6132 0
Under CF kommer mer enn 100 mg glukose inn i nefronlumenet hvert minutt, men det absorberes fullstendig av cellene i den proksimale tubuli, så glukose oppdages vanligvis ikke i urinen, og dens daglige utskillelse overstiger ikke 130 mg. Reabsorpsjon av glukose i blodet skjer mot en høy konsentrasjonsgradient, da det til slutt ikke blir igjen glukose i den rørformede væsken.
Prosessen med glukosetransport er kategorisert som sekundær aktiv. Dette skyldes det faktum at overføringen av glukose fra lumen i tubulen gjennom børstekantmembranen skjer ved hjelp av en bærer som krever obligatorisk tilstedeværelse av et natriumion. Børstekantmembranen transporterer ikke aktivt verken glukose eller natrium, noe som er nødvendig for reabsorpsjon av glukose. Cellulær energi for denne prosessen skapes under driften av natriumpumpen, som fjerner natrium fra cellen og er lokalisert i plasmamembranene til de laterale og basale delene av cellen, det vil si vendt mot den intercellulære væsken og blodkapillærene.
Som et resultat av den aktive transporten av natrium fra cellen, synker natriumkonsentrasjonen i cytoplasmaet. Dette tjener som en forutsetning for passivt, gradientinntrengning av natrium inn i cellen gjennom børstekantmembranen. Bæreren kan transportere glukose fra den rørformede væsken inn i cellen kun når den kombineres med glukose og natrium, som gjør at den kan krysse membranen, og fra innsiden av cellen frigjøres glukose og natrium til cytoplasmaet.
Dermed fungerer natriumpumpen til de basolaterale membranene som en energikilde. Det er transporten av natrium som forbruker energien til TF, som brukes til samtidig konjugert overføring av glukose inn i cellen. Dermed gir den primæraktive overføringen av natrium den sekundære aktive koblede transporten av glukose inn i cellen. Dette glukosereabsorpsjonssystemet er kun lokalisert i børstekantmembranen, det vil si i den delen av plasmamembranen til cellen som vender mot tubulilumen. Det er ingen slik mekanisme for glukoseoverføring i de basale og laterale plasmamembranene. Glukosen som kommer inn i cellen akkumuleres i transportfondet, hvor konsentrasjonen blir høyere enn i den ekstracellulære væsken. Cellemembranen i basaldelen har lav permeabilitet for glukose; for å sikre reabsorpsjon av sukker, bestemmes overføringen fra cellen av spesielle bærere som transporterer glukose inn i den ekstracellulære væsken langs en konsentrasjonsgradient og uten å bruke energien til cellulær respirasjon.
I klinikken er nyrens evne til å reabsorbere glukose en av de viktige indikatorene på funksjonstilstanden til cellene i proksimale tubuli og antall effektivt fungerende tubuli. Funksjoner ved reabsorpsjon av glukose er nært knyttet til mekanismene til glukosuri. Fra dataene ovenfor om essensen av prosessen med reabsorpsjon av glukose, følger det at det maksimale antallet glukosemolekyler som reabsorberes fra den rørformede væsken inn i blodet, avhenger av antall glukosebærere og hastigheten på deres omsetning i membranen. Åpenbart blir all filtrert glukose reabsorbert inntil antall bærere og hastigheten på deres bevegelse i membranen sikrer overføring av alle glukosemolekyler som har kommet inn i lumen av tubuli.
Utskillelse av glukose i urinen begynner først når konsentrasjonen i plasma øker så betydelig at mengden filtrert glukose overstiger reabsorpsjonskapasiteten til tubuli (fig. 1). Mengden glukose som reabsorberes ved maksimal belastning av alle membranbærere som er involvert i transporten, tjener under standard forskningsforhold som en viktig funksjonell indikator på aktiviteten til den proksimale tubuli. Maksimal glukosetransport (TmG) hos menn er 375 ± 79,7, og hos kvinner - 303 ± 55,3 mg / min per 1,73 m² kroppsoverflate.
Ris. 1. Forholdet mellom konsentrasjonen av glukose i blodplasma, dets filtrering, reabsorpsjon og utskillelse [Valint R., 1969]. På y-aksen til venstre - mengden filtrert, reabsorbert og ekstraherbar glukose, til høyre - clearance av glukose; på abscisseaksen - konsentrasjonen av glukose i blodplasma.
Studier med innføring av glukose i blodet og måling av TmG i klinikken gir en ide om balansen mellom CF og reabsorpsjon i den proksimale tubulus til hver av nefronene. Når en hypertonisk glukoseløsning infunderes i blodet, forårsaker ikke hyperglykemi glukosuri før grensen for dens evne til å reabsorbere glukose er nådd i noen av tubuli. Hvis det i alle nefroner er samsvar mellom volumet av filtrert væske (og dermed glukose) og evnen til å reabsorbere det, vil TmG nås samtidig i alle nefroner, og med en ytterligere økning i konsentrasjonen av glukose i blodet, glukosuri oppstår.
Hvis i to nefroner filtreringen er den samme, men tubulitilstanden og evnen til å reabsorbere glukose er forskjellig, vil ikke TmG nås samtidig. Jo større forskjellene er mellom individuelle nefroner, jo mer heterogene er populasjonene av nefroner, jo mindre samsvar mellom nivået av glukose CF og dets reabsorpsjon, desto større er avviket mellom nefroner i tidspunktet for utbruddet av TmG med en gradvis økning i plasmaglukosekonsentrasjonen . I noen nefroner oppnås TmG ved en plasmaglukosekonsentrasjon på 11,1 mmol/l, i andre - 22,2 mmol/l. Dette fenomenet kalles splitting av nefrontitreringskurven med glukose; det avhenger av den morfologiske og funksjonelle heterogeniteten til nefronpopulasjoner i nyrene.
TmG øker med akromegali, etter administrering av tyroksin, og reduksjonen er karakteristisk for Addisons sykdom, serumsensibilisering og en økning i konsentrasjonen av 1-lysin og 1-alanin i filtratet. I løpet av sykdommen kan forholdet mellom volumet av CP og tubulær reabsorpsjon av glukose endres. Hos pasienter med diabetes mellitus kan glukosuri avta i sykdomsforløpet, til tross for konstanten høy level glukose og plasma, som skyldes avsetning av protein-mukopolysakkaridkomplekser i de glomerulære kapillærene med dannelse av ipterkapillær glomerulosklerose hos eldre mennesker med langvarig diabetes. Dette forårsaker en reduksjon i CF i individuelle nefroner, reduserer belastningen av tubuli med glukose, og de har tid til å reabsorbere den filtrerte glukosen, noe som fører til en reduksjon i glukosuri.
Klinisk nefrologi
utg. SPISE. Tareeva
Detaljer
Reabsorpsjon er transport av stoffer fra lumen i nyretubuli til blodet strømmer gjennom de peritubulære kapillærene. Reabsorbert 65 % av primær urinvolum(ca. 120 l / dag. Det var 170 l, 1,5 ble tildelt): vann, mineralsalter, alle nødvendige organiske komponenter (glukose, aminosyrer). Transportere passiv(osmose, diffusjon langs en elektrokjemisk gradient) og aktiv(primært aktivt og sekundært aktivt med deltagelse av proteinbærermolekyler). Transportsystemene er de samme som i tynntarmen.
Terskelstoffer - vanligvis fullstendig reabsorbert(glukose, aminosyrer) og skilles ut i urinen bare hvis konsentrasjonen i blodplasmaet overstiger en terskelverdi (den såkalte "elimineringsterskelen"). For glukose er eliminasjonsterskelen 10 mmol/l (ved en normal blodsukkerkonsentrasjon på 4,4-6,6 mmol/l).
Ikke-terskelstoffer - utskilles alltid uavhengig av konsentrasjonen i blodplasmaet. De reabsorberes ikke eller bare delvis reabsorberes, slik som urea og andre metabolitter.
Mekanismen for drift av ulike deler av nyrefilteret.
1. i den proksimale tubuli prosessen med å konsentrere det glomerulære filtratet oppstår, og det viktigste punktet her er den aktive absorpsjonen av salter. Ved hjelp av aktiv transport blir ca 67 % Na + reabsorbert fra denne delen av tubuli. En nesten proporsjonal mengde vann og noen andre oppløste stoffer, for eksempel kloridioner, følger natriumionene passivt. Før filtratet når sløyfen til Henle, blir altså omtrent 75 % av stoffene reabsorbert fra det. Som et resultat blir den rørformede væsken isosmotisk med hensyn til blodplasma og vevsvæsker.
