6132 0
Tijekom CF više od 100 mg glukoze ulazi u lumen nefrona svake minute, ali je u potpunosti apsorbiraju stanice proksimalnog tubula, pa se glukoza obično ne detektira u urinu, a njeno dnevno izlučivanje ne prelazi 130 mg. Reapsorpcija glukoze u krv događa se uz visok koncentracijski gradijent, budući da u konačnici nema glukoze u tubularnoj tekućini.
Proces transporta glukoze kategoriziran je kao sekundarno aktivan. To je zbog činjenice da se prijenos glukoze iz lumena tubula kroz membranu ruba četke događa uz pomoć nosača koji zahtijeva obveznu prisutnost natrijeva iona. Membrana četkastog ruba ne prenosi aktivno ni glukozu ni natrij, što je neophodno za reapsorpciju glukoze. Stanična energija za ovaj proces stvara se tijekom rada natrijeve pumpe koja izbacuje natrij iz stanice i lokalizira se u plazma membranama bočnih i bazalnih dijelova stanice, odnosno okrenutih međustaničnoj tekućini i krvnim kapilarama.
Kao rezultat aktivnog transporta natrija iz stanice, koncentracija natrija u njezinoj citoplazmi se smanjuje. Ovo služi kao preduvjet za pasivni, gradijentni ulazak natrija u stanicu kroz membranu četkastog ruba. Prijenosnik može transportirati glukozu iz tubularne tekućine u stanicu samo kada se spoji s glukozom i natrijem, što mu omogućuje prolazak kroz membranu, a iz unutrašnjosti stanice glukoza i natrij otpuštaju se u citoplazmu.
Dakle, natrijeva pumpa bazolateralnih membrana služi kao izvor energije. To je transport natrija koji troši energiju TF, koja se koristi za istovremeni konjugirani prijenos glukoze u stanicu. Dakle, primarno-aktivni prijenos natrija osigurava sekundarno-aktivni spojeni transport glukoze u stanicu. Ovaj sustav reapsorpcije glukoze lokaliziran je samo u membrani četkastog ruba, to jest u onom dijelu plazma membrane stanice koji je okrenut prema lumenu tubula. Ne postoji takav mehanizam prijenosa glukoze u bazalnoj i lateralnoj plazma membrani. Glukoza koja ulazi u stanicu nakuplja se u transportnom fondu, gdje njezina koncentracija postaje veća nego u izvanstaničnoj tekućini. Stanična membrana u bazalnom dijelu ima nisku propusnost za glukozu; kako bi se osigurala reapsorpcija šećera, njegov prijenos iz stanice određuju posebni nosači koji prenose glukozu u izvanstaničnu tekućinu duž koncentracijskog gradijenta i bez trošenja energije staničnog disanja.
U klinici je sposobnost bubrega da reapsorbira glukozu jedan od važnih pokazatelja funkcionalnog stanja stanica proksimalnog tubula i broja tubula koji učinkovito funkcioniraju. Značajke reapsorpcije glukoze usko su povezane s mehanizmima glukozurije. Iz navedenih podataka o suštini procesa reapsorpcije glukoze proizlazi da najveći broj molekula glukoze koje se reapsorbiraju iz tubularne tekućine u krv ovisi o broju nositelja glukoze i brzini njihovog prometa u membrani. Očito je da se sva filtrirana glukoza reapsorbira sve dok broj nosača i brzina njihovog kretanja u membrani ne osiguraju prijenos svih molekula glukoze koje su ušle u lumen tubula.
Izlučivanje glukoze urinom počinje tek kada se njezina koncentracija u plazmi toliko značajno poveća da količina filtrirane glukoze premašuje reapsorpcijski kapacitet tubula (slika 1). Količina glukoze reapsorbirana pri maksimalnom opterećenju svih membranskih nositelja uključenih u njezin transport služi u standardnim uvjetima istraživanja kao važan funkcionalni pokazatelj aktivnosti proksimalnog tubula. Maksimalni transport glukoze (TmG) kod muškaraca je 375 ± 79,7, a kod žena - 303 ± 55,3 mg / min po 1,73 m² tjelesne površine.
Riža. 1. Odnos između koncentracije glukoze u krvnoj plazmi, njezine filtracije, reapsorpcije i izlučivanja [Valint R., 1969]. Na y-osi lijevo - količina filtrirane, reapsorbirane i ekstrahirane glukoze, desno - klirens glukoze; na apscisnoj osi - koncentracija glukoze u krvnoj plazmi.
Studije s uvođenjem glukoze u krv i mjerenjem TmG u klinici daju ideju o ravnoteži između CF i reapsorpcije u proksimalnom tubulu svakog od nefrona. Kada se hipertonična otopina glukoze ubrizga u krv, hiperglikemija ne uzrokuje glukozuriju sve dok se ne dosegne granica njezine sposobnosti reapsorpcije glukoze u bilo kojem od tubula. Ako u svim nefronima postoji podudarnost između volumena filtrirane tekućine (a time i glukoze) i sposobnosti njezine reapsorpcije, tada će se TmG postići istodobno u svim nefronima, a daljnjim povećanjem koncentracije glukoze u krvi, javlja se glukozurija.
Ako je u dva nefrona filtracija ista, ali su stanje tubula i sposobnost reapsorpcije glukoze različiti, tada se TmG neće postići istodobno. Što su veće razlike između pojedinih nefrona, što su populacije nefrona heterogenije, što je manja podudarnost između razine glukoze CF i njezine reapsorpcije, to je veća razlika između nefrona u vremenu nastanka TmG s postupnim porastom koncentracije glukoze u plazmi. . U nekim nefronima, TmG se postiže pri koncentraciji glukoze u plazmi od 11,1 mmol / l, u drugima - 22,2 mmol / l. Taj se fenomen naziva cijepanje krivulje titracije nefrona s glukozom; ovisi o morfološkoj i funkcionalnoj heterogenosti populacija nefrona u bubregu.
TmG raste uz akromegaliju, nakon primjene tiroksina, a njegov pad karakterističan je za Addisonovu bolest, senzibilizaciju seruma i porast koncentracije 1-lizina i 1-alanina u filtratu. U tijeku bolesti može se promijeniti omjer između volumena CP i tubularne reapsorpcije glukoze. U bolesnika s dijabetes melitusom, glukozurija se može smanjiti tijekom bolesti, unatoč konstanti visoka razina glukoze i plazme, što je posljedica taloženja proteinsko-mukopolisaharidnih kompleksa u glomerularnim kapilarama s nastankom ipterkapilarne glomeruloskleroze u starijih osoba s dugim tijekom dijabetesa. To uzrokuje smanjenje CF u pojedinim nefronima, smanjuje opterećenje tubula glukozom i oni imaju vremena ponovno apsorbirati filtriranu glukozu, što dovodi do smanjenja glukozurije.
Klinička nefrologija
izd. JESTI. Tareeva
Pojedinosti
Reapsorpcija je prijenos tvari iz lumena bubrežnih tubula u krv teče kroz peritubularne kapilare. Reapsorbirano 65% primarnog volumena urina(oko 120 l / dan. Bilo je 170 l, dodijeljeno je 1,5): voda, mineralne soli, sve potrebne organske komponente (glukoza, aminokiseline). Prijevoz pasivno(osmoza, difuzija duž elektrokemijskog gradijenta) i aktivan(primarno aktivni i sekundarno aktivni uz sudjelovanje proteinskih molekula nosača). Transportni sustavi su isti kao u tankom crijevu.
Prag tvari – obično se potpuno reapsorbira(glukoza, aminokiseline) i izlučuju se mokraćom samo ako njihova koncentracija u krvnoj plazmi prijeđe graničnu vrijednost (tzv. "prag eliminacije"). Za glukozu je prag eliminacije 10 mmol/l (pri normalnoj koncentraciji glukoze u krvi od 4,4-6,6 mmol/l).
Tvari bez praga – uvijek se izlučuju bez obzira na koncentraciju u krvnoj plazmi. Ne reapsorbiraju se ili se samo djelomično reapsorbiraju, poput uree i drugih metabolita.
Mehanizam rada različitih dijelova bubrežnog filtra.
1. u proksimalnom tubulu započinje proces koncentriranja glomerularnog filtrata, a najvažnija točka ovdje je aktivna apsorpcija soli. Uz pomoć aktivnog transporta oko 67% Na+ se reapsorbira iz ovog dijela tubula. Gotovo proporcionalna količina vode i nekih drugih otopljenih tvari, kao što su kloridni ioni, pasivno slijede natrijeve ione. Dakle, prije nego što filtrat stigne do Henleove petlje, iz njega se reapsorbira oko 75% tvari. Kao rezultat, tubularna tekućina postaje izosmotska u odnosu na krvnu plazmu i tkivne tekućine.
