Канальцевый транспорт: регуляция ионов водорода и бикарбоната
Несмотря на значительные колебания количества кислых продуктов, образующихся в процессе метаболизма (около 1 ммоль Н+ на кг в сутки) и поступающих с пищей, рН крови поддерживается в чрезвычайно узких пределах (7,36-7,44). Постоянство рН во вне- и внутриклеточной жидкости поддерживается буферными системами. Важнейшую роль играет бикарбонатная буферная система. Как и другие буферные системы, в условиях непрерывного поступления кислых продуктов она может функционировать только при постоянном восполнении ее компонентов - в противном случае она быстро истощается и развивается ацидоз . Роль почек в этом следующая: в них происходит, во-первых, фильтрация НСО3- с его последующей регулируемой реабсорбцией, во-вторых - его дополнительное образование.
Если концентрация НСО3- в плазме ниже порогового значения (у человека - 26 ммоль/л, что соответствует нормальной концентрации HCO3-), он реабсорбируется практически полностью. При превышении этого значения часть НСО3- не реабсорбируется и экскретируется с мочой, и в результате концентрация НСО3- в плазме вновь снижается. Однако даже при полной реабсорбции HCO3- неминуемо развился бы метаболический ацидоз, если бы не происходило его дополнительное образование: дело в том, что часть НСО3- плазмы расходуется на нейтрализацию постоянно образующихся нелетучих кислот.
Большая часть НСО3- реабсорбируется в проксимальных канальцах. Механизмы его реабсорбции следующие. Клетки проксимальных канальцев секретируют Н+ (видимо, посредством контртранспорта Na+/H+), который соединяется в канальцевой жидкости с НСО3- с образованием угольной кислоты. Под действием карбоангидразы щеточной каемки угольная кислота распадается на воду и СО2, который легко диффундирует из просвета канальцев в клетки. Здесь он реагирует под действием внутриклеточной карбоангидразы с водой, образуя угольную кислоту. Последняя распадается на Н+ и НСО3-, и НСО3- с помощью котранспорта Na+-HCO3- переходит через базолатеральную мембрану в интерстициальную ткань, а затем - в кровь.
Секретируемые ионы Н+ в просвете канальца могут реагировать и с некарбонатными буферными основаниями. В этом случае НСО3- образуется в клетках канальцев (и поступает из них в кровь) за счет СО2, поступающего не из просвета канальцев, а из капилляров. Именно так происходит дополнительное образование НСО3-.
Количество ионов Н+, связывающихся в канальцевой жидкости с отфильтровавшимися буферными основаниями (главным образом фосфатами), эквивалентно объему NaOH, необходимому для доведения рН мочи до величины рН крови (так называемая титруемая кислотность). Как правило, из-за ограниченного диапазона рН мочи в таком виде не могут экскретироваться все ионы Н+, образующиеся за сутки; часть этих ионов выводится в составе иона аммония. Последний появляется в канальцевой жидкости в результате различных механизмов. В проксимальных канальцах он образуется в эпителиальных клетках из глутаминовой кислоты и далее секретируется через апикальную мембрану (вероятно, с участием Ка+/Н+-обменника, где вместо Н+ переносится ион аммония). При распаде глутаминовой кислоты одновременно выделяется НСО3-, который затем переносится через базолатеральную мембрану; это один из механизмов дополнительного образования HCO3-. В собирательных трубочках ион аммония образуется путем соединения Н+, секретируемого в канальцевую жидкость, с имеющимся в этой жидкости аммиаком (последний пассивно диффундирует в собирательные трубочки из интерстициальной ткани мозгового вещества, где благодаря работе поворотно-противоточной системы создается высокая его концентрация). Таким образом, в поддержании КЩР участвует аммониогенез , и он протекает тем интенсивнее, чем больше кислот образуется в организме.
Количество ионов Н+, экскретируемых в составе титруемых кислот и иона аммония, равно дополнительному образованию НСО3-. При стабильных условиях суммарная экскреция кислот (титруемые кислоты плюс аммоний минус НСО3-) должна равняться количеству кислот, поступивших во внеклеточную жидкость из разных источников. При недостаточной суммарной экскреции кислот развивается метаболический ацидоз , при избыточной - метаболический алкалоз .
Если СКФ не ниже 30% от нормы, то рН и НСО3- артериальной крови и РаСО2, как правило, не отклоняются. При дальнейшем снижении СКФ все три показателя уменьшаются, так как развивается метаболический ацидоз : хотя аммониогенез в каждом из сохранившихся нефронов повышается, из-за снижения числа нефронов суммарная продукция ионов аммония падает. В результате страдает связывание Н+, и, хотя рН мочи может снижаться до 4,5, общее выведение Н+ становится не более 30-40 ммоль/сут - то есть от половины до двух третей суточного образования кислот. При ХПН средней тяжести метаболический ацидоз редко бывает выраженным: хотя концентрация НСО3- в плазме снижается до 14-18 ммоль/л, она поддерживается на относительно постоянном уровне за счет буферного эффекта костной ткани. Дело в том, что в костях содержится большое количество основных солей (фосфата и бикарбоната кальция), то есть буферных оснований. В то же время вымывание этих солей из костной ткани при ХПН приводит к остеодистрофии ( рис. 271.2 ).
Хотя причина ацидоза при ХПН - уменьшение массы функционирующих канальцев, важную роль играет и падение СКФ . Если СКФ снижена умеренно (примерно на 50%), накопления анионов (в основном сульфатов и фосфатов) практически не происходит и падение концентрации в плазме НСО3- сопровождается задержкой Сl- ( гиперхлоремический ацидоз ). На этой стадии анионный интервал сохраняется нормальным. По мере дальнейшего снижения СКФ накапливаются фосфаты, сульфаты и других анионы, не измеряемые при обычном лабораторном исследовании, а концентрация в плазме Сl- снижается до нормальной. В результате анионный интервал увеличивается.