Den proksimale tubuli er ideell for intensiv reabsorpsjon av salt og vann. Tallrike mikrovilli av epitelet danner den såkalte børstekanten som dekker den indre overflaten av lumen i nyretubuli. Med et slikt arrangement av den absorberende overflaten økes arealet av cellemembranen ekstremt, og som et resultat lettes diffusjonen av salt og vann fra lumen av tubulen inn i epitelcellene.
2. Synkende lem av løkken til Henle og en del av det stigende lem plassert i det indre laget medulla, består av svært tynne celler som ikke har en børstekant, og antallet mitokondrier er lite. Morfologien til tynne deler av nefronet indikerer fraværet av en aktiv overføring av oppløste stoffer gjennom tubulusveggen. I dette området av nefronen trenger NaCl veldig dårlig gjennom tubulusveggen, urea er noe bedre, og vann passerer uten problemer.
3. Vegg av den tynne delen av den stigende delen av løkken til Henle også inaktiv med hensyn til salttransport. Likevel har den høy permeabilitet for Na+ og Cl-, men den er svakt permeabel for urea og nesten ugjennomtrengelig for vann.
4. Tykk del av den stigende delen av løkken til Henle, som ligger i nyremargen, skiller seg fra resten av den angitte løkken. Den utfører en aktiv overføring av Na + og Cl - fra lumen av løkken til det interstitielle rommet. Denne delen av nefronet, sammen med resten av det stigende kneet, er ekstremt lite gjennomtrengelig for vann. På grunn av NaCl-reabsorpsjon kommer væske inn i distale tubuli noe hypoosmotisk sammenlignet med vevsvæske.
5. Bevegelse av vann gjennom veggen til distale tubuli– Prosessen er kompleks. Den distale tubuli er av særlig betydning for transport av K+, H+ og NH3 fra vevsvæsken inn i lumen av nefron og transport av Na+, Cl- og H2O fra lumen av nefron inn i vevsvæsken. Siden saltene aktivt "pumpes ut" fra lumen i tubuli, følger vann dem passivt.
6. samlekanal permeabel for vann, slik at den kan passere fra fortynnet urin til den mer konsentrerte vevsvæsken i nyremargen. Dette er det siste stadiet i dannelsen av hyperosmotisk urin. Reabsorpsjon av NaCl skjer også i kanalen, men på grunn av aktiv overføring av Na+ gjennom veggen. For salter er oppsamlingskanalen ugjennomtrengelig; for vann varierer dens permeabilitet. Et viktig trekk ved den distale delen av samlekanalen, lokalisert i den indre medulla av nyrene, er dens høye permeabilitet for urea.
Mekanisme for reabsorpsjon av glukose.
Proksimalt(1/3) glukosereabsorpsjon utføres ved hjelp av spesielle bærere av børstekanten til den apikale membranen til epitelceller. Disse bærerne transporterer bare glukose hvis de både binder og transporterer natrium. Passiv bevegelse av natrium langs konsentrasjonsgradienten inn i celler fører til transport over membranen og en bærer med glukose.
For å implementere denne prosessen kreves det en lav natriumkonsentrasjon i epitelcellen, som skaper en konsentrasjonsgradient mellom det ytre og intracellulære miljøet, som sikres ved energiavhengig arbeid. basalmembran natrium-kalium pumpe.
Denne typen transport kalles sekundær aktiv, eller symport, dvs. felles passiv transport av ett stoff (glukose) på grunn av aktiv transport av et annet (natrium) ved bruk av en bærer. Med et overskudd av glukose i primærurinen kan det oppstå en fullstendig belastning av alle bærermolekyler og glukose kan ikke lenger absorberes i blodet.
Denne situasjonen er preget av maksimal rørformet transport av materie» (Tm glukose), som gjenspeiler den maksimale belastningen av rørformede transportører ved en viss konsentrasjon av stoffet i primærurinen og følgelig i blodet. Denne verdien varierer fra 303 mg/min hos kvinner til 375 mg/min hos menn. Verdien av den maksimale tubulære transporten tilsvarer konseptet "renal utskillelsesterskel".
Renal elimineringsterskel kall det konsentrasjonen av et stoff i blodet og følgelig i primærurinen, hvor det ikke lenger kan reabsorberes fullstendig i tubuli og vises i den endelige urinen. Slike stoffer som eliminasjonsterskelen kan finnes for, dvs. reabsorbert fullstendig ved lave konsentrasjoner i blodet, og ikke fullstendig ved forhøyede konsentrasjoner, kalles terskel. Et eksempel er glukose, som absorberes fullstendig fra primærurin ved plasmakonsentrasjoner under 10 mmol/l, men vises i den endelige urinen, dvs. ikke reabsorberes fullstendig, når innholdet i blodplasma er over 10 mmol/l. Derfor, for glukose er eliminasjonsterskelen 10 mmol/l.
Mekanismer for sekresjon i nyrefilteret.
Sekresjon er transport av stoffer fra blodet strømmer gjennom de peritubulære kapillærene inn i lumen av nyretubuli. Transport er passiv og aktiv. H+, K+-ioner, ammoniakk, organiske syrer og baser skilles ut (for eksempel fremmedstoffer, spesielt medisiner: penicillin, etc.). Utskillelsen av organiske syrer og baser skjer gjennom en sekundær aktiv natriumavhengig mekanisme.
utskillelse av kaliumioner.
De fleste av de lett filtrerte kaliumionene i glomerulus er vanligvis reabsorbert fra filtratet i de proksimale tubuli og løkker til Henle. Hastigheten av aktiv reabsorpsjon i tubuli og løkke avtar ikke selv når konsentrasjonen av K+ i blodet og filtratet øker sterkt som respons på overflødig forbruk av dette ionet i kroppen.
Imidlertid er de distale tubuli og samlekanaler i stand til ikke bare å reabsorbere, men også utskille kaliumioner. Ved å skille ut kalium har disse strukturene en tendens til å oppnå ionehomeostase i tilfelle en uvanlig stor mengde av dette metallet kommer inn i kroppen. Transporten av K+ ser ut til å avhenge av dens inntreden i de rørformede cellene fra vevsvæsken, på grunn av aktiviteten til den vanlige Nar+-Ka+ pumpen, med lekkasje av K+ fra cytoplasmaet inn i rørvæsken. Kalium kan ganske enkelt diffundere langs den elektrokjemiske gradienten fra cellene i nyretubuli inn i lumen, fordi den rørformede væsken er elektronegativ med hensyn til cytoplasma. Utskillelsen av K+ gjennom disse mekanismene stimuleres av binyrebarkhormonet aldosteron, som frigjøres som svar på en økning i innholdet av K+ i blodplasmaet.
2 trinn urindannelse er reabsorpsjon - reabsorpsjon av vann og stoffer oppløst i det. Dette er nøyaktig bevist i direkte eksperimenter med analyse av urin oppnådd ved mikropunktur fra forskjellige deler av nefronet.
I motsetning til dannelsen av primær urin, som er et resultat av fysisk-kjemiske filtreringsprosesser, utføres reabsorpsjon i stor grad på grunn av de biokjemiske prosessene til cellene i nefrontubuli, hvis energi hentes fra nedbrytningen av makroerger. Dette bekreftes av det faktum at etter forgiftning med stoffer som blokkerer vevsånding (cyanider), forverres natriumreabsorpsjonen kraftig, og blokkering av fosforylering av monojodoaceton hemmer kraftig reabsorpsjon av glukose. Reabsorpsjon forverres også med en reduksjon i stoffskiftet i kroppen. Når kroppen for eksempel avkjøles i kulde, øker også diuresen.
I tillegg til passiv transportprosesser (diffusjon, osmotiske krefter) ved reabsorpsjon, pinocytose, elektrostatiske interaksjoner mellom forskjellig ladede ioner osv. spiller en viktig rolle. Det finnes også 2 typer aktiv transport:
primært aktiv transport utføres mot den elektrokjemiske gradienten og samtidig skjer transport på grunn av energien til ATP,
sekundær aktiv transport utføres mot konsentrasjonsgradienten og energien til cellen går ikke til spille. Ved hjelp av denne mekanismen blir glukose, aminosyrer reabsorbert. Med denne typen transport kommer organisk materiale inn i cellen til den proksimale tubuli ved hjelp av en bærer, som nødvendigvis må feste et natriumion. Dette komplekset (bærer + organisk materiale + natriumion) beveger seg i børstekantmembranen, dette komplekset kommer inn i cellen på grunn av forskjellen i Na + konsentrasjoner mellom tubulumen og cytoplasma; det er flere natriumioner i tubuli enn i cytoplasma. Inne i cellen dissosieres komplekset og Na + -ioner fjernes fra cellen på grunn av Na-K-pumpen.