Proksimalni tubul je idealno prikladan za intenzivna reapsorpcija soli i vode. Brojni mikrovili epitela tvore takozvanu četkastu granicu koja pokriva unutarnju površinu lumena bubrežnog tubula. Ovakvim rasporedom upijajuće površine izrazito se povećava površina stanične membrane te se posljedično olakšava difuzija soli i vode iz lumena tubula u epitelne stanice.
2. Silazni krak Henleove petlje i dio uzlaznog kraka koji se nalazi u unutarnjem sloju medula, sastoje se od vrlo tankih stanica koje nemaju četkasti rub, a broj mitohondrija je mali. Morfologija tankih dijelova nefrona ukazuje na odsutnost aktivnog prijenosa otopljenih tvari kroz stijenku tubula. U ovom području nefrona NaCl vrlo slabo prodire kroz stijenku tubula, urea je nešto bolja, a voda prolazi bez poteškoća.
3. Stijenka tankog dijela uzlaznog kraka Henleove petlje također neaktivan u pogledu transporta soli. Ipak, ima visoku propusnost za Na+ i Cl-, ali je slabo propusna za ureu i gotovo nepropustna za vodu.
4. Debeli dio uzlaznog kraka Henleove petlje, koji se nalazi u bubrežnoj srži, razlikuje se od ostatka navedene petlje. Provodi aktivni prijenos Na + i Cl - iz lumena petlje u intersticijski prostor. Ovaj dio nefrona, zajedno s ostatkom uzlaznog koljena, izuzetno je malo propustan za vodu. Zbog reapsorpcije NaCl, tekućina ulazi u distalni tubul pomalo hipoosmotski u usporedbi s tkivnom tekućinom.
5. Kretanje vode kroz stijenku distalnog tubula- proces je složen. Distalni tubul je od posebne važnosti za transport K+, H+ i NH3 iz tkivne tekućine u lumen nefrona i transport Na+, Cl- i H2O iz lumena nefrona u tkivnu tekućinu. Budući da se soli aktivno "ispumpavaju" iz lumena tubula, voda ih pasivno prati.
6. sabirni kanal propusna za vodu, omogućujući joj da prijeđe iz razrijeđene mokraće u koncentriraniju tkivnu tekućinu bubrežne srži. Ovo je posljednja faza u stvaranju hiperosmotske mokraće. U kanalu se također događa reapsorpcija NaCl, ali zbog aktivnog prijenosa Na+ kroz stijenku. Za soli, sabirni kanal je nepropusan; za vodu, njegova propusnost varira. Važna značajka distalnog dijela sabirnog kanala, koji se nalazi u unutarnjoj meduli bubrega, je njegova visoka propusnost za ureu.
Mehanizam reapsorpcije glukoze.
Proksimalno(1/3) reapsorpcija glukoze provodi se uz pomoć posebni nosači četkaste granice apikalne membrane epitelnih stanica. Ti prijenosnici prenose glukozu samo ako vežu i prenose natrij. Pasivno kretanje natrija duž koncentracijskog gradijenta u stanice dovodi do transporta kroz membranu i nosača s glukozom.
Za provedbu ovog procesa potrebna je niska koncentracija natrija u epitelnoj stanici, čime se stvara koncentracijski gradijent između vanjskog i unutarstaničnog okoliša, što se osigurava radom ovisnim o energiji. bazalna membrana natrij-kalijeva pumpa.
Ova vrsta prijevoza naziva se sekundarno aktivno, ili simport, tj. zajednički pasivni transport jedne tvari (glukoze) zbog aktivnog transporta druge (natrija) pomoću jednog nosača. S viškom glukoze u primarnom urinu može doći do potpunog opterećenja svih molekula nosača i glukoza se više ne može apsorbirati u krv.
Ovu situaciju karakterizira maksimalni cjevasti transport tvari» (Tm glukoza), što odražava maksimalno opterećenje tubularnih transportera pri određenoj koncentraciji tvari u primarnom urinu i, sukladno tome, u krvi. Ova vrijednost se kreće od 303 mg/min kod žena do 375 mg/min kod muškaraca. Vrijednost maksimalnog tubularnog transporta odgovara konceptu "praga bubrežne ekskrecije".
Bubrežni eliminacijski prag nazovi to koncentracija tvari u krvi i, sukladno tome, u primarnom urinu, kod koje se više ne može potpuno reapsorbirati u tubulima i pojavljuje se u konačnoj mokraći. Takve tvari za koje se može pronaći prag eliminacije, tj. potpuno se reapsorbirati pri niskim koncentracijama u krvi, a ne potpuno pri povišenim koncentracijama, nazivaju se pragom. Primjer je glukoza, koja se potpuno apsorbira iz primarnog urina pri koncentracijama u plazmi ispod 10 mmol/l, ali se pojavljuje u konačnom urinu, tj. ne apsorbira se potpuno, kada je njezin sadržaj u krvnoj plazmi iznad 10 mmol/l. posljedično, za glukozu je prag eliminacije 10 mmol/l.
Mehanizmi sekrecije u bubrežnom filteru.
Sekrecija je transport tvari iz krvi teče kroz peritubularne kapilare u lumen bubrežnih tubula. Transport je pasivan i aktivan. Izlučuju se ioni H +, K +, amonijak, organske kiseline i baze (na primjer, strane tvari, posebno lijekovima: penicilin, itd.). Izlučivanje organskih kiselina i baza događa se kroz sekundarni aktivni mehanizam ovisan o natriju.
izlučivanje iona kalija.
Većina lako filtriranih iona kalija u glomerulu se obično reapsorbira se iz filtrata u proksimalnim tubulima i Henleovim petljama. Brzina aktivne reapsorpcije u tubulu i petlji ne smanjuje se čak ni kada se koncentracija K+ u krvi i filtratu snažno poveća kao odgovor na prekomjernu potrošnju ovog iona u tijelu.
Međutim, distalni tubuli i sabirni kanalići sposobni su ne samo za reapsorpciju, već i za izlučivanje iona kalija. Lučenjem kalija te strukture nastoje postići ionsku homeostazu u slučaju ulaska neuobičajeno velike količine ovog metala u tijelo. Čini se da transport K+ ovisi o njegovom ulasku u tubularne stanice iz tkivne tekućine, zbog aktivnosti uobičajene Nar+-Ka+ pumpe, uz istjecanje K+ iz citoplazme u tubularnu tekućinu. Kalij može jednostavno difundirati duž elektrokemijskog gradijenta iz stanica bubrežnih tubula u lumen, jer je tubularna tekućina elektronegativna u odnosu na citoplazmu. Izlučivanje K+ ovim mehanizmima potiče adrenokortikalni hormon aldosteron, koji se oslobađa kao odgovor na povećanje sadržaja K+ u krvnoj plazmi.
2 faza stvaranje urina je reapsorpcija - reapsorpcija vode i u njoj otopljenih tvari. To je točno dokazano izravnim pokusima s analizom urina dobivenog mikropunkcijom iz raznih dijelova nefrona.
Za razliku od stvaranja primarnog urina, koji je rezultat procesa fizikalno-kemijske filtracije, reapsorpcija se velikim dijelom odvija zahvaljujući biokemijskim procesima stanica nefronskih tubula, za koje se energija crpi iz razgradnje makroerga. To potvrđuje činjenica da se nakon trovanja tvarima koje blokiraju tkivno disanje (cijanidi) naglo pogoršava reapsorpcija natrija, a blokada fosforilacije monojodoacetonom oštro inhibira reapsorpciju glukoze. Reapsorpcija se također pogoršava smanjenjem metabolizma u tijelu. Na primjer, kada se tijelo hladi na hladnoći, povećava se i diureza.
Zajedno s pasivno važnu ulogu imaju transportni procesi (difuzija, osmotske sile) u reapsorpciji, pinocitoza, elektrostatske interakcije između različito nabijenih iona i dr. Također postoje 2 vrste aktivni transport:
primarno aktivan transport se odvija protiv elektrokemijskog gradijenta, a istovremeno se transport odvija zahvaljujući energiji ATP-a,
sekundarno aktivan transport se odvija protiv gradijenta koncentracije i energija stanice se ne rasipa. Uz pomoć ovog mehanizma, glukoza, aminokiseline se reapsorbiraju. Ovom vrstom transporta organska tvar ulazi u stanicu proksimalnog tubula uz pomoć nosača, koji mora nužno pričvrstiti natrijev ion. Ovaj kompleks (nosač + organska tvar + natrijev ion) kreće se u membrani četkastog ruba; ovaj kompleks ulazi u stanicu zbog razlike u koncentracijama Na + između lumena tubula i citoplazme; u tubulu ima više natrijevih iona nego u citoplazmi. Unutar stanice, kompleks disocira i ioni Na + se uklanjaju iz stanice zahvaljujući Na-K pumpi.
