvýšení glomerulární filtrace a snížení reabsorpce iontů Na + a vody v distálním nefronu, což má za následek zrychlení procesu močení a odstranění přebytečné vody z těla. Kromě toho tento hormon snižuje produkci reninu a aldosteronu, což navíc inhibuje distální reabsorpci iontů Na + a vody.