Reabsorpsjon utføres i alle deler av nefronet, med unntak av Shumlyansky-Bowman-kapselen. Imidlertid er arten av reabsorpsjon og intensiteten i ulike avdelinger nefron er ikke det samme. I det proksimale avdelinger av nefron, reabsorpsjon er veldig intensiv og avhenger lite av vann-saltmetabolismen i kroppen (obligatorisk, obligatorisk). I det distale avdelinger av nefron reabsorpsjon er svært varierende. Det kalles fakultativ reabsorpsjon. Det er reabsorpsjon i de distale tubuli og samlekanaler, i større grad enn i den proksimale seksjonen, som bestemmer nyrenes funksjon som et homeostatisk organ som regulerer konstanten av osmotisk trykk, pH, isotonicitet og blodvolum.
Reabsorpsjon i ulike deler av nefronet
Reabsorpsjon av ultrafiltratet skjer i det kubiske epitelet i den proksimale tubuli. Microvilli er av stor betydning her. I denne seksjonen reabsorberes glukose, aminosyrer, proteiner, vitaminer, sporelementer, en betydelig mengde Na +, Ca +, bikarbonater, fosfater, Cl -, K + og H 2 O fullstendig I de påfølgende seksjonene av nefronene , bare ioner og H 2 O absorberes.
Mekanismen for absorpsjon av disse stoffene er ikke den samme. Den mest betydningsfulle når det gjelder volum og energikostnader er reabsorpsjonen av Na +. Det leveres av både passive og aktive mekanismer og forekommer i alle deler av tubuli.
Aktiv reabsorpsjon av Na forårsaker en passiv frigjøring av Cl - ioner fra tubuli - som følger Na + på grunn av elektrostatisk interaksjon: positive ioner bærer med seg negativt ladet Cl - og andre anioner.
Omtrent 65-70 % av vannet reabsorberes i de proksimale tubuli. Denne prosessen utføres på grunn av forskjellen i osmotisk trykk - passivt. Overgangen av vann fra primærurinen utjevner det osmotiske trykket i de proksimale tubuli til nivået i vevsvæsken. 60-70 % av kalsium og magnesium reabsorberes også fra filtratet. Deres videre reabsorpsjon fortsetter i sløyfen til Henley og de distale tubuli, og bare ca. 1 % av det filtrerte kalsiumet og 5-10 % av magnesium skilles ut i urinen. Reabsorpsjon av kalsium og i mindre grad magnesium reguleres av parathyreoideahormon. Parathyreoideahormon øker reabsorpsjonen av kalsium og magnesium og reduserer reabsorpsjonen av fosfor. Kalsitonin har motsatt effekt.
Dermed blir alle proteiner, all glukose, 100 % aminosyrer, 70-80 % vann, α, Cl, Mg, Ca reabsorbert i den proksimale kronglete tubuli. I løkken til Henley, på grunn av den selektive permeabiliteten til avdelingene for natrium og vann, blir ytterligere 5% av ultrafiltratet reabsorbert, og 15% av primærurinvolumet kommer inn i den distale delen av nefronet, som aktivt behandles i de kronglete tubuli og samlekanaler. Volumet av den endelige urinen bestemmes alltid av vann- og saltbalansen i kroppen og kan variere fra 25 liter per dag (17 ml/min) til 300 ml (0,2 ml/min).
Reabsorpsjon i de distale delene av nefronet og samlekanalene sikrer retur til blodet av en ideell osmotisk og saltvannsvæske, og opprettholder et konstant osmotisk trykk, pH, vannbalanse og stabilitet i ionekonsentrasjon.
Innholdet av mange stoffer i den endelige urinen er mange ganger høyere enn i plasma og primærurin; passerer gjennom tubuli av nefron, er den primære urinen konsentrert. Forholdet mellom konsentrasjonen av et stoff i den endelige urinen og konsentrasjonen i plasma kalles konsentrasjonsindeks. Denne indeksen karakteriserer prosessene som skjer i systemet med nefrontubuli.
Reabsorpsjon av glukose
Konsentrasjonen av glukose i ultrafiltratet er den samme som i plasma, men i det proksimale nefronet blir det nesten fullstendig reabsorbert. Under normale forhold skilles ikke mer enn 130 mg ut i urinen per dag. Reabsorpsjonen av glukose skjer mot en høy konsentrasjonsgradient, dvs. Glukosereabsorpsjon skjer aktivt, og den overføres ved hjelp av mekanismen for sekundær aktiv transport. Den apikale membranen til cellen, dvs. membranen som vender mot lumen av tubuli lar glukose passere i bare én retning - inn i cellen, og passerer ikke tilbake inn i lumen av tubuli.
Den apikale membranen til den proksimale tubuluscellen har en dedikert glukosetransportør, men glukose må omdannes til glu-6 fosfat før den kan samhandle med transportøren. Membranen inneholder enzymet glukokinase, som gir fosforylering av glukose. Glu-6-fosfat binder seg til den apikale membrantransportøren sammen med natrium.
Dette komplekset på grunn av forskjellen i natriumkonsentrasjon ( mer natrium i lumen av tubuli enn i cytoplasma) beveger seg i børstekantmembranen og går inn i cellen. I cellen dissosierer dette komplekset. Bæreren kommer tilbake for nye porsjoner av glukose, og glu-6-fosfat og natrium forblir i cytoplasmaet. Glu-6-fosfat brytes ned av enzymet glu-6-fosfatase til glukose og en fosfatgruppe. Fosfatgruppen brukes til å konvertere ADP til ATP. Glukose går til basalmembranen, hvor den kombineres med en annen bærer som transporterer den over membranen inn i blodet. Transport over cellekjellermembranen forenkles av diffusjon og krever ikke tilstedeværelse av natrium.
Reabsorpsjonen av glukose er avhengig av konsentrasjonen i blodet. Glukose absorberes fullstendig hvis konsentrasjonen i blodet ikke overstiger 7-9 mmol / l, normalt er den fra 4,4 til 6,6 mmol / l. Hvis glukoseinnholdet er høyere, blir en del av det ikke reabsorbert og utskilt i den endelige urinen - glukosuri er observert.
På dette grunnlaget introduserer vi konseptet om terskelen utskillelse. Elimineringsterskel(reabsorpsjonsterskel) er konsentrasjonen av et stoff i blodet der det ikke kan reabsorberes fullstendig og kommer inn i den endelige urinen . For glukose er dette mer enn 9 mmol / l, fordi. samtidig er kraften til bærersystemene utilstrekkelig og sukker kommer inn i urinen. Hos friske mennesker kan dette observeres etter inntak av store mengder av det (nærings-(mat)glukosuri).
Reabsorpsjon av aminosyrer
Aminosyrer blir også fullstendig reabsorbert av cellene i den proksimale tubuli. Det er flere spesifikke reabsorpsjonssystemer for nøytrale, dibasiske, dikarboksylaminosyrer og iminosyrer.
Hvert av disse systemene sørger for reabsorpsjon av flere aminosyrer fra samme gruppe:
1 gruppe-glycin, prolin, hydroksyprolin, alanin, glutaminsyre, kreatin;
gruppe 2 - dibasisk - lysin, arginin, ornitin, histidin, cystin;
Gruppe 3 - leucin, isoleucin.
Gruppe 4 - Organiske iminosyrer som inneholder en toverdig iminogruppe (= NH) i molekylet, heterosykliske iminosyrer prolin og hydroksyprolin er en del av proteiner og regnes vanligvis som aminosyrer.
Innenfor hvert system er det et konkurranseforhold mellom overføringen av individuelle aminosyrer inkludert i denne gruppen. Derfor, når det er mye av en aminosyre i blodet, har ikke bæreren tid til å transportere alle aminosyrene i denne serien - de skilles ut i urinen. Transporten av aminosyrer skjer på samme måte som glukose, dvs. ved mekanismen for sekundær aktiv transport.
Protein reabsorpsjon
I løpet av dagen kommer 30-50 g protein inn i filtratet. Nesten alt protein blir fullstendig reabsorbert i tubuliene til det proksimale nefronet, og hos en frisk person er det bare spor av det i urinen. Proteiner, i motsetning til andre stoffer, blir reabsorbert inn i celler ved pinocytose. (Molekyler av det filtrerte proteinet adsorberes på cellens overflatemembran, og danner til slutt en pinocytisk vakuole. Disse vakuolene smelter sammen med lysosomet, hvor proteiner under påvirkning av proteolytiske enzymer spaltes og deres fragmenter overføres til blodet gjennom den basale cytoplasmatiske membranen). Ved nyresykdom øker mengden protein i urinen - proteinuri. Det kan være assosiert enten med et brudd på reabsorpsjon, eller med en økning i proteinfiltrering. Kan oppstå etter trening.