Reapsorpcija se provodi u svim dijelovima nefrona, s izuzetkom Shumlyansky-Bowmanove kapsule. Međutim, priroda reapsorpcije i intenzitet u raznih odjela nefron nije isto. U proksimalnom odjelima nefrona, reapsorpcija je vrlo intenzivna i malo ovisi o metabolizmu vode i soli u tijelu (obavezno, obvezno). U distalnom odjelima nefrona reapsorpcija je vrlo varijabilna. Naziva se fakultativnom reapsorpcijom. Upravo reapsorpcija u distalnim tubulima i sabirnim kanalićima, u većoj mjeri nego u proksimalnom dijelu, određuje funkciju bubrega kao homeostatskog organa koji regulira postojanost osmotskog tlaka, pH, izotoničnost i volumen krvi.
Reapsorpcija u različitim dijelovima nefrona
Reapsorpcija ultrafiltrata događa se u kuboidnom epitelu proksimalnog tubula. Mikrovili su ovdje od velike važnosti. U ovom dijelu potpuno se reapsorbira glukoza, aminokiseline, proteini, vitamini, mikroelementi, značajna količina Na +, Ca +, bikarbonata, fosfata, Cl -, K + i H 2 O. U sljedećim dijelovima nefrona, apsorbiraju se samo ioni i H 2 O.
Mehanizam apsorpcije ovih tvari nije isti. Najznačajnija u smislu volumena i troškova energije je reapsorpcija Na +. Osiguravaju ga i pasivni i aktivni mehanizmi i javlja se u svim dijelovima tubula.
Aktivna reapsorpcija Na uzrokuje pasivno oslobađanje Cl - iona iz tubula - koji slijede Na + zbog elektrostatske interakcije: pozitivni ioni nose sa sobom negativno nabijene Cl - i druge anione.
Oko 65-70% vode se reapsorbira u proksimalnim tubulima. Ovaj proces se provodi zbog razlike u osmotskom tlaku - pasivno. Prijelaz vode iz primarnog urina izjednačava osmotski tlak u proksimalnim tubulima s njegovom razinom u tkivnoj tekućini. 60-70% kalcija i magnezija se također reapsorbira iz filtrata. Njihova daljnja reapsorpcija nastavlja se u Henleyevoj petlji i distalnim tubulima, a samo oko 1% filtriranog kalcija i 5-10% magnezija izlučuje se mokraćom. Reapsorpciju kalcija i, u manjoj mjeri, magnezija regulira paratiroidni hormon. Paratiroidni hormon povećava reapsorpciju kalcija i magnezija, a smanjuje reapsorpciju fosfora. Kalcitonin ima suprotan učinak.
Tako se svi proteini, sva glukoza, 100% aminokiselina, 70-80% vode, α, Cl, Mg, Ca reapsorbiraju u proksimalnom zavojitom tubulu. U Henleyevoj petlji, zbog selektivne propusnosti njegovih odjela za natrij i vodu, dodatnih 5% ultrafiltrata se reapsorbira, a 15% primarnog volumena urina ulazi u distalni dio nefrona, koji se aktivno obrađuje u uvijene tubule i sabirne kanaliće. Volumen konačnog urina uvijek je određen ravnotežom vode i soli u tijelu i može se kretati od 25 litara dnevno (17 ml/min) do 300 ml (0,2 ml/min).
Reapsorpcija u distalnim dijelovima nefrona i sabirnim kanalićima osigurava vraćanje u krv idealne osmotske i slane tekućine, uz održavanje konstantnog osmotskog tlaka, pH, ravnoteže vode i stabilnosti koncentracije iona.
Sadržaj mnogih tvari u konačnom urinu višestruko je veći nego u plazmi i primarnom urinu; prolazeći kroz tubule nefrona koncentrira se primarni urin. Naziva se omjer koncentracije tvari u konačnom urinu prema koncentraciji u plazmi indeks koncentracije. Ovaj indeks karakterizira procese koji se javljaju u sustavu tubula nefrona.
Reapsorpcija glukoze
Koncentracija glukoze u ultrafiltratu ista je kao u plazmi, ali se u proksimalnom nefronu gotovo potpuno reapsorbira. U normalnim uvjetima ne izlučuje se više od 130 mg mokraćom dnevno. Reapsorpcija glukoze odvija se uz visoki koncentracijski gradijent, tj. Reapsorpcija glukoze odvija se aktivno, a prenosi se pomoću mehanizma sekundarnog aktivnog transporta. Apikalna membrana stanice, t.j. membrana okrenuta prema lumenu tubula omogućuje prolaz glukoze samo u jednom smjeru – u stanicu, a ne prolazi natrag u lumen tubula.
Apikalna membrana stanice proksimalnog tubula ima namjenski transporter glukoze, ali glukoza se mora pretvoriti u glu-6 fosfat prije nego što može stupiti u interakciju s transporterom. Membrana sadrži enzim glukokinazu, koji osigurava fosforilaciju glukoze. Glu-6-fosfat se veže na transporter apikalne membrane zajedno s natrijem.
Ovaj kompleks zbog razlike u koncentraciji natrija ( više natrija u lumenu tubula nego u citoplazmi) kreće se u membrani četkastog ruba i ulazi u stanicu. U stanici ovaj kompleks disocira. Prijenosnik se vraća po nove dijelove glukoze, a glu-6-fosfat i natrij ostaju u citoplazmi. Glu-6-fosfat se razgrađuje pomoću enzima glu-6-fosfataze na glukozu i fosfatnu skupinu. Fosfatna skupina se koristi za pretvaranje ADP u ATP. Glukoza putuje do bazalne membrane, gdje se spaja s drugim nosačem koji je prenosi preko membrane u krv. Prijenos kroz staničnu bazalnu membranu je olakšan difuzijom i ne zahtijeva prisutnost natrija.
Reapsorpcija glukoze ovisi o njezinoj koncentraciji u krvi. Glukoza se potpuno apsorbira ako njezina koncentracija u krvi ne prelazi 7-9 mmol/l, normalno je od 4,4 do 6,6 mmol/l. Ako je sadržaj glukoze veći, tada se dio ne apsorbira i izlučuje u konačnom urinu - opaža se glukozurija.
Na temelju toga uvodimo koncept o pragu izlučivanje. Eliminacijski prag(reapsorpcijski prag) je koncentracija tvari u krvi pri kojoj se ne može potpuno reapsorbirati i ulazi u konačni urin. . Za glukozu, to je više od 9 mmol / l, jer. u isto vrijeme, snaga prijenosnih sustava je nedovoljna i šećer ulazi u urin. Kod zdravih ljudi to se može uočiti nakon uzimanja velikih količina (alimentarna (prehrambena) glukozurija).
Reapsorpcija aminokiselina
Aminokiseline također potpuno reapsorbiraju stanice proksimalnog tubula. Postoji nekoliko specifičnih sustava reapsorpcije za neutralne, dibazične, dikarboksilne aminokiseline i iminokiseline.
Svaki od ovih sustava osigurava reapsorpciju nekoliko aminokiselina iste skupine:
1 skupina - glicin, prolin, hidroksiprolin, alanin, glutaminska kiselina, kreatin;
grupa 2 - dvobazična - lizin, arginin, ornitin, histidin, cistin;
Grupa 3 - leucin, izoleucin.
Grupa 4 - Organske imino kiseline koje sadrže dvovalentnu imino skupinu (= NH) u molekuli, heterocikličke imino kiseline prolin i hidroksiprolin dio su proteina i obično se smatraju aminokiselinama.
Unutar svakog sustava postoji konkurentski odnos između prijenosa pojedinačnih aminokiselina uključenih u ovu skupinu. Stoga, kada u krvi postoji puno jedne aminokiseline, nosač nema vremena za transport svih aminokiselina ove serije - one se izlučuju urinom. Transport aminokiselina odvija se na isti način kao i transport glukoze, tj. mehanizmom sekundarnog aktivnog transporta.
