Часть IV. Физиология систем внутренних органов

В проксимальном канальце реабсорбируется около 65% объема всего фильтрата: полностью реабсорбируются белки, которые в малых количествах попадают в первичную мочу, аминокислоты, глюкоза, витамины, микроэлементы,

Рис. 26.8. Транспорт веществ в проксимальном канальце. Источник: J.E. Hall (2016)

значительное количество ионов Na+, Cl–, HCO3–, мочевина и многие другие вещества. Обратное всасывание различных веществ в канальцах может происходить пассивно и активно (рис. 26.8).

Характерная особенность проксимального извитого канальца состоит в том, что количество реабсорбируемого в единицу времени вещества не постоянно, а всегда составляет определенный процент его содержания в фильтрате (для NaCl и воды — примерно 65%). В результате канальцевая реабсорбция здесь пропорциональна клубочковой фильтрации: процент реабсорбции вещества остается постоянным при любых изменениях СКФ.

Это свойство проксимального извитого канальца, известное как клубочково-канальцевое равновесие, важно с нескольких точек зрения. Благодаря ему, например, при низкой СКФ канальцевая жидкость в проксимальной части нефрона реабсорбируется не полностью и регуляторные процессы в его дистальном отделе продолжают действовать. С другой стороны, при высокой СКФ в дистальный отдел поступает не весь дополнительный объем фильтрата, а лишь около трети его, и системы регуляции не перегружаются.

В целом реабсорбция Na+ в проксимальном извитом канальце может осуществляться:

1) посредством (электронейтрального) Na+, H+-переносчика (антипорт); таким образом, на каждый реабсорбируемый ион Na+ в просвет канальца выделяется в результате вторичного активного транспорта ион Н+, который в этом отделе участвует в сложном механизме реабсорбции бикарбоната HCO3–;

2) посредством целого ряда переносчиков Na+, которые помимо Na+ присоединяют и переносят в клетку в результате вторично-активного транспорта D-глюкозу, нейтральные или кислые аминокислоты, фосфат, сульфат, галактозу, витамин С, лактат, ацетат, цитрат, ацетоацетат, сукцинат или другие вещества (котранспорт); в этом случае Na+ движется в клетку по электрохимическому градиенту, а названные вещества идут против их электрохимических градиентов (см. рис. 26.7, 26.8).

В удаленной от клубочка части Na+ реабсорбируется главным образом с ионами Сl–. Поскольку в начальном сегменте реабсорбция натрия происходит преимущественно с глюкозой, бикарбонатом и другими органическими ионами, содержание хлора по мере продвижения жидкости по канальцу

возрастает со 105 до 140 мэкв/л во второй его половине, поэтому в данном сегменте под действием градиента концентрации происходит перемещение ионов Сl– в межклеточную жидкость через межклеточные соединения.

Секреция органических кислот и оснований в проксимальном канальце. Проксимальный каналец является также важной областью, в которой происходит секреция органических кислот и оснований, таких как соли желчных кислот, оксалаты, ураты и катехоламины. Многие из них являются конечными продуктами метаболизма и должны быть быстро удалены из организма. Секреция этих веществ в проксимальный каналец, а также фильтрация в клубочках при практически полном отсутствии реабсорбции в совокупности способствуют быстрому выделению их с мочой.

В дополнение к метаболитам почки выделяют многие лекарственные препараты или токсины путем непосредственной секреции в просвет канальцев, таким образом быстро очищая кровь. Для некоторых препаратов, например пенициллина и салицилатов, такое интенсивное выведение создает проблему поддержания терапевтически эффективной концентрации препарата в крови.

Петля Генле состоит из трех отличающихся по функции сегментов: тонкого нисходящего, тонкого и толстого восходящего. Клетки эпителия тонкого нисходящего и тонкого восходящего сегментов лишены щеточной каемки, бедны митохондриями и обладают минимальным уровнем метаболической активности (рис. 26.9).