Metabolske produkter som skilles ut fra kroppen, skadelige for kroppen, blir ikke aktivt reabsorbert. De forbindelsene som ikke er i stand til å penetrere cellen ved diffusjon, går ikke tilbake til blodet i det hele tatt og skilles ut i urinen i den mest konsentrerte formen. Dette er sulfater og kreatinin, deres konsentrasjon i den endelige urinen er 90-100 ganger høyere enn i plasma - dette er ikke-terskel stoffer. sluttprodukter av nitrogenmetabolisme (urea og urinsyre) kan diffundere inn i det tubulære epitelet, slik at de blir delvis reabsorbert, og deres konsentrasjonsindeks er lavere enn sulfat og kreatinin.
Fra den proksimale innviklede tubuli kommer isotonisk urin inn i løkken til Henle. Her kommer ca. 20-30 % av filtratet inn. Det er kjent at løkken til Henle, distale sammenviklede tubuli og samlekanaler er basert på mekanismen motstrøm-multiplikator rørsystem.
Urin beveger seg i disse tubuli i motsatte retninger (hvorfor systemet ble kalt motstrøm), og prosessene for transport av stoffer i det ene kneet i systemet forsterkes («multiplisert») på grunn av aktiviteten til det andre kneet.
Prinsippet om motstrømssystemet er utbredt i natur og teknologi. Dette er et teknisk begrep som definerer bevegelsen av to strømmer av væske eller gasser i motsatte retninger, og skaper gunstige forhold for utvekslingen mellom dem. For eksempel, i lemmene til arktiske dyr, er arterielle og venøse kar nært, blod strømmer i parallelle arterier og vener. Derfor varmer arterielt blod det avkjølte venøse blodet som beveger seg mot hjertet. Kontakt mellom dem er biologisk gunstig.
Dette er hvordan løkken til Henle og andre deler av nefronet er ordnet og fungerer, og mekanismen til motstrøm-multiplikatorsystemet eksisterer mellom knærne til løkken til Henle og samlekanalene.
Tenk på hvordan løkken til Henle fungerer. Den nedadgående delen er plassert i medulla og strekker seg til toppen av nyrepapillen, hvor den bøyer seg 180° og går over i den stigende delen, som ligger parallelt med den synkende. Den funksjonelle betydningen av de ulike avdelingene i løkken er ikke den samme. Den nedadgående delen av løkken er godt gjennomtrengelig for vann, og den stigende delen er vanntett, men absorberer aktivt natrium, noe som øker vevets osmolaritet. Dette fører til at enda mer vann kommer ut av den synkende delen av løkken til Henle langs den osmotiske gradienten (passiv).
Isotonisk urin kommer inn i det nedadgående kneet, og på toppen av løkken øker konsentrasjonen av urin 6-7 ganger på grunn av frigjøring av vann, så konsentrert urin kommer inn i det stigende kneet. Her, i det stigende kneet, oppstår aktiv reabsorpsjon av natrium og absorpsjon av klor, vann forblir i lumen av tubuli, og hypoton væske (200 osmol / l) kommer inn i distale tubuli. En osmotisk gradient på 200 milliosmol eksisterer konstant mellom knesegmentene i løkken til Henle (1 osmol \u003d 1000 milliosmol - mengden av et stoff som utvikler et osmotisk trykk på 22,4 atm i 1 liter vann). Over hele lengden av sløyfen er den totale forskjellen i osmotisk trykk (osmotisk gradient eller fall) 200 milliosmol.
Urea sirkulerer også i det renale motstrømssystemet og er involvert i å opprettholde høy osmolaritet i nyremargen. Urea forlater oppsamlingskanalen (når den endelige urinen beveger seg inn i bekkenet). Går inn i interstitium. Det skilles deretter ut i den stigende delen av nefronløkken. Deretter går den inn i den distale kronglete tubuli (med urinstrøm), og ender igjen i oppsamlingskanalen. Dermed er sirkulasjon i medulla en mekanisme for å opprettholde det høye osmotiske trykket som nefronsløyfen skaper.
I Henles løkke blir ytterligere 5 % av det opprinnelige volumet av filtratet reabsorbert, og ca. 15 % av volumet av primærurin kommer inn i de kronglete distale tubuli fra den stigende løkken til Henle.
En viktig rolle i å opprettholde et høyt osmotisk trykk i nyren spilles av direkte nyrekar, som, i likhet med løkken til Henle, danner et omvendt motstrømssystem. De synkende og stigende karene går parallelt med nefronsløyfen. Blod som beveger seg gjennom karene, passerer gjennom lag med gradvis avtagende osmolaritet, gir salt og urea til den intercellulære væsken og fanger opp vann. At. motstrømssystemet av kar representerer en shunt for vann, på grunn av hvilke forhold skapes for diffusjon av oppløste stoffer.
Behandling av primærurinen i Henles løkke fullfører den proksimale reabsorpsjonen av urin, på grunn av hvilken 100-105 ml/min primærurin går tilbake til blodet fra 120 ml/min, og 17 ml går videre.
Tubulær reabsorpsjon er prosessen med reabsorpsjon av vann og stoffer fra urinen som finnes i lumen av tubuli til lymfe og blod.
Hovedtyngden av molekylene blir reabsorbert i det proksimale nefronet. Her absorberes aminosyrer, glukose, vitaminer, proteiner, mikroelementer, en betydelig mengde Na +, C1-, HCO3- ioner og mange andre stoffer nesten fullstendig.
Elektrolytter og vann absorberes i Henles løkke, distale tubuli og samlekanaler.
Aldosteron stimulerer Na+ reabsorpsjon og K+ og H+ utskillelse i nyretubuli i distale nefron, i distale tubuli og kortikale samlekanaler.
Vasopressin fremmer vannreabsorpsjon fra de distale sammenviklede tubuli og samlekanaler.
Ved hjelp av passiv transport blir vann, klor og urea reabsorbert.
Aktiv transport er overføring av stoffer mot elektrokjemiske og konsentrasjonsgradienter. Dessuten skilles primæraktiv og sekundæraktiv transport. Primær aktiv transport skjer med forbruk av celleenergi. Et eksempel er overføring av Na+ ioner med enzymet Na+/K+-ATPase, som bruker energien til ATP. Ved sekundær aktiv transport utføres overføringen av et stoff på bekostning av transportenergien til et annet stoff. Glukose og aminosyrer blir reabsorbert av mekanismen for sekundær aktiv transport.
Verdien av maksimal tubulær transport tilsvarer det gamle konseptet "renal utskillelsesterskel". For glukose er denne verdien 10 mmol/l.
Stoffer, hvis reabsorpsjon ikke er avhengig av konsentrasjonen i blodplasmaet, kalles ikke-terskel. Disse inkluderer stoffer som enten ikke reabsorberes i det hele tatt (inulin, mannitol) eller som reabsorberes lite og skilles ut i urinen i forhold til deres opphopning i blodet (sulfater).
Normalt kommer en liten mengde protein inn i filtratet og blir reabsorbert. Prosessen med proteinreabsorpsjon utføres ved hjelp av pinocytose. Når proteinet kommer inn i cellen, hydrolyseres det av lysosomenzymer og omdannes til aminosyrer. Ikke alle proteiner gjennomgår hydrolyse, noen av dem går inn i blodet uendret. Denne prosessen er aktiv og krever energi. Utseendet til protein i urinen kalles proteinuri. Proteinuri kan også oppstå under fysiologiske forhold, for eksempel etter tungt muskelarbeid. I utgangspunktet forekommer proteinuri i patologien til nefritis, nefropatier og myelomatose.
Urea spiller en viktig rolle i mekanismene for urinkonsentrasjon, og blir fritt filtrert i glomeruli. I den proksimale tubulus blir en del av ureaen passivt reabsorbert av konsentrasjonsgradienten som oppstår på grunn av konsentrasjonen av urin. Resten av ureaen når oppsamlingskanalene. I samlekanalene, under påvirkning av ADH, blir vann reabsorbert og konsentrasjonen av urea øker. ADH øker veggens permeabilitet for urea, og det passerer inn i medulla i nyren, og skaper her omtrent 50 % av det osmotiske trykket. Fra interstitium diffunderer urea langs en konsentrasjonsgradient inn i løkken til Henle og kommer igjen inn i de distale tubuli og samlekanaler. Dermed finner intrarenal sirkulasjon av urea sted. Ved vanndiurese stopper absorpsjonen av vann i det distale nefronet, og mer urea skilles ut. Dermed avhenger utskillelsen av diurese.