Reapsorpcija proteina
Tijekom dana, 30-50 g proteina ulazi u filtrat. Gotovo sav protein se potpuno reapsorbira u tubulima proksimalnog nefrona, au zdrave osobe u mokraći ih ima samo u tragovima. Proteini se, za razliku od drugih tvari, reapsorbiraju u stanice pinocitozom. (Molekule filtriranog proteina adsorbiraju se na površinskoj membrani stanice, na kraju formirajući pinocitnu vakuolu. Te se vakuole stapaju s lizosomom, gdje se pod utjecajem proteolitičkih enzima proteini cijepaju i njihovi fragmenti prenose u krv kroz bazalna citoplazmatska membrana). Kod bolesti bubrega povećava se količina proteina u mokraći - proteinurija. Može se povezati ili s kršenjem reapsorpcije ili s povećanjem filtracije proteina. Može se pojaviti nakon vježbanja.
Metabolički proizvodi izlučeni iz tijela, štetni za tijelo, ne reapsorbiraju se aktivno. Oni spojevi koji ne mogu difuzijom prodrijeti u stanicu uopće se ne vraćaju u krv te se urinom izlučuju u najkoncentriranijem obliku. To su sulfati i kreatinin, njihova koncentracija u konačnom urinu je 90-100 puta veća nego u plazmi - to je bez praga tvari. krajnji proizvodi metabolizma dušika (urea i mokraćne kiseline) mogu difundirati u tubularni epitel, pa se djelomično reapsorbiraju, a njihov koncentracijski indeks je niži od sulfata i kreatinina.
Iz proksimalnog zavojitog tubula izotonični urin ulazi u Henleovu petlju. Ovdje ulazi otprilike 20-30% filtrata. Poznato je da se Henleova petlja, distalni uvijeni tubuli i sabirni kanalići temelje na mehanizmu protustrujni multiplikatorski cijevni sustav.
Mokraća se u tim tubulima kreće u suprotnim smjerovima (zbog čega je sustav nazvan protustrujnim), a procesi transporta tvari u jednom koljenu sustava pojačani su (“umnoženi”) zbog aktivnosti drugog koljena.
Princip protustrujnog sustava raširen je u prirodi i tehnici. Ovo je tehnički izraz koji definira kretanje dva toka tekućine ili plinova u suprotnim smjerovima, stvarajući povoljne uvjete za njihovu razmjenu. Na primjer, u udovima arktičkih životinja, arterijske i venske žile su blizu, krv teče u paralelnim arterijama i venama. Dakle, arterijska krv zagrijava ohlađenu vensku krv koja se kreće prema srcu. Kontakt između njih je biološki koristan.
Tako su raspoređeni i rade Henleova petlja i drugi dijelovi nefrona, a između koljena Henleove petlje i sabirnih kanalića postoji mehanizam protustrujno-multiplikatorskog sustava.
Razmotrite kako radi Henleova petlja. Silazni dio nalazi se u meduli i proteže se do vrha bubrežne papile, gdje se savija za 180° i prelazi u uzlazni dio, koji se nalazi paralelno sa silaznim. Funkcionalni značaj različitih odjela petlje nije isti. Silazni dio petlje je dobro propustan za vodu, a uzlazni dio je vodootporan, ali aktivno reapsorbira natrij, što povećava osmolarnost tkiva. To dovodi do izlaska još više vode iz silaznog dijela Henleove petlje duž osmotskog gradijenta (pasivno).
Izotonični urin ulazi u silazno koljeno, a na vrhu petlje se koncentracija mokraće povećava 6-7 puta zbog oslobađanja vode, pa koncentrirani urin ulazi u uzlazno koljeno. Ovdje, u uzlaznom koljenu, dolazi do aktivne reapsorpcije natrija i apsorpcije klora, voda ostaje u lumenu tubula, a hipotonična tekućina (200 osmol / l) ulazi u distalni tubul. Osmotski gradijent od 200 miliosmola stalno postoji između segmenata koljena Henleove petlje (1 osmol \u003d 1000 miliosmola - količina tvari koja razvija osmotski tlak od 22,4 atm u 1 litri vode). Po cijeloj duljini petlje ukupna razlika u osmotskom tlaku (osmotski gradijent ili pad) iznosi 200 milliosmola.
Urea također cirkulira u bubrežnom protustrujnom sustavu i uključena je u održavanje visoke osmolarnosti u bubrežnoj srži. Urea napušta sabirni kanal (kada konačni urin krene u zdjelicu). Ulazi u intersticij. Zatim se izlučuje u uzlazni krak petlje nefrona. Zatim ulazi u distalni zavojiti tubul (s protokom urina), te ponovno završava u sabirnom kanalu. Dakle, cirkulacija u meduli je mehanizam za održavanje visokog osmotskog tlaka koji stvara petlja nefrona.
U Henleovoj petlji se reapsorbira dodatnih 5% početnog volumena filtrata, a oko 15% volumena primarnog urina ulazi u zakrivljene distalne tubule iz uzlazne Henleove petlje.
Važnu ulogu u održavanju visokog osmotskog tlaka u bubregu igraju izravne bubrežne žile, koje, poput Henleove petlje, tvore reverzno-protustrujni sustav. Silazne i uzlazne žile idu paralelno s petljom nefrona. Krv koja se kreće kroz žile, prolazeći kroz slojeve s postupno smanjenom osmolarnošću, daje sol i ureu međustaničnoj tekućini i hvata vodu. Da. protustrujni sustav posuda predstavlja šant za vodu, zbog čega se stvaraju uvjeti za difuziju otopljenih tvari.
Obrada primarnog urina u Henleovoj petlji dovršava proksimalnu reapsorpciju urina, zbog čega se 100-105 ml/min primarnog urina vraća u krv sa 120 ml/min, a 17 ml ide dalje.
Tubularna reapsorpcija je proces reapsorpcije vode i tvari iz urina sadržanih u lumenu tubula u limfu i krv.
Većina molekula se reapsorbira u proksimalnom nefronu. Ovdje se gotovo u potpunosti apsorbiraju aminokiseline, glukoza, vitamini, proteini, mikroelementi, značajna količina Na +, C1-, HCO3- iona i mnoge druge tvari.
Elektroliti i voda apsorbiraju se u Henleovoj petlji, distalnom tubulu i sabirnim kanalićima.
Aldosteron stimulira reapsorpciju Na+ i izlučivanje K+ i H+ u bubrežne tubule u distalnom nefronu, u distalnom tubulu i kortikalnim sabirnim kanalićima.
Vazopresin potiče reapsorpciju vode iz distalnih zavijenih tubula i sabirnih kanalića.
Uz pomoć pasivnog transporta, voda, klor i urea se reapsorbiraju.
Aktivni transport je prijenos tvari protiv elektrokemijskih i koncentracijskih gradijenata. Osim toga, razlikuju se primarno-aktivni i sekundarno-aktivni transport. Primarni aktivni transport događa se trošenjem stanične energije. Primjer je prijenos iona Na+ pomoću enzima Na+/K+-ATPaze, koji koristi energiju ATP-a. U sekundarnom aktivnom transportu, prijenos tvari se provodi na račun transportne energije druge tvari. Glukoza i aminokiseline se reapsorbiraju mehanizmom sekundarnog aktivnog transporta.
Vrijednost maksimalnog tubularnog transporta odgovara starom konceptu "praga bubrežne ekskrecije". Za glukozu ta je vrijednost 10 mmol/L.
Tvari čija reapsorpcija ne ovisi o njihovoj koncentraciji u krvnoj plazmi nazivaju se tvari bez praga. To uključuje tvari koje se ili uopće ne reapsorbiraju (inulin, manitol) ili se malo reapsorbiraju i izlučuju urinom proporcionalno njihovoj akumulaciji u krvi (sulfati).
Normalno, mala količina proteina ulazi u filtrat i ponovno se apsorbira. Proces reapsorpcije proteina provodi se uz pomoć pinocitoze. Nakon ulaska u stanicu, protein se hidrolizira enzimima lizosoma i pretvara u aminokiseline. Ne podliježu svi proteini hidrolizi, neki od njih prolaze u krv nepromijenjeni. Ovaj proces je aktivan i zahtijeva energiju. Pojava bjelančevina u mokraći naziva se proteinurija. Proteinurija se također može pojaviti u fiziološkim uvjetima, na primjer, nakon teškog mišićnog rada. U osnovi, proteinurija se javlja u patologiji nefritisa, nefropatija i multiplog mijeloma.