Нисходящая часть тонкого сегмента высокопроницаема для воды и умеренно проницаема для большинства растворенных веществ, включая мочевину и натрий. Это позволяет веществам путем простой диффузии проникать через стенки. Здесь также реабсорбируется около 20% воды.

Обе восходящие части (тонкая и толстая) фактически непроницаемы для воды, что важно для процесса концентрирования мочи.

Толстый сегмент петли Генле, который начинается примерно с половины восходящего отдела, в составе стенок содержит крупные эпителиоциты, которые обладают высокой метаболической активностью и способностью к активной реабсорбции ионов Na+, Cl– и K+ (см. рис. 26.9). Около 25% их общего количества, поступившего в первичную мочу, реабсорбируется преимущественно в толстом сегменте петли Генле. Здесь также происходит реабсорбция значительного количества других ионов, например кальция, бикарбонатов и магния. Тонкий восходящий и нисходящий сегменты имеют значительно более низкую резорбтивную способность, поэтому данные отделы не играют существенной роли в транспорте ни одного из перечисленных растворенных веществ.

Важным компонентом реабсорбции растворенных веществ в толстом восходящем отделе является Na+,K+-АТФаза, расположенная в области базолатеральной мембраны. Как и в проксимальном канальце, реабсорбция здесь тесно связана со способностью Na+,K+-АТФазы поддерживать низкую внутриклеточную концентрацию Na+, что, в свою очередь, создает благоприятные условия для перемещения натрия из просвета канальца в клетку.

Рис. 26.9. Транспорт: а — в тонком сегменте нисходящего отдела петли Генле; б — в толстом сегменте восходящего отдела петли Генле. Источник: J.E. Hall (2016)

Рис. 26.10. Механизмы транспорта ионов Na+, Cl– и K+ в толстом сегменте восходящего отдела петли Генле. АТФ — аденозинтрифосфат. Источник: J.E. Hall (2016)

В толстом сегменте восходящего отдела перемещение натрия через апикальную мембрану определяется главным образом переносчиком, совместнотранспортирующим один ион Na+, два иона Cl– и один ион K+ (рис. 26.10). В качестве движущей силы этот котранспортный белок апикальной мембраны использует энергию, с которой ионы Na+ по градиенту концентрации устремляются в клетку, ее достаточно и для реабсорбции ионов K+ против градиента концентрации.

Толстый сегмент восходящего отдела петли Генле является точкой применения так называемых петлевых диуретиков — мочегонных лекарственных средств, таких как фуросемид, этакриновая кислота и буметамид, которые тормозят действие котранспортного белка.

В толстом восходящем отделе благодаря небольшому положительному заряду в просвете канальца относительно межклеточной жидкости через промежутки между эпителиоцитами осуществляется значительная реабсорбция таких катионов, как Mg2+, Ca2+, Na+, K+. Несмотря на то, что совместный транспорт одного иона Na+, двух ионов Cl– и одного иона K+ в совокупности доставляет в клетку одинаковое количество катионов и анионов, в канальце создается небольшой положительный заряд (около 8 мВ), возникающий в результате небольшой утечки калия в просвет канальца. Положительный заряд способствует диффузии катионов, таких как Mg2+, Ca2+, через промежутки между клетками и в межклеточную жидкость.

Апикальная мембрана клеток толстого сегмента также имеет систему контртранспорта ионов Na+ и H+, благодаря которой натрий перемещается в клетку, а протоны секретируются в просвет канальца.

Толстый сегмент восходящего отдела петли Генле практически непроницаем для воды. Следовательно, молекулы воды, доставленные током жидкости в данный сегмент, остаются в его просвете, несмотря на реабсорбцию большого количества растворенных веществ. По мере продвижения к дистальному канальцу жидкость становится все более разведенной, это иллюстрирует важное свойство почек, позволяющее им в различных условиях вырабатывать разведенную или концентрированную мочу (см. главу 28).