Reabsorpsjon av svake syrer og baser avhenger av om de er i ionisert eller ikke-ionisert form. Svake baser og syrer i ionisert tilstand reabsorberes ikke og skilles ut i urinen. Graden av ionisering av baser øker i et surt miljø, så de utskilles raskere med sur urin, svake syrer, tvert imot, utskilles raskere med alkalisk urin. Dette er av stor betydning, siden mange medisinske stoffer er svake baser eller svake syrer. Derfor, i tilfelle forgiftning med acetylsalisylsyre eller fenobarbital (svake syrer), er det nødvendig å administrere alkaliske løsninger (NaHCO3) for å overføre disse syrene til en ionisert tilstand, og dermed lette deres raske eliminering fra kroppen. For rask utskillelse av svake baser er det nødvendig å introdusere sure produkter i blodet for å surgjøre urinen.
Vann reabsorberes i alle deler av nefronet passivt på grunn av osmotisk transport aktive stoffer: glukose, aminosyrer, proteiner, natrium, kalium, kalsium, klorioner. Med en reduksjon i reabsorpsjonen av osmotisk aktive stoffer, reduseres også reabsorpsjonen av vann. Tilstedeværelsen av glukose i den endelige urinen fører til en økning i diurese (polyuri).
Natrium er hovedionet som er ansvarlig for passiv absorpsjon av vann. Natrium, som nevnt ovenfor, er også nødvendig for transport av glukose og aminosyrer. I tillegg spiller det en viktig rolle i å skape et osmotisk aktivt miljø i interstitium av nyremargen, og konsentrerer derved urin.
Strømmen av natrium fra primærurinen gjennom den apikale membranen inn i den rørformede epitelcellen skjer passivt langs de elektrokjemiske og konsentrasjonsgradientene. Utskillelsen av natrium fra cellen gjennom de basolaterale membranene utføres aktivt ved hjelp av Na+/K+-ATPase. Siden energien til cellulær metabolisme brukes på overføring av natrium, er transporten primært aktiv. Natriumtransport inn i cellen kan skje gjennom ulike mekanismer. En av dem er utveksling av Na + for H + (motstrømstransport, eller antiport). I dette tilfellet overføres natriumionet inne i cellen, og hydrogenionet overføres utenfor. En annen måte å overføre natrium til cellen utføres med deltakelse av aminosyrer, glukose. Dette er den såkalte samtransporten, eller symport. Delvis er natriumreabsorpsjon assosiert med kaliumsekresjon.
Hjerteglykosider (strophanthin K, oubain) er i stand til å hemme enzymet Na + / K + -ATPase, som sikrer overføring av natrium fra cellen til blodet og transport av kalium fra blodet til cellen.
Av stor betydning i mekanismene for reabsorpsjon av vann og natriumioner, samt konsentrasjonen av urin, er arbeidet med det såkalte roterende-motstrøms multiplikasjonssystemet. Etter å ha passert gjennom det proksimale segmentet av tubuli, går det isotoniske filtratet i redusert volum inn i løkken til Henle. I denne delen er intens natriumreabsorpsjon ikke ledsaget av vannreabsorpsjon, siden veggene i dette segmentet er dårlig permeable for vann selv under påvirkning av ADH. I denne forbindelse oppstår fortynning av urin i lumen av nefron og konsentrasjonen av natrium i interstitium. Fortynnet urin i distale tubuli mister overflødig væske, og blir isotonisk med plasma. Et redusert volum av isotonisk urin kommer inn i oppsamlingssystemet som løper i medulla, det høye osmotiske trykket i interstitiumet skyldes en økt konsentrasjon av natrium. I samlekanalene, under påvirkning av ADH, fortsetter reabsorpsjonen av vann i samsvar med konsentrasjonsgradienten. Vasa recta i medulla fungerer som motstrøms utvekslingskar, tar natrium langs veien til papillene og frigjør det før det går tilbake til det kortikale laget. I dybden av medulla opprettholdes et høyt natriuminnhold på denne måten, noe som sikrer resorpsjon av vann fra oppsamlingssystemet og konsentrasjon av urin.
Dannelsen av sammensetningen av den endelige urinen utføres i løpet av tre prosesser - reabsorpsjon og sekresjon i tubuli, tubuli og kanaler. Det er representert med følgende formel:
Utskillelse = (Filtrering - Reabsorpsjon) + Sekresjon.
Intensiteten av frigjøring av mange stoffer fra kroppen bestemmes i større grad av reabsorpsjon, og noen stoffer - av sekresjon.
Reabsorpsjon (omvendt absorpsjon) - dette er retur av stoffer som er nødvendige for kroppen fra lumen av tubuli, tubuli og kanaler til interstitium og blod (fig. 1).
Reabsorpsjon er preget av to funksjoner.
For det første er tubulær reabsorpsjon av væske (vann), som , en kvantitativt signifikant prosess. Dette betyr at den potensielle effekten av en liten endring i reabsorpsjon kan ha stor betydning for urinproduksjonen. For eksempel vil en reduksjon i reabsorpsjon med bare 5 % (fra 178,5 til 169,5 l / dag) øke volumet av slutturin fra 1,5 l til 10,5 l / dag (7 ganger, eller 600 %) ved samme nivå filtrering i glomerulus.
For det andre er tubulær reabsorpsjon svært selektiv (selektivitet). Noen stoffer (aminosyrer, glukose) reabsorberes nesten fullstendig (mer enn 99 %), og vann og elektrolytter (natrium, kalium, klor, bikarbonater) reabsorberes i svært betydelige mengder, men reabsorpsjonen kan variere betydelig avhengig av behovene til kroppen, noe som påvirker innholdet av disse stoffene i den endelige urinen. Andre stoffer (for eksempel urea) reabsorberes mye dårligere og skilles ut i store mengder i urinen. Mange stoffer etter filtrering blir ikke reabsorbert og utskilles fullstendig ved enhver konsentrasjon i blodet (for eksempel kreatinin, inulin). På grunn av den selektive reabsorpsjonen av stoffer i nyrene, utføres nøyaktig kontroll av sammensetningen flytende medier organisme.
Ris. 1. Lokalisering av transportprosesser (sekresjon og reabsorpsjon i nefronet)
Stoffer, avhengig av mekanismene og graden av deres reabsorpsjon, er delt inn i terskel og ikke-terskel.
terskelstoffer under normale forhold blir de nesten fullstendig reabsorbert fra primærurinen med deltakelse av tilrettelagte transportmekanismer. Disse stoffene opptrer i betydelige mengder i den endelige urinen når deres konsentrasjon i blodplasmaet (og dermed i primærurinen) øker og overskrider "utskillelsesterskelen", eller "nyreterskelen". Verdien av denne terskelen bestemmes av evnen til bærerproteiner i membranen til epitelceller for å sikre overføring av filtrerte stoffer gjennom veggen til tubuli. Når transportmulighetene er uttømt (overmettet), når alle bærerproteiner er involvert i overføringen, kan en del av stoffet ikke reabsorberes i blodet, og det vises i den endelige urinen. Så for eksempel er utskillelsesterskelen for glukose 10 mmol / l (1,8 g / l) og er nesten 2 ganger høyere enn det normale innholdet i blodet (3,33-5,55 mmol / l). Dette betyr at hvis konsentrasjonen av glukose i blodplasmaet overstiger 10 mmol / l, så er det glykosuri- Utskillelse av glukose i urinen (i mengder på mer enn 100 mg / dag). Intensiteten av glukosuri øker proporsjonalt med økningen i plasmaglukose, noe som er viktig diagnostisk tegn gravitasjon diabetes. Normalt overstiger nivået av glukose i blodplasma (og primærurin), selv etter et måltid, nesten aldri verdien (10 mmol / l) som er nødvendig for dets utseende i den endelige urinen.
Ikke-terskel stoffer ikke har en utskillelsesterskel og fjernes fra kroppen i enhver konsentrasjon i blodplasmaet. Disse stoffene er vanligvis metabolske produkter som skal fjernes fra kroppen (kreatinin) og andre organiske stoffer (f.eks. inulin). Disse stoffene brukes til å studere nyrefunksjonen.