Urea ima važnu ulogu u mehanizmima koncentracije urina, jer se slobodno filtrira u glomerulima. U proksimalnom tubulu dio uree se pasivno reapsorbira koncentracijskim gradijentom koji nastaje zbog koncentracije urina. Ostatak ureje dospijeva u sabirne kanaliće. U sabirnim kanalićima pod utjecajem ADH dolazi do reapsorpcije vode i povećanja koncentracije uree. ADH povećava propusnost stijenke za ureu, te ona prelazi u medulu bubrega, stvarajući ovdje približno 50% osmotskog tlaka. Iz intersticija, urea difundira duž gradijenta koncentracije u Henleovu petlju i ponovno ulazi u distalne tubule i sabirne kanaliće. Tako se odvija intrarenalna cirkulacija uree. U slučaju vodene diureze prestaje apsorpcija vode u distalnom nefronu, te se izlučuje više uree. Dakle, njegovo izlučivanje ovisi o diurezi.
Reapsorpcija slabih kiselina i baza ovisi o tome jesu li u ioniziranom ili neioniziranom obliku. Slabe baze i kiseline u ioniziranom stanju se ne reapsorbiraju i izlučuju se mokraćom. Stupanj ionizacije baza raste u kiseloj sredini, pa se one brže izlučuju s kiselom mokraćom, slabe kiseline, naprotiv, brže se izlučuju s lužnatom mokraćom. Ovo je od velike važnosti, budući da su mnoge ljekovite tvari slabe baze ili slabe kiseline. Stoga je u slučaju trovanja acetilsalicilnom kiselinom ili fenobarbitalom (slabe kiseline) potrebno primijeniti lužnate otopine (NaHCO3) kako bi se te kiseline prevele u ionizirano stanje i time omogućila njihova brza eliminacija iz organizma. Za brzo izlučivanje slabih baza potrebno je uvesti kisele produkte u krv za zakiseljavanje mokraće.
Voda se reapsorbira u svim dijelovima nefrona pasivno zbog osmotskog transporta djelatne tvari: glukoza, aminokiseline, proteini, natrij, kalij, kalcij, ioni klora. Sa smanjenjem reapsorpcije osmotski aktivnih tvari smanjuje se i reapsorpcija vode. Prisutnost glukoze u konačnom urinu dovodi do povećanja diureze (poliurije).
Natrij je glavni ion odgovoran za pasivnu apsorpciju vode. Natrij je, kao što je gore spomenuto, također neophodan za transport glukoze i aminokiselina. Osim toga, igra važnu ulogu u stvaranju osmotski aktivnog okruženja u intersticiju bubrežne srži, čime se koncentrira urin.
Protok natrija iz primarnog urina kroz apikalnu membranu u stanicu tubularnog epitela odvija se pasivno duž elektrokemijskih i koncentracijskih gradijenata. Izlučivanje natrija iz stanice kroz bazolateralne membrane odvija se aktivno uz pomoć Na+/K+-ATPaze. Budući da se energija staničnog metabolizma troši na prijenos natrija, njegov transport je prvenstveno aktivan. Prijenos natrija u stanicu može se odvijati različitim mehanizmima. Jedan od njih je izmjena Na + za H + (protustrujni transport ili antiport). U tom slučaju, natrijev ion se prenosi unutar stanice, a vodikov ion se prenosi van. Drugi način prijenosa natrija u stanicu provodi se uz sudjelovanje aminokiselina, glukoze. To je takozvani kotransport, odnosno simport. Djelomično je reapsorpcija natrija povezana s izlučivanjem kalija.
Srčani glikozidi (strofantin K, oubain) sposobni su inhibirati enzim Na + / K + -ATPazu, koji osigurava prijenos natrija iz stanice u krv i transport kalija iz krvi u stanicu.
Veliku važnost u mehanizmima reapsorpcije vode i natrijevih iona, kao i koncentracije urina, ima rad tzv. rotacijsko-protustrujnog multiplikacijskog sustava. Nakon prolaska kroz proksimalni segment tubula, izotonični filtrat u smanjenom volumenu ulazi u Henleovu petlju. U ovom dijelu intenzivna reapsorpcija natrija nije praćena reapsorpcijom vode, jer su stijenke ovog segmenta slabo propusne za vodu čak i pod utjecajem ADH. U tom smislu dolazi do razrjeđivanja urina u lumenu nefrona i koncentracije natrija u intersticiju. Razrijeđeni urin u distalnom tubulu gubi višak tekućine, postajući izotoničan s plazmom. Smanjeni volumen izotonične mokraće ulazi u sabirni sustav koji teče u meduli, čiji je visoki osmotski tlak u intersticiju posljedica povećane koncentracije natrija. U sabirnim kanalićima, pod utjecajem ADH, nastavlja se reapsorpcija vode u skladu s koncentracijskim gradijentom. Vasa recta u meduli funkcionira kao protustrujna izmjenjivačka žila, uzimajući natrij na putu do papila i otpuštajući ga prije povratka u kortikalni sloj. U dubini medule na taj se način održava visok sadržaj natrija koji osigurava resorpciju vode iz sabirnog sustava i koncentraciju urina.
Formiranje sastava konačnog urina odvija se tijekom tri procesa - reapsorpcije i izlučivanja u tubulima, tubulima i kanalima. Predstavljen je sljedećom formulom:
Izlučivanje = (filtracija - reapsorpcija) + izlučivanje.
Intenzitet oslobađanja mnogih tvari iz tijela u većoj je mjeri određen reapsorpcijom, a neke tvari - sekrecijom.
Reapsorpcija (obrnuta apsorpcija) - to je povratak tvari potrebnih tijelu iz lumena tubula, tubula i kanala u intersticij i krv (slika 1).
Reapsorpciju karakteriziraju dvije značajke.
Prvo, tubularna reapsorpcija tekućine (vode), kao što je , je kvantitativno značajan proces. To znači da potencijalni učinak male promjene u reapsorpciji može biti vrlo značajan za izlučivanje urina. Na primjer, smanjenje reapsorpcije za samo 5% (sa 178,5 na 169,5 l/dan) povećat će volumen konačnog urina s 1,5 l na 10,5 l/dan (7 puta, ili 600%) pri istoj razini filtracije u glomerula.
Drugo, tubularna reapsorpcija je visoko selektivna (selektivnost). Neke tvari (aminokiseline, glukoza) se gotovo potpuno (više od 99%) reapsorbiraju, a voda i elektroliti (natrij, kalij, klor, bikarbonati) se reapsorbiraju u vrlo značajnim količinama, ali njihova reapsorpcija može značajno varirati ovisno o potrebama tijelo, što utječe na sadržaj tih tvari u konačnom urinu. Druge tvari (na primjer, urea) se mnogo lošije reapsorbiraju i izlučuju u velikim količinama urinom. Mnoge tvari nakon filtracije se ne reapsorbiraju i potpuno se izlučuju u bilo kojoj koncentraciji u krvi (na primjer, kreatinin, inulin). Zbog selektivne reapsorpcije tvari u bubrezima, provodi se precizna kontrola sastava tekući mediji organizam.
Riža. 1. Lokalizacija transportnih procesa (sekrecija i reapsorpcija u nefronu)
Tvari se, ovisno o mehanizmima i stupnju njihove reapsorpcije, dijele na prag i bez praga.
tvari praga u normalnim uvjetima gotovo se potpuno reapsorbiraju iz primarnog urina uz sudjelovanje olakšanih transportnih mehanizama. Te se tvari pojavljuju u značajnim količinama u konačnom urinu kada njihova koncentracija u krvnoj plazmi (a time i u primarnom urinu) poraste i prijeđe "prag izlučivanja", odnosno "bubrežni prag". Vrijednost ovog praga određena je sposobnošću proteina nosača u membrani epitelnih stanica da osiguraju prijenos filtriranih tvari kroz stijenku tubula. Kada su mogućnosti transporta iscrpljene (prezasićenost), kada su u prijenosu uključeni svi proteini nosači, dio tvari se ne može reapsorbirati u krv, te se pojavljuje u konačnom urinu. Tako je, na primjer, prag izlučivanja glukoze 10 mmol / l (1,8 g / l) i gotovo je 2 puta veći od normalnog sadržaja u krvi (3,33-5,55 mmol / l). To znači da ako koncentracija glukoze u krvnoj plazmi prelazi 10 mmol/l, tada postoji glikozurija- Izlučivanje glukoze urinom (u količinama većim od 100 mg/dan). Intenzitet glukozurije raste proporcionalno porastu glukoze u plazmi, što je važno dijagnostički znak gravitacija dijabetes. Normalno, razina glukoze u krvnoj plazmi (i primarnom urinu), čak i nakon obroka, gotovo nikada ne prelazi vrijednost (10 mmol / l) potrebnu za njezino pojavljivanje u konačnom urinu.
