Канальцевый транспорт: регуляция NaCl и воды, физиология
Регуляция NaCl и воды: физиология ( рис. 269.2 )
Проксимальный каналец. Большая часть отфильтровавшихся воды и NaCl реабсорбируется в канальцах, и лишь малая доля, зависящая от потребления этих веществ, поступает в конечную мочу. В проксимальных канальцах реабсорбируется примерно две трети клубочкового фильтрата. При этом осмоляльность канальцевой жидкости и концентрация в ней натрия практически не меняются - вода свободно следует по градиенту осмотического давления за натрием, реабсорбируемым путем активного транспорта. Поскольку основную часть анионов во внеклеточной жидкости составляют ионы Cl- и HCO3-, в почечных канальцах одновременно с натрием преимущественно реабсорбируются именно эти анионы.
В начальной части проксимального канальца вместе с натрием реабсорбируется главным образом HCO3-. В этом процессе участвуют контртранспорт Na+/H+ через мембрану щеточной каемки апикальной (обращенной в просвет канальца) поверхности эпителиальных клеток и карбоангидраза (см. ниже). Глюкоза, аминокислоты и другие органические вещества (например, молочная кислота) также реабсорбируются в проксимальных канальцах путем котранспорта с натрием.
Реабсорбция воды сопряжена с транспортом осмотически активных веществ. Это обусловлено следующими механизмами. Во-первых, проксимальные канальцы высокопроницаемы для воды, и поэтому для ее реабсорбции достаточно той незначительной разности в осмоляльности (2-3 мосм/кг), которая создается между просветом канальца и интерстициальной тканью. Во-вторых, поскольку в начальном отделе проксимального канальца вместе с натрием преимущественно реабсорбируются HCO3- и органические вещества, по мере продвижения в дистальном направлении концентрации этих веществ в просвете канальца постепенно падают, а Cl- - возрастает. В результате возникает значительный электрохимический градиент для Cl-, и он реабсорбируется быстрее, чем НСО3- диффундирует обратно в просвет канальца. При этом также возникает градиент осмотического давления, способствующий реабсорбции воды. И наконец, повышенное осмотическое давление создается в латеральных межклеточных пространствах (между боковыми поверхностями эпителиальных клеток), поскольку осмотически активные вещества реабсорбируются в эти пространства быстрее, чем диффундируют из них.
Всасывание воды из интерстициальной ткани в перитубулярные капилляры происходит так же, как реабсорбция воды в венозных концах любых капилляров - то есть зависит от гидростатических и онкотических давлений. Поскольку в процессе клубочковой фильтрации концентрация белков плазмы в клубочковых капиллярах возрастает, онкотическое давление повышается; далее оно остается почти неизменным вплоть до перитубулярных капилляров. Между тем в выносящих артериолах значительно снижается гидростатическое давление, и в результате онкотическое давление в перитубулярных капиллярах существенно превышает гидростатическое. Таким образом, эффективное фильтрационное давление в канальцах способствует реабсорбции (а не фильтрации, как в клубочках, где гидростатическое давление значительно превышает онкотическое).
Когда в перитубулярных капиллярах онкотическое давление падает, а гидростатическое повышается, реабсорбция воды замедляется. В результате вода задерживается в интерстициальной ткани, и гидростатическое давление в ней повышается. Поскольку же переход воды в капилляры затруднен, она возвращается в просвет канальца, и в результате ее реабсорбция уменьшается. Обратная картина наблюдается, когда в перитубулярных капиллярах либо повышается онкотическое давление (при увеличении фильтрационной фракции), либо снижается гидростатическое давление (повышенный тонус выносящих артериол).
Хотя реабсорбция воды в проксимальных канальцах в первую очередь регулируется физическими факторами, определенную роль играют и гормоны. Так, ангиотензин II повышает реабсорбцию натрия в проксимальных канальцах (усиливая, в частности, контртранспорт Na+/H+).
Восходящая часть петли Генле. В тонком сегменте восходящей части петли Генле происходит только пассивный транспорт натрия. В толстом сегменте (в мозговом веществе почки) концентрация NaCl постепенно падает. Это обусловлено работой Na+,К+-АТФазы в базолатеральной мембране эпителиальных клеток и Na+-К+-2Cl--котранспортом в апикальной мембране (именно на этот котранспорт действуют петлевые диуретики ). Благодаря этим механизмам создается положительный трансэпителиальный потенциал, и в результате еще столько же натрия реабсорбируется пассивно. Восходящая часть петли Генле непроницаема для воды, поэтому реабсорбция NaCl приводит к тому, что канальцевая жидкость становится гипотоничной, а жидкость интерстициальной ткани мозгового вещества почки - гипертоничной. У некоторых видов животных АДГ усиливает реабсорбцию NaCl в толстом сегменте; неизвестно, действует ли этот механизм у человека.
Дистальный каналец. После выхода из толстого сегмента восходящей части петли Генле канальцевая жидкость гипотонична - независимо от состояния гидратации или диеты. Напротив, в дистальных канальцах реабсорбция воды зависит от состояния гидратации, а точнее - от сывороточной концентрации АДГ . Если АДГ отсутствует, дистальные канальцы непроницаемы для воды, и в результате выделяется гипотоничная моча. Еще большему разведению мочи способствует и продолжающаяся реабсорбция NaCl в дистальном извитом канальце (ее ингибируют тиазидные диуретики и усиливает альдостерон ). В присутствии АДГ дистальные канальцы делаются проницаемыми для воды, и канальцевая жидкость становится почти изотоничной плазме.
Собирательная трубочка. В отсутствие АДГ корковый отдел собирательной трубочки малопроницаем для воды. На фоне АДГ его проницаемость для воды резко возрастает - видимо, в большей степени, чем дистальных канальцев. Как и в дистальном канальце, в корковом отделе собирательной трубочки активно реабсорбируется натрий. В мозговых отделах собирательных трубочек, отдающих многочисленные разветвления, продолжается реабсорбция электролитов. Как и в корковом отделе, натрий реабсорбируется путем активного транспорта против электрохимического градиента. Скорость транспорта натрия зависит от его поступления из более проксимальных отделов нефрона и регулируется альдостероном. Проницаемость мозговых отделов собирательных трубочек для воды увеличивается под действием АДГ , и тогда вода переходит в гипертоничную интерстициальную ткань. Это и обусловливает концентрационную способность почек.