Noen av de fjernede stoffene kan delvis reabsorberes (urea, urinsyre) og ikke fjernes fullstendig (tabell 1), andre reabsorberes praktisk talt ikke (kreatinin, sulfater, inulin).
Tabell 1. Filtrering, reabsorpsjon og utskillelse av ulike stoffer i nyrene
Reabsorpsjon - flertrinns prosess, inkludert overgangen av vann og stoffer oppløst i det, først fra den primære urinen til den intercellulære væsken, og deretter gjennom veggene til de peritubulære kapillærene inn i blodet. Bårne stoffer kan trenge inn i interstitialvæsken fra primærurinen på to måter: transcellulært (gjennom tubulære epitelceller) eller paracellulært (gjennom intercellulære rom). Reabsorpsjonen av makromolekyler i dette tilfellet utføres på grunn av endocytose, og mineralske og lavmolekylære organiske stoffer - på grunn av aktiv og passiv transport, vann - gjennom aquaporiner passivt, ved osmose. Oppløste stoffer reabsorberes fra de intercellulære rom inn i de peritubulære kapillærene under påvirkning av kraftforskjellen mellom blodtrykket i kapillærene (8-15 mm Hg) og dets kolloid osmotiske (onkotisk) trykk (28-32 mm Hg).
Prosessen med reabsorpsjon av Na + ioner fra lumen av tubuli inn i blodet består av minst tre stadier. På 1. stadium går Na+-ioner passivt inn fra primærurinen inn i den tubulære epitelcellen gjennom den apikale membranen ved tilrettelagt diffusjon ved hjelp av bærerproteiner langs konsentrasjonen og elektriske gradienter som skapes ved drift av Na+/K+-pumpen på basolateralen. overflaten av epitelcellen. Inntreden av Na + -ioner i cellen er ofte assosiert med felles transport av glukose (bærerprotein (SGLUT-1) eller aminosyrer (i den proksimale tubuli), K + og CI + -ioner (i løkken til Henle) inn i cellen (cotransport, symport) eller med mottransport (antiport ) H+, NH3+ ioner fra cellen inn i primærurinen.På 2. trinn utføres transporten av Na+ ioner gjennom basalgeralmembranen inn i intercellulær væske av primæraktive transport mot elektriske og konsentrasjonsgradienter ved hjelp av Na+/K+-pumpen (ATPase).Reabsorpsjon av Na+-ioner fremmer reabsorpsjon av vann (ved osmose), etterfulgt av passiv absorpsjon av ioner CI-, HCO 3 -, delvis urea. Ved 3. stadium, reabsorpsjon av Na + ioner, vann og andre stoffer fra interstitialvæsken inn i kapillærene skjer under påvirkning av kreftene til gradienter av hydrostatiske og .
Glukose, aminosyrer, vitaminer reabsorberes fra primær urin ved sekundær aktiv transport (symport sammen med Na + ion). Transportørproteinet til den apikale membranen til den rørformede epitelcellen binder Na+-ionet og et organisk molekyl (glukose SGLUT-1 eller en aminosyre) og flytter dem inn i cellen, med Na+-diffusjon inn i cellen langs den elektrokjemiske gradienten som driver makt. Glukose (med deltakelse av GLUT-2-bærerproteinet) og aminosyrer passerer passivt ut av cellen gjennom den basolagermale membranen ved tilrettelagt diffusjon langs en konsentrasjonsgradient.
Proteiner med en molekylvekt på mindre enn 70 kD, filtrert fra blodet inn i primærurinen, reabsorberes i de proksimale tubuli ved pinocytose, spaltes delvis i epitelet av lysosomale enzymer, og lavmolekylære komponenter og aminosyrer returneres til blod. Utseendet til protein i urinen er betegnet med begrepet "proteinuri" (vanligvis albuminuri). Kortvarig proteinuri opp til 1 g/l kan utvikle seg hos friske personer etter intenst, langvarig fysisk arbeid. Tilstedeværelsen av konstant og høyere proteinuri er et tegn på et brudd på mekanismene for glomerulær filtrasjon og (eller) tubulær reabsorpsjon i nyrene. Glomerulær (glomerulær) proteinuri utvikler seg vanligvis med en økning i permeabiliteten til det glomerulære filteret. Som et resultat kommer proteinet inn i hulrommet til Shumlyansky-Bowman-kapselen og de proksimale tubuli i mengder som overstiger mulighetene for dets resorpsjon av mekanismene til tubuli - moderat proteinuri utvikler seg. Tubulær (tubulær) proteinuri er assosiert med brudd på proteinreabsorpsjon på grunn av skade på epitelet til tubuli eller nedsatt lymfestrøm. Med samtidig skade på glomerulære og tubulære mekanismer utvikles høy proteinuri.
Reabsorpsjon av stoffer i nyrene er nært knyttet til sekresjonsprosessen. Begrepet "sekret" for å beskrive nyrenes arbeid brukes i to betydninger. For det første betraktes sekresjon i nyrene som en prosess (mekanisme) for transport av stoffer som skal fjernes inn i lumen av tubuli, ikke gjennom glomeruli, men fra interstitium i nyrene eller direkte fra cellene i nyreepitel. I dette tilfellet utføres utskillelsesfunksjonen til nyren. Utskillelsen av stoffer i urinen utføres aktivt og (eller) passivt og er ofte forbundet med dannelsen av disse stoffene i epitelcellene i nyrenes tubuli. Sekresjon gjør det mulig å raskt fjerne fra kroppen ioner K +, H +, NH3 +, samt noen andre organiske og medisinske stoffer. For det andre brukes begrepet "sekresjon" for å beskrive syntesen i nyrene og deres frigjøring til blodet av hormonene erytropoietin og kalsitriol, enzymet renin og andre stoffer. Prosessene med glukoneogenese foregår aktivt i nyrene, og den resulterende glukosen transporteres (utskilles) også inn i blodet.
Reabsorpsjon og sekresjon av stoffer i ulike deler av nefronet
Osmotisk fortynning og konsentrasjon av urin
Proksimale tubuli gi reabsorpsjon av det meste av vannet fra primærurinen (ca. 2/3 av volumet av glomerulærfiltratet), en betydelig mengde Na +, K +, Ca 2+, CI-, HCO 3 - ioner. Nesten alle organiske stoffer (aminosyrer, proteiner, glukose, vitaminer), sporstoffer og andre stoffer som er nødvendige for kroppen, blir reabsorbert i de proksimale tubuli (fig. 6.2). I andre avdelinger av nefronet utføres bare reabsorpsjon av vann, ioner og urea. En så høy reabsorpsjonskapasitet av den proksimale tubuli skyldes en rekke strukturelle og funksjonelle funksjoner dens epitelceller. De er utstyrt med en velutviklet børstekant på den apikale membranen, samt en bred labyrint av intercellulære rom og kanaler på basalsiden av cellene, noe som øker absorpsjonsområdet betydelig (60 ganger) og akselererer transporten av stoffer. gjennom dem. I epitelcellene til de proksimale tubuli er det mange mitokondrier, og intensiteten av metabolisme i dem er 2 ganger høyere enn i nevroner. Dette gjør det mulig å oppnå en tilstrekkelig mengde ATP for implementering av aktiv transport av stoffer. Et viktig trekk ved reabsorpsjon i de proksimale tubuli er at vann og stoffer oppløst i den reabsorberes her i ekvivalente mengder, noe som sikrer isoosmolariteten til urinen til de proksimale tubuli og dens isosmotisitet med blodplasma (280-300 mosmol/l).
I de proksimale tubuli av nefron skjer primær aktiv og sekundær aktiv sekresjon av stoffer inn i lumen av tubuli ved hjelp av ulike bærerproteiner. Sekresjonen av utskilte stoffer utføres både fra blodet i de peritubulære kapillærene og fra kjemiske forbindelser dannet direkte i cellene i det tubulære epitelet. Mange organiske syrer og baser skilles ut fra blodplasmaet til urinen (for eksempel para-aminohippursyre (PAG), kolin, tiamin, serotonin, guanidin, etc.), ioner (H+, NH3+, K+), medisinske stoffer (penicillin, etc.). For en rekke fremmedlegemer av organisk opprinnelse som har kommet inn i kroppen (antibiotika, fargestoffer, røntgenkontrastmidler), overskrider hastigheten på deres utskillelse fra blodet ved tubulær sekresjon betydelig deres utskillelse ved glomerulær filtrasjon. Utskillelsen av PAH i de proksimale tubuli er så intens at blodet fjernes fra det allerede i en passasje gjennom de peritubulære kapillærene til det kortikale stoffet (derfor, ved å bestemme clearance av PAH, er det mulig å beregne volumet av den effektive renal plasmastrøm involvert i urindannelse). I cellene i det tubulære epitelet, når aminosyren glutamin er deaminert, dannes ammoniakk (NH 3) som skilles ut i lumen av tubuli og kommer inn i urinen. I den binder ammoniakk seg med H + ioner for å danne ammoniumionet NH 4 + (NH 3 + H + -> NH4 +). Ved å skille ut NH 3- og H+-ioner tar nyrene del i reguleringen av syre-base-tilstanden i blodet (kroppen).