Tvari bez praga nemaju prag izlučivanja i uklanjaju se iz tijela u bilo kojoj koncentraciji u krvnoj plazmi. Te tvari su obično metabolički produkti koje treba ukloniti iz tijela (kreatinin) i druge organske tvari (npr. inulin). Te se tvari koriste za proučavanje rada bubrega.
Neke od uklonjenih tvari mogu se djelomično reapsorbirati (urea, mokraćna kiselina), a ne potpuno (tablica 1), druge se praktički ne reapsorbiraju (kreatinin, sulfati, inulin).
Tablica 1. Filtracija, reapsorpcija i izlučivanje različitih tvari putem bubrega
reapsorpcija - proces u više koraka, uključujući prijelaz vode i u njoj otopljenih tvari, najprije iz primarne mokraće u međustaničnu tekućinu, a potom kroz stijenke peritubularnih kapilara u krv. Prenesene tvari mogu prodrijeti u intersticijsku tekućinu iz primarne mokraće na dva načina: transcelularno (kroz stanice tubularnog epitela) ili paracelularno (kroz međustanične prostore). Reapsorpcija makromolekula u ovom slučaju provodi se zbog endocitoze, a mineralnih i organskih tvari niske molekulske mase - zbog aktivnog i pasivnog transporta, vode - kroz akvaporine pasivno, osmozom. Otopljene tvari se reapsorbiraju iz međustaničnih prostora u peritubularne kapilare pod utjecajem razlike sila između krvnog tlaka u kapilarama (8-15 mm Hg) i njegovog koloidno-osmotskog (onkotskog) tlaka (28-32 mm Hg).
Proces reapsorpcije iona Na + iz lumena tubula u krv sastoji se od najmanje tri faze. U 1. fazi ioni Na+ ulaze iz primarnog urina u stanicu tubularnog epitela kroz apeksnu membranu pasivno olakšanom difuzijom uz pomoć proteina nosača duž koncentracijskih i električnih gradijenata stvorenih radom Na+/K+ pumpe na bazolateralnoj površine epitelne stanice. Ulazak Na + iona u stanicu često je povezan sa zajedničkim transportom glukoze (protein nosač (SGLUT-1) ili aminokiselina (u proksimalnom tubulu), K + i CI + iona (u Henleovoj petlji) u stanici (kotransport, simport) ili s protutransportom (antiport) H+, NH3+ iona iz stanice u primarni urin. U 2. fazi transport Na+ iona kroz bazalnu membranu u međustaničnu tekućinu odvija se primarno aktivnim transport protiv električnih i koncentracijskih gradijenata pomoću Na+/K+ pumpe (ATPaza).Reapsorpcija Na+ iona potiče reapsorpciju vode (osmozom), nakon čega slijedi pasivna apsorpcija iona CI-, HCO3-, djelomično uree.Na 3. stadiju se pod djelovanjem sila gradijenata hidrostatskog i .
Glukoza, aminokiseline, vitamini se reapsorbiraju iz primarnog urina sekundarnim aktivnim transportom (simport zajedno s Na+ ionom). Protein prijenosnik apikalne membrane tubularne epitelne stanice veže Na+ ion i organsku molekulu (glukozu SGLUT-1 ili aminokiselinu) i pomiče ih unutar stanice, pri čemu je difuzija Na+ u stanicu duž elektrokemijskog gradijenta pokretač sila. Glukoza (uz sudjelovanje proteina nosača GLUT-2) i aminokiseline prolaze pasivno iz stanice kroz bazolagermalnu membranu olakšanom difuzijom duž koncentracijskog gradijenta.
Proteini molekularne težine manje od 70 kD, filtrirani iz krvi u primarni urin, reapsorbiraju se u proksimalnim tubulima pinocitozom, djelomično se cijepaju u epitelu pomoću lizosomskih enzima, a komponente niske molekularne težine i aminokiseline vraćaju se u krv. Pojava bjelančevina u mokraći označava se pojmom "proteinurija" (obično albuminurija). Kratkotrajna proteinurija do 1 g / l može se razviti u zdravih osoba nakon intenzivnog dugotrajnog fizičkog rada. Prisutnost konstantne i veće proteinurije znak je kršenja mehanizama glomerularne filtracije i (ili) tubularne reapsorpcije u bubrezima. Glomerularna (glomerularna) proteinurija obično se razvija s povećanjem propusnosti glomerularnog filtra. Kao rezultat toga, protein ulazi u šupljinu Shumlyansky-Bowmanove kapsule i proksimalne tubule u količinama koje premašuju mogućnosti njegove resorpcije mehanizmima tubula - razvija se umjerena proteinurija. Tubularna (tubularna) proteinurija povezana je s kršenjem reapsorpcije proteina zbog oštećenja epitela tubula ili poremećenog protoka limfe. Uz istodobno oštećenje glomerularnih i tubularnih mehanizama razvija se visoka proteinurija.
Reapsorpcija tvari u bubrezima usko je povezana s procesom sekrecije. Izraz "lučenje" za opisivanje rada bubrega koristi se u dva značenja. Prvo, sekrecija u bubrezima smatra se procesom (mehanizmom) transporta tvari koje se uklanjaju u lumen tubula ne kroz glomerule, već iz intersticija bubrega ili izravno iz stanica bubrežnog epitela. U ovom slučaju se izvodi izlučujuća funkcija bubrega. Izlučivanje tvari u urin provodi se aktivno i (ili) pasivno i često je povezano s stvaranjem tih tvari u epitelnim stanicama tubula bubrega. Izlučivanje omogućuje brzo uklanjanje iz tijela iona K+, H+, NH3+, kao i nekih drugih organskih i ljekovitih tvari. Drugo, pojam "lučenje" se koristi za opisivanje sinteze u bubrezima i njihovog otpuštanja u krv hormona eritropoetina i kalcitriola, enzima renina i drugih tvari. U bubrezima se aktivno odvijaju procesi glukoneogeneze, a nastala glukoza se također transportira (izlučuje) u krv.
Reapsorpcija i izlučivanje tvari u različitim dijelovima nefrona
Osmotsko razrjeđenje i koncentracija urina
Proksimalni tubuli osiguravaju reapsorpciju većine vode iz primarnog urina (otprilike 2/3 volumena glomerularnog filtrata), značajnu količinu Na +, K +, Ca 2+, CI-, HCO 3 - iona. Gotovo sve organske tvari (aminokiseline, proteini, glukoza, vitamini), elementi u tragovima i druge tvari potrebne tijelu reapsorbiraju se u proksimalnim tubulima (slika 6.2). U ostalim odjelima nefrona provodi se samo reapsorpcija vode, iona i uree. Tako visok reapsorpcijski kapacitet proksimalnog tubula posljedica je niza strukturnih i funkcionalne značajke njegovih epitelnih stanica. Opremljene su dobro razvijenim četkastim rubom na apikalnoj membrani, kao i širokim labirintom međustaničnih prostora i kanala na bazalnoj strani stanica, što značajno povećava područje apsorpcije (60 puta) i ubrzava transport tvari. kroz njih. U epitelnim stanicama proksimalnih tubula ima puno mitohondrija, a intenzitet metabolizma u njima je 2 puta veći od onog u neuronima. To omogućuje dobivanje dovoljne količine ATP-a za provedbu aktivnog transporta tvari. Važna značajka reapsorpcije u proksimalnim tubulima je da se voda i tvari otopljene u njoj ovdje reapsorbiraju u ekvivalentnim količinama, što osigurava izoosmolarnost urina proksimalnih tubula i njegovu izosmotičnost s krvnom plazmom (280-300 mosmol / l).
U proksimalnim tubulima nefrona primarno aktivno i sekundarno aktivno izlučivanje tvari u lumen tubula događa se uz pomoć različitih proteina nosača. Izlučivanje izlučenih tvari provodi se i iz krvi peritubularnih kapilara i iz kemijskih spojeva nastalih izravno u stanicama tubularnog epitela. Mnoge organske kiseline i baze izlučuju se iz krvne plazme u mokraću (npr. para-aminohipurna kiselina (PAG), kolin, tiamin, serotonin, gvanidin itd.), ioni (H+, NH3+, K+), ljekovite tvari (penicilin, itd.). Za niz ksenobiotika organskog podrijetla koji su ušli u tijelo (antibiotici, bojila, kontrastna sredstva za rendgenske zrake), brzina njihovog izlučivanja iz krvi tubularnom sekrecijom znatno premašuje njihovo izlučivanje glomerularnom filtracijom. Izlučivanje PAH-a u proksimalnim tubulima toliko je intenzivno da se krv od njega čisti već u jednom prolazu kroz peritubularne kapilare kortikalne supstance (dakle, određivanjem klirensa PAH-a moguće je izračunati volumen efektivnog bubrežni protok plazme uključen u stvaranje urina). U stanicama tubularnog epitela, kada se aminokiselina glutamin deaminira, nastaje amonijak (NH 3) koji se izlučuje u lumen tubula i ulazi u mokraću. U njemu se amonijak veže s H + ionima stvarajući amonijev ion NH 4 + (NH 3 + H + -> NH4 +). Lučenjem iona NH 3 i H + bubrezi sudjeluju u regulaciji acidobaznog stanja krvi (tijela).