PÅ løkke av Henle reabsorpsjon av vann og ioner er romlig atskilt, noe som skyldes særegenhetene til strukturen og funksjonene til epitelet, samt hyperosmosen i nyremargen. Den nedadgående delen av løkken til Henle er svært permeabel for vann og bare moderat permeabel for stoffer som er oppløst i den (inkludert natrium, urea, etc.). I den nedadgående delen av løkken til Henle blir 20 % av vannet reabsorbert (under påvirkning av høyt osmotisk trykk i mediet som omgir tubuli), og osmotisk aktive stoffer forblir i den rørformede urinen. Dette er på grunn av høyt innhold natriumklorid og urea i den hyperosmotiske intercellulære væsken i nyremargen. Osmotisiteten til urin når den beveger seg til toppen av løkken til Henle (dypt inn i medulla av nyren) øker (på grunn av reabsorpsjon av vann og strømmen av natriumklorid og urea langs konsentrasjonsgradienten), og volumet synker (på grunn av reabsorpsjon av vann). Denne prosessen kalles osmotisk konsentrasjon av urin. Maksimal osmotisitet av tubulær urin (1200-1500 mosmol/l) nås på toppen av løkken til Henle av de juxtamedullære nefronene.
Deretter kommer urin inn i det stigende kneet til Henles løkke, hvis epitel ikke er gjennomtrengelig for vann, men gjennomtrengelig for ioner oppløst i den. Denne avdelingen gir reabsorpsjon av 25 % av ionene (Na +, K +, CI-) av deres totale mengde som kom inn i primærurinen. Epitelet til den tykke stigende delen av løkken til Henle har et kraftig enzymatisk system for aktiv transport av Na + og K + ioner i form av Na + / K + pumper innebygd i kjellermembranene til epitelceller.
I epitelets apikale membraner er det et kotransportprotein som samtidig transporterer ett Na + ion, to CI- ioner og ett K + ion fra urinen inn i cytoplasmaet. Kilden til drivkraften for denne kotransportøren er energien som Na + -ioner suser inn i cellen med langs konsentrasjonsgradienten; det er også tilstrekkelig å flytte K-ioner mot konsentrasjonsgradienten. Na+-ioner kan også komme inn i cellen i bytte mot H-ioner ved å bruke Na+/H+-kotransportøren. Frigjøring (sekresjon) av K+ og H+ inn i lumen av tubuli skaper en overflødig positiv ladning i den (opptil +8 mV), som fremmer diffusjon av kationer (Na+, K+, Ca 2+ , Mg 2+) paracellulært , gjennom intercellulære kontakter.
Sekundær aktiv og primær aktiv transport av ioner fra den stigende delen av løkken til Henle til rommet rundt tubuli er den viktigste mekanismen for å skape høyt osmotisk trykk i interstitium av nyremargen. I den stigende sløyfen til Henle reabsorberes ikke vann, og konsentrasjonen av osmotisk aktive stoffer (primært Na + og CI + ioner) i den rørformede væsken avtar på grunn av deres reabsorpsjon. Derfor, ved utløpet av Henles løkke i tubuli, er det alltid hypoton urin med en konsentrasjon av osmotisk aktive stoffer under 200 mosmol / l. Et slikt fenomen kalles osmotisk fortynning av urin, og den stigende delen av løkken til Henle - det distribuerende segmentet til nefronet.
Opprettelsen av hyperosmotisitet i nyremargen anses som hovedfunksjonen til nefronsløyfen. Det er flere mekanismer for opprettelsen:
- aktivt arbeid av det roterende motstrømssystemet av tubuli (stigende og synkende) av nefronsløyfen og cerebrale samlekanaler. Bevegelsen av væske i nefronsløyfen i motsatte retninger mot hverandre forårsaker summering av små tverrgradienter og danner en stor longitudinell kortikal-medullær osmolalitetsgradient (fra 300 mosmol/L i cortex til 1500 mosmol/L nær toppen av pyramider i medulla). Mekanismen til løkken til Henle kalles roterende-motstrøm multiplikasjonssystem av nefron. Sløyfen til Henle av de juxtamedullære nefronene, som penetrerer gjennom hele medulla av nyren, spiller en stor rolle i denne mekanismen;
- sirkulasjon av to hoved osmotisk aktive forbindelser - natriumklorid og urea. Disse stoffene gir hovedbidraget til dannelsen av hyperosmoticity av interstitium av nyremargen. Deres sirkulasjon avhenger av den selektive permeabiliteten til membranen til den stigende delen av nsphron-sløyfen for elektrolytter (men ikke for vann), samt ADH-kontrollert permeabilitet av veggene til de cerebrale samlekanalene for vann og urea. Natriumklorid sirkulerer i nefronsløyfen (i det stigende kneet blir ioner aktivt reabsorbert inn i interstitium av medulla, og fra det, i henhold til diffusjonslovene, kommer de inn i det synkende kneet og stiger igjen til det stigende kneet, etc.) . Urea sirkulerer i systemet til samlekanalen til medulla - interstitium av medulla - den tynne delen av løkken til Henle - samlekanalen til medulla;
- passivt roterende-motstrøms rettlinjesystem blodårer Medullaen til nyrene har sin opprinnelse fra de efferente karene til de juxtamedullære nefronene og går parallelt med løkken til Henle. Blod beveger seg langs det synkende rette benet av kapillæren til området med økende osmolaritet, og deretter, etter å ha snudd 180°, i motsatt retning. Samtidig pendler ioner og urea, samt vann (i motsatt retning av ioner og urea) mellom de nedadgående og stigende delene av de rette kapillærene, noe som opprettholder en høy osmolalitet av nyremargen. Dette forenkles også av den lave volumetriske hastigheten til blodstrømmen gjennom rette kapillærer.
Fra løkken til Henle kommer urinen inn i den distale kronglete tubulen, deretter inn i forbindelsesrøret, deretter inn i oppsamlingskanalen og oppsamlingskanalen til nyrebarken. Alle disse strukturene er lokalisert i nyrebarken.
I de distale og forbindende tubuli av nefron og samlekanaler avhenger reabsorpsjonen av Na + ioner og vann av tilstanden til kroppens vann- og elektrolyttbalanse og er under kontroll antidiuretisk hormon aldosteron, natriuretisk peptid.
Den første halvdelen av det distale røret er en fortsettelse av det tykke segmentet av den stigende delen av løkken til Henle og beholder sine egenskaper - permeabiliteten for vann og urea er nesten null, men Na + og CI-ioner blir aktivt reabsorbert her ( 5 % av deres filtreringsvolum i glomeruli) ved symport med Na + /CI- cotransporter. Urinen i den blir enda mer fortynnet (hypoosmotisk).
Av denne grunn blir den første halvdelen av distale tubuli, samt den stigende delen av nefronsløyfen, referert til som segmentet fortynende urin.
Den andre halvdelen av distale tubuli, forbindelsesrøret, samlekanaler og kortikale kanaler har en lignende struktur og lignende funksjonelle egenskaper. Blant cellene i veggene deres skilles to hovedtyper - hoved- og interkalære celler. Hovedceller reabsorberer Na+ ioner og vann og skiller ut K+ ioner inn i lumen av tubuli. Permeabiliteten til hovedceller for vann er (nesten fullstendig) regulert av ADH. Denne mekanismen gir kroppen muligheten til å kontrollere mengden urin som skilles ut og dens osmolaritet. Her begynner konsentrasjonen av sekundær urin - fra hypotonisk til isotonisk (). Interkalerte celler reabsorberer K+-ioner, karbonater og skiller ut H+-ioner i lumen. Protonsekresjon er primært aktiv på grunn av arbeidet med H+-transport av ATPaser mot en signifikant konsentrasjonsgradient som overstiger 1000:1. Interkalære celler spiller en nøkkelrolle i reguleringen av syre-basebalansen i kroppen. Begge typer celler er praktisk talt ugjennomtrengelige for urea. Derfor forblir urea i urinen i samme konsentrasjon fra begynnelsen av den tykke delen av den stigende delen av Henles løkke til oppsamlingskanalene i nyremargen.