NA Henleova petlja reapsorpcija vode i iona su prostorno odvojeni, što je zbog osobitosti strukture i funkcija njegovog epitela, kao i hiperosmotičnosti bubrežne srži. Silazni dio Henleove petlje vrlo je propusna za vodu i samo umjereno propusna za tvari otopljene u njoj (uključujući natrij, ureu, itd.). U silaznom dijelu Henleove petlje reapsorbira se 20% vode (pod djelovanjem visokog osmotskog tlaka u mediju koji okružuje tubul), a osmotski aktivne tvari ostaju u tubularnom urinu. Ovo je zbog visok sadržaj natrijevog klorida i uree u hiperosmotskoj međustaničnoj tekućini bubrežne srži. Osmotičnost urina dok se kreće do vrha Henleove petlje (duboko u medulu bubrega) raste (zbog reapsorpcije vode i protoka natrijevog klorida i uree duž koncentracijskog gradijenta), a volumen se smanjuje (zbog reapsorpcije vode). Ovaj proces se zove osmotska koncentracija urina. Maksimalna osmotičnost tubularnog urina (1200-1500 mosmol/l) postiže se na vrhu Henleove petlje jukstamedularnih nefrona.
Zatim urin ulazi u uzlazno koljeno Henleove petlje, čiji epitel nije propustan za vodu, ali je propustan za ione otopljene u njemu. Ovaj odjel osigurava reapsorpciju 25% iona (Na +, K +, CI-) od njihove ukupne količine koja je ušla u primarni urin. Epitel debelog uzlaznog dijela Henleove petlje ima snažan enzimski sustav aktivnog transporta Na + i K + iona u obliku Na + / K + pumpi ugrađenih u bazalne membrane epitelnih stanica.
U apikalnim membranama epitela nalazi se kotransportni protein koji istovremeno prenosi jedan Na + ion, dva CI- i jedan K + ion iz urina u citoplazmu. Izvor pokretačke sile za ovaj kotransporter je energija kojom ioni Na + jure u stanicu duž koncentracijskog gradijenta; ona je također dovoljna za pomicanje iona K protiv koncentracijskog gradijenta. Na+ ioni također mogu ući u stanicu u zamjenu za H ione pomoću Na+/H+ kotransportera. Oslobađanje (izlučivanje) K+ i H+ u lumen tubula stvara višak pozitivnog naboja u njemu (do +8 mV), što pospješuje difuziju kationa (Na+, K+, Ca 2+ , Mg 2+) paracelularno. , kroz međustanične kontakte.
Sekundarni aktivni i primarni aktivni transport iona od uzlaznog kraka Henleove petlje do prostora koji okružuje tubul je najvažniji mehanizam za stvaranje visokog osmotskog tlaka u intersticiju bubrežne srži. U Henleovoj uzlaznoj petlji voda se ne reapsorbira, a koncentracija osmotski aktivnih tvari (prvenstveno Na+ i CI+ iona) u tubularnoj tekućini opada zbog njihove reapsorpcije. Stoga se na izlazu iz Henleove petlje u tubulima uvijek nalazi hipotonični urin s koncentracijom osmotski aktivnih tvari ispod 200 mosmol / l. Takva se pojava naziva osmotsko razrjeđenje urina, i uzlazni dio Henleove petlje - distribucijski segment nefrona.
Stvaranje hiperosmotičnosti u srži bubrega smatra se glavnom funkcijom petlje nefrona. Postoji nekoliko mehanizama za njegovo stvaranje:
- aktivan rad rotacijsko-protustrujnog sustava tubula (uzlazni i silazni) nefronske petlje i cerebralnih sabirnih kanala. Kretanje tekućine u petlji nefrona u suprotnim smjerovima jedno prema drugom uzrokuje zbrajanje malih transverzalnih gradijenata i formira veliki uzdužni kortikalno-medularni gradijent osmolalnosti (od 300 mosmol/L u korteksu do 1500 mosmol/L blizu vrha piramide u meduli). Mehanizam Henleove petlje naziva se rotacijsko-protustrujni multiplikacijski sustav nefrona. Henleova petlja jukstamedularnih nefrona, koja prodire kroz cijelu medulu bubrega, igra glavnu ulogu u ovom mehanizmu;
- kruženje dvaju glavnih osmotski aktivnih spojeva – natrijevog klorida i uree. Ove tvari daju glavni doprinos stvaranju hiperosmotičnosti intersticija bubrežne srži. Njihova cirkulacija ovisi o selektivnoj propusnosti membrane uzlaznog kraka petlje nsfrona za elektrolite (ali ne i za vodu), kao i o ADH-kontroliranoj propusnosti stijenki cerebralnih sabirnih kanalića za vodu i ureu. Natrijev klorid cirkulira u petlji nefrona (u uzlaznom koljenu ioni se aktivno reapsorbiraju u intersticij medule, a iz njega, prema zakonima difuzije, ulaze u silazno koljeno i ponovno se dižu do uzlaznog koljena, itd.) . Urea cirkulira u sustavu sabirni kanal medule - intersticij medule - tanki dio Henleove petlje - sabirni kanal medule;
- pasivni rotacijsko-protustrujni pravolinijski sustav krvne žile Medula bubrega polazi od eferentnih žila jukstamedularnih nefrona i ide paralelno s Henleovom petljom. Krv se kreće duž silaznog ravnog kraka kapilare do područja s rastućom osmolarnošću, a zatim, nakon okretanja za 180°, u suprotnom smjeru. Istodobno, ioni i urea, kao i voda (u suprotnom smjeru od iona i uree) kreću se između silaznih i uzlaznih dijelova ravnih kapilara, čime se održava visoka osmolalnost bubrežne srži. Ovo je također olakšano niskom volumetrijskom brzinom protoka krvi kroz ravne kapilare.
Iz Henleove petlje urin ulazi u distalni zavijeni tubul, zatim u spojni tubul, zatim u sabirni kanal i sabirni kanal korteksa bubrega. Sve ove strukture nalaze se u bubrežnom korteksu.
U distalnim i spojnim tubulima nefrona i sabirnim kanalićima reapsorpcija Na+ iona i vode ovisi o stanju ravnoteže vode i elektrolita u tijelu i pod kontrolom je. antidiuretskog hormona, aldosteron, natriuretski peptid.
Prva polovica distalnog tubula je nastavak debelog segmenta uzlaznog dijela Henleove petlje i zadržava svoja svojstva - propusnost za vodu i ureu je gotovo nula, ali se ioni Na + i CI- ovdje aktivno reapsorbiraju ( 5% njihovog filtracijskog volumena u glomerulima) simportom s Na + /CI- kotransporterom. Urin u njemu postaje još razrijeđeniji (hipoosmotski).
Iz tog razloga, prva polovica distalnog tubula, kao i uzlazni dio petlje nefrona, nazivaju se segmentom koji razrjeđuje urin.
Druga polovica distalnog tubula, spojni tubul, sabirni kanali i kanali korteksa imaju sličnu strukturu i slična funkcionalna svojstva. Među stanicama njihovih zidova razlikuju se dvije glavne vrste - glavne i interkalarne stanice. Glavne stanice reapsorbiraju ione Na+ i vodu i izlučuju ione K+ u lumen tubula. Propusnost glavnih stanica za vodu (gotovo potpuno) regulira ADH. Ovaj mehanizam omogućuje tijelu da kontrolira količinu izlučenog urina i njegovu osmolarnost. Ovdje počinje koncentracija sekundarnog urina - od hipotoničnog do izotoničnog (). Interkalirane stanice reapsorbiraju ione K+, karbonate i izlučuju ione H+ u lumen. Izlučivanje protona primarno je aktivno zahvaljujući radu H+ transportnih ATPaza protiv značajnog koncentracijskog gradijenta koji prelazi 1000:1. Interkalarne stanice imaju ključnu ulogu u regulaciji acidobazne ravnoteže u tijelu. Obje vrste stanica praktički su nepropusne za ureu. Stoga urea ostaje u urinu u istoj koncentraciji od početka debelog dijela uzlaznog kraka Henleove petlje do sabirnih kanala bubrežne srži.