Samlekanaler i nyremargen representere avdelingen der sammensetningen av urin til slutt dannes. Cellene i denne avdelingen spiller en ekstremt viktig rolle i å bestemme innholdet av vann og oppløste stoffer i den utskilte (endelige) urinen. Her reabsorberes opptil 8 % av alt filtrert vann og kun 1 % av Na + og CI- ioner, og vannreabsorpsjon spiller en stor rolle i konsentrasjonen av den endelige urinen. I motsetning til de overliggende delene av nefronet, er veggene til samlekanalene, som ligger i nyrenes medulla, permeable for urea. Reabsorpsjon av urea bidrar til å opprettholde en høy osmolaritet av interstitium i de dype lagene av nyremargen og dannelsen av konsentrert urin. Permeabiliteten til samlekanalene for urea og vann reguleres av ADH, for Na+ og CI-ioner av aldosteron. Samlekanalceller er i stand til å reabsorbere bikarbonater og skille ut protoner over en høy konsentrasjonsgradient.
Metoder for å studere nettenes utskillelsesfunksjon
Bestemmelse av renal clearance for ulike stoffer lar oss undersøke intensiteten til alle tre prosessene (filtrering, reabsorpsjon og sekresjon) som bestemmer nyrenes ekskresjonsfunksjon. Renal clearance av et stoff er volumet av blodplasma (ml) som frigjøres fra stoffet ved hjelp av nyrene per tidsenhet (min). Klareringen er beskrevet av formelen
K in * PC i \u003d M in * O m,
hvor K in - klaringen av stoffet; PC B er konsentrasjonen av stoffet i blodplasmaet; M in — konsentrasjon av stoff i urin; Om er volumet av utskilt urin.
Hvis stoffet er fritt filtrert, men ikke reabsorbert eller utskilt, vil intensiteten av dets utskillelse i urinen (M in. O m) være lik filtrasjonshastigheten til stoffet i glomeruli (GFR. PC in). Herfra kan det beregnes ved å bestemme klaringen av stoffet:
GFR \u003d M in. Omtrent m/stk in
Et slikt stoff som oppfyller kriteriene ovenfor er inulin, hvis clearance er i gjennomsnitt 125 ml / min hos menn og 110 ml / min hos kvinner. Dette betyr at mengden blodplasma som passerer gjennom nyrenes kar og filtreres i glomeruli for å levere en slik mengde inulin til den endelige urinen, bør være 125 ml hos menn og 110 ml hos kvinner. Dermed er volumet av primær urindannelse hos menn 180 l / dag (125 ml / min. 60 min. 24 timer), hos kvinner 150 l / dag (110 ml / min. 60 min. 24 timer).
Gitt at polysakkaridet inulin er fraværende i menneskekroppen og må administreres intravenøst, brukes et annet stoff, kreatinin, oftere i klinikken for å bestemme GFR.
Ved å bestemme clearance av andre stoffer og sammenligne det med clearance av inulin, er det mulig å evaluere prosessene for reabsorpsjon og sekresjon av disse stoffene i nyretubuli. Hvis klaringene av stoffet og inulin er de samme, isoleres dette stoffet bare ved filtrering; hvis clearance av stoffet er større enn for inulin, utskilles stoffet i tillegg inn i lumen av tubuli; hvis clearance av stoffet er mindre enn for inulin, blir det tilsynelatende delvis reabsorbert. Å vite intensiteten av utskillelse av et stoff i urinen (M in. O m), er det mulig å beregne intensiteten av prosessene for reabsorpsjon (reabsorpsjon \u003d Filtrering - Isolasjon \u003d GFR. PC in - M in. O m ) og sekresjon (Sekresjon \u003d Isolering - Filtrering \u003d M in. O m - GFR. PC).
Ved hjelp av clearance av noen stoffer er det mulig å vurdere størrelsen på nyreplasmastrømmen og blodstrømmen. Til dette brukes stoffer som slippes ut i urinen ved filtrering og sekresjon og som ikke reabsorberes. Clearance av slike stoffer vil teoretisk være lik den totale plasmastrømmen i nyren. Det er praktisk talt ingen slike stoffer, likevel blir blodet renset for noen stoffer med nesten 90 % i løpet av en passasje gjennom natten. Et av disse naturlige stoffene er para-aminohyppursyre, hvis clearance er 585 ml / min, som lar oss estimere verdien av nyreplasmastrømmen til 650 ml / min (585: 0,9), under hensyntagen til koeffisienten til dets utvinning fra blodet på 90%. Med en hematokrit på 45 % og en renal plasmastrøm på 650 ml/min vil blodstrømmen i begge nyrene være 1182 ml/min, d.v.s. 650 / (1-0,45).
Regulering av tubulær reabsorpsjon og sekresjon
Reguleringen av tubulær reabsorpsjon og sekresjon utføres hovedsakelig i de distale delene av nefronet ved hjelp av humorale mekanismer, dvs. er under kontroll av ulike hormoner.
Proksimal reabsorpsjon, i motsetning til transport av stoffer i distale tubuli og samlekanaler, er ikke underlagt så nøye kontroll av kroppen, så det kalles ofte obligatorisk reabsorpsjon. Det er nå fastslått at intensiteten av obligatorisk reabsorpsjon kan endres under påvirkning av visse nervøse og humorale påvirkninger. Så, spenningen til de sympatiske nervesystemet fører til en økning i reabsorpsjonen av Na + ioner, fosfater, glukose, vann av cellene i epitelet til de proksimale tubuli av nefron. Angiotensin-N er også i stand til å forårsake en økning i hastigheten på proksimal reabsorpsjon av Na + -ioner.
Intensiteten av proksimal reabsorpsjon avhenger av mengden glomerulær filtrasjon og øker med en økning i den glomerulære filtrasjonshastigheten, som kalles glomerulær tubulær balanse. Mekanismene for å opprettholde denne balansen er ikke fullt ut forstått, men det er kjent at de er intrarenale reguleringsmekanismer og implementeringen av dem krever ikke ytterligere nervøs og humoral påvirkning fra kroppen.
I de distale tubuli og oppsamlingskanaler i nyrene utføres hovedsakelig vann- og ionreabsorpsjon, hvis alvorlighetsgrad avhenger av vann- og elektrolyttbalansen i kroppen. Distal reabsorpsjon av vann og ioner kalles fakultativ og styres av antidiuretisk hormon, aldosteron, atrialt natriuretisk hormon.
Dannelsen av antidiuretisk hormon (vasopressin) i hypothalamus og frigjøring av det til blodet fra hypofysen øker med en reduksjon i vanninnholdet i kroppen (dehydrering), en reduksjon i blodtrykk blod (hypotensjon), samt med en økning i det osmotiske trykket i blodet (hyperosmi). Dette hormonet virker på epitelet til de distale tubuli og oppsamlingskanaler i nyrene og forårsaker en økning i dets permeabilitet for vann på grunn av dannelsen av spesielle proteiner (akvaporiner) i cytoplasmaet til epitelceller, som er innebygd i membranene og danner kanaler for vannføring. Under påvirkning av antidiuretisk hormon er det en økning i vannreabsorpsjon, en reduksjon i diurese og en økning i konsentrasjonen av dannet urin. Dermed bidrar antidiuretisk hormon til bevaring av vann i kroppen.
Med en reduksjon i produksjonen av antidiuretisk hormon (traume, svulst i hypothalamus), dannes en stor mengde hypotonisk urin (diabetes insipidus); tap av væske i urinen kan føre til dehydrering.
Aldosteron produseres i den glomerulære sonen i binyrebarken, virker på epitelcellene i det distale nefronet og samlekanaler, forårsaker en økning i reabsorpsjonen av Na + -ioner, vann og en økning i sekresjonen av K + -ioner (eller H) + ioner hvis de er i overkant i kroppen). Aldosteron er en del av renin-angiotensjon-aldosteron-systemet (hvis funksjonene ble diskutert tidligere).
Atrielt natriuretisk hormon produseres av atriemyocytter når de strekkes av overflødig blodvolum, det vil si med hypervolemi. Under påvirkning av dette hormonet er det en økning i glomerulær filtrasjon og en reduksjon i reabsorpsjonen av Na + ioner og vann i det distale nefronet, noe som resulterer i en økning i prosessen med vannlating og fjerning av overflødig vann fra kroppen. I tillegg reduserer dette hormonet produksjonen av renin og aldosteron, som i tillegg hemmer den distale reabsorpsjonen av Na + -ioner og vann.