Sabirni kanali bubrežne srži predstavljaju odjel u kojem se konačno formira sastav urina. Stanice ovog odjela imaju izuzetno važnu ulogu u određivanju sadržaja vode i otopljenih tvari u izlučenoj (konačnoj) mokraći. Ovdje se reapsorbira do 8% sve filtrirane vode i samo 1% iona Na+ i CI-, a reapsorpcija vode igra glavnu ulogu u koncentraciji konačnog urina. Za razliku od gornjih dijelova nefrona, zidovi sabirnih kanalića, koji se nalaze u meduli bubrega, propusni su za ureu. Reapsorpcija uree doprinosi održavanju visoke osmolarnosti intersticija dubokih slojeva bubrežne srži i stvaranju koncentriranog urina. Propusnost sabirnih kanalića za ureu i vodu regulira ADH, za ione Na+ i CI- aldosteron. Stanice sabirnih kanalića mogu reapsorbirati bikarbonate i lučiti protone preko gradijenta visoke koncentracije.
Metode proučavanja funkcije izlučivanja noću
Određivanje bubrežnog klirensa za različite tvari omogućuje nam istraživanje intenziteta sva tri procesa (filtracija, reapsorpcija i sekrecija) koji određuju funkciju izlučivanja bubrega. Bubrežni klirens tvari je volumen krvne plazme (ml) koji se oslobađa iz tvari uz pomoć bubrega u jedinici vremena (min). Klirens je opisan formulom
K u * PC u \u003d M u * O m,
gdje je K in - klirens tvari; PC B je koncentracija tvari u krvnoj plazmi; M u — koncentracija tvari u urinu; Om je volumen izlučenog urina.
Ako se tvar slobodno filtrira, ali se ne reapsorbira ili izlučuje, tada će intenzitet njenog izlučivanja urinom (M in. O m) biti jednak brzini filtracije tvari u glomerulima (GFR. PC in). Odavde se može izračunati određivanjem klirensa tvari:
GFR \u003d M in. Oko m/kom in
Takva tvar koja zadovoljava navedene kriterije je inulin, čiji je klirens u prosjeku 125 ml/min kod muškaraca i 110 ml/min kod žena. To znači da količina krvne plazme koja prolazi kroz krvne žile bubrega i filtrira se u glomerulima da isporuči toliku količinu inulina u konačni urin treba biti 125 ml kod muškaraca i 110 ml kod žena. Dakle, volumen primarne formacije urina kod muškaraca je 180 l / dan (125 ml / min. 60 min. 24 h), kod žena 150 l / dan (110 ml / min. 60 min. 24 h).
S obzirom da polisaharid inulin nije prisutan u ljudskom tijelu i mora se primijeniti intravenski, u klinici se za određivanje GFR češće koristi druga tvar, kreatinin.
Određivanjem klirensa drugih tvari i usporedbom s klirensom inulina moguće je procijeniti procese reapsorpcije i sekrecije tih tvari u bubrežnim tubulima. Ako su klirensi tvari i inulina isti, tada se ta tvar izolira samo filtracijom; ako je klirens tvari veći od klirensa inulina, tada se tvar dodatno izlučuje u lumen tubula; ako je klirens tvari manji od klirensa inulina, tada se ona, očito, djelomično reapsorbira. Poznavajući intenzitet izlučivanja tvari u urinu (M in. O m), moguće je izračunati intenzitet procesa reapsorpcije (reapsorpcija \u003d Filtracija - izolacija \u003d GFR. PC in - M in. O m ) i izlučivanje (Sekrecija \u003d Izolacija - Filtracija \u003d M in. O m - GFR. PC).
Uz pomoć klirensa nekih tvari, moguće je procijeniti veličinu bubrežnog protoka plazme i krvotoka. Za to se koriste tvari koje se filtracijom i sekrecijom otpuštaju u mokraću i ne reapsorbiraju se. Klirens takvih tvari teoretski će biti jednak ukupnom protoku plazme u bubregu. Takvih tvari praktički nema, no ipak se krv čisti od nekih tvari za gotovo 90% tijekom jednog prolaska kroz noć. Jedna od tih prirodnih tvari je para-aminohipurna kiselina, čiji je klirens 585 ml / min, što nam omogućuje procjenu vrijednosti bubrežnog protoka plazme na 650 ml / min (585: 0,9), uzimajući u obzir koeficijent njegova ekstrakcija iz krvi 90%. Uz hematokrit od 45% i bubrežni protok plazme od 650 ml/min, protok krvi u oba bubrega bit će 1182 ml/min, tj. 650 / (1-0,45).
Regulacija tubularne reapsorpcije i sekrecije
Regulacija tubularne reapsorpcije i sekrecije provodi se uglavnom u distalnim dijelovima nefrona uz pomoć humoralnih mehanizama, tj. je pod kontrolom raznih hormona.
Proksimalna reapsorpcija, za razliku od transporta tvari u distalnim tubulima i sabirnim kanalićima, nije podložna tako pažljivoj kontroli tijela, pa se često naziva obvezna reapsorpcija. Sada je utvrđeno da se intenzitet obvezne reapsorpcije može promijeniti pod utjecajem određenih živčanih i humoralnih utjecaja. Dakle, uzbuđenje simpatičnog živčani sustav dovodi do povećanja reapsorpcije iona Na +, fosfata, glukoze, vode stanicama epitela proksimalnih tubula nefrona. Angiotenzin-N također može uzrokovati povećanje brzine proksimalne reapsorpcije Na+ iona.
Intenzitet proksimalne reapsorpcije ovisi o količini glomerularne filtracije i raste s povećanjem brzine glomerularne filtracije, što se naziva glomerularna tubularna ravnoteža. Mehanizmi održavanja te ravnoteže nisu u potpunosti razjašnjeni, ali je poznato da su to intrarenalni regulatorni mehanizmi i za njihovu provedbu nisu potrebni dodatni živčani i humoralni utjecaji iz tijela.
U distalnim tubulima i sabirnim kanalima bubrega odvija se uglavnom reapsorpcija vode i iona, čija težina ovisi o ravnoteži vode i elektrolita u tijelu. Distalna reapsorpcija vode i iona naziva se fakultativnom i kontrolirana je antidiuretskim hormonom, aldosteronom, atrijskim natrijuretskim hormonom.
Stvaranje antidiuretskog hormona (vazopresina) u hipotalamusu i njegovo oslobađanje u krv iz hipofize povećava se smanjenjem sadržaja vode u tijelu (dehidracija), smanjenjem krvni tlak krvi (hipotenzija), kao i s povećanjem osmotskog tlaka krvi (hiperosmija). Ovaj hormon djeluje na epitel distalnih tubula i sabirnih kanalića bubrega i uzrokuje povećanje njegove propusnosti za vodu zbog stvaranja posebnih proteina (akvaporina) u citoplazmi epitelnih stanica, koji su ugrađeni u membrane i tvore kanala za protok vode. Pod utjecajem antidiuretskog hormona dolazi do povećanja reapsorpcije vode, smanjenja diureze i povećanja koncentracije nastale mokraće. Dakle, antidiuretski hormon doprinosi očuvanju vode u tijelu.
Sa smanjenjem proizvodnje antidiuretskog hormona (trauma, tumor hipotalamusa), stvara se velika količina hipotonične mokraće (diabetes insipidus); gubitak tekućine u urinu može dovesti do dehidracije.
Aldosteron se stvara u glomerularnoj zoni kore nadbubrežne žlijezde, djeluje na epitelne stanice distalnog nefrona i sabirnih kanalića, uzrokuje povećanje reapsorpcije Na+ iona, vode i povećanje izlučivanja K+ iona (ili H + ioni ako ih ima u organizmu u suvišku). Aldosteron je dio sustava renin-angiotenzija-aldosteron (o čijim smo funkcijama ranije govorili).
Atrijski natriuretski hormon proizvode atrijski miociti kada su istegnuti viškom volumena krvi, to jest, s hipervolemijom. Pod utjecajem ovog hormona dolazi do povećanja glomerularne filtracije i smanjenja reapsorpcije Na+ iona i vode u distalnom nefronu, što rezultira pojačanim procesom mokrenja i izbacivanjem viška vode iz organizma. Osim toga, ovaj hormon smanjuje stvaranje renina i aldosterona, što dodatno inhibira distalnu reapsorpciju Na+ iona i vode.