Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Из поступающих в организм при сбалансированной диете 120 ммоль Na+ лишь 15% удаляется через потовые железы и ЖКТ, а 85% экскретируется с мочой. Каждые сутки почки отфильтровывают 25 500 ммоль и реабсорбируют 25 400 ммоль Na+, что примерно эквивалентно полутора килограммам поваренной соли. Поскольку вода пассивно перемещается между компартментами вслед за Na+ (и сопутствующим Cl–), ясно, сколь большое значение имеют почки для поддержания объема жидкостей организма и их осмоляльности.

Градиент реабсорбции. Реабсорбция Na+ (как и Cl–) максимальна в проксимальном извитом канальце, постепенно уменьшается в проксимальнодистальном направлении и минимальна в собирательных протоках.

Пути и направление транспорта. Через стенку почечного канальца транспорт Na+ и Cl– (как и транспорт других ионов и воды) происходит как трансклеточно (сквозь клетку), так и по околоклеточному (парацеллюлярному) пути.

Механизмы канальцевого переноса Na+ через верхушечную и базолатеральную плазмолемму различны в силу того обстоятельства, что существенно различается внеклеточная (внутриканальцевая и интерстициальная) и внутриклеточная концентрация Na+. При реабсорбции Na+ пассивно входит в цитозоль через верхушечную плазмолемму, так как внутриклеточная концентрация Na+ значительно ниже внутриканальцевой (15 мМ против 142–40 мМ в разных отделах канальцев). В то же время через базолатеральную клеточную мембрану Na+ активно выкачивается из клетки, так как внеклеточная, то есть интерстиций, концентрация Na+ гораздо выше внутриклеточной (145 мМ против 15 мМ).

В целом реабсорбция Na+ в проксимальном извитом канальце может осуществляться посредством (электронейтрального) Na+,H+-переносчика (антипорт), а также посредством целого ряда переносчиков Na+, которые помимо Na+ присоединяют и переносят в клетку другие соединения (см. разд. 26.6.2.1, рис. 26.7).

Проникновение Na+ в клетку при этом является процессом пассивным. Энергия высокого электрохимического градиента Na+, созданного Na+, K+-АТФазой, используется также для того, чтобы названные в пункте 1 (см. раздел 26.6.2.1) ионы Н+ в результате вторичного активного транспорта были секретированы в просвет канальца в обмен на ионы Na+ (антипорт) и названные в пункте 2 (см. разд. 26.6.2.1) вещества реабсорбировались в результате вторичного активного транспорта, обусловленного работой белков-переносчиков, связывающихся одновременно с Na+ и этими веществами (котранспорт). Некоторые белки-переносчики могут связывать более одного иона Na+ и одновременно несколько других переносимых веществ. В результате увеличивается движущая сила транспорта для веществ, переносимых с помощью вторичного активного транспорта: в случае двух ионов Na+ — в 2 раза (котранспорт).

В дистальном прямом канальце (толстой восходящей части петли Генле) процесс реабсорбции осуществляется с помощью белка-переносчика (вторично-активный транспорт, котранспорт), расположенного на апикальной мембране клеток эпителия. Он переносит одновременно один ион Na+, один ион K+ и два иона Cl–, при этом движущей силой является градиент Na+, опять создаваемый Na+,K+-АТФазой, расположенной на базолатеральной мембране (первичноактивный транспорт, см. рис. 26.10). Через каналы на люминальной мембране K+ диффундирует обратно в просвет канальца (процесс рециркуляции).

Диффузия K+ из клетки приводит к гиперполяризации люминальной мембраны. Кроме того, наличие ионов K+ в просвете канальца устанавливает трансэпителиальный потенциал, при котором жидкость в просвете канальца по отношению к интерстициальной жидкости заряжена положительно. Под влиянием этого трансэпителиального потенциала Na+ (и ряд других катионов) может быть реабсорбирован пассивно через проницаемые для катионов плотные контакты.

В дистальном извитом канальце реабсорбция Na+ продолжается вместе с Cl– (см. рис. 26.12). Оба этих иона из просвета канальца попадают в клетки дистального извитого канальца посредством механизма вторично-активного транспорта, обусловливающего одновременный перенос Na+ и Cl– (котранспорт, белок-переносчик — TSC). NaCl входит в клетку через апикальную мембрану посредством локализованного на люминальной мембране переносчика Na+ и Cl– (котранспорт), при этом Na+,K+-АТФаза на базолатеральной мембране активно выводит Na+ из клетки, поддерживая электрохимический градиент, обеспечивающий вход Na+ через люминальную мембрану. Работа этого электронейтрального Na+,Cl–-переносчика стимулируется альдостероном и тормозится диуретиком тиазидом. Именно поэтому он был назван TSC (thiazid-sensitive co-transporter). Cl– выходит из клетки через Cl–-каналы.

В корковом собирательном протоке (см. рис. 26.13) в главные клетки Na+ попадает через Na+-каналы.

Реабсорбция Cl– происходит по трансклеточному и околоклеточному путям. Объемы реабсорбции Cl– в разных отделах почечных канальцев практически такие же, как и для Na+. Cl– поступает в цитозоль против концентрационного градиента путем обмена внеклеточного Cl– на внутриклеточные анионы. Выход Cl– в интерстиций по всему протяжению почечных канальцев обеспечивают Cl–-каналы, а в проксимальном отделе нефрона дополнительно K+,Cl–-котранспортер.

В проксимальном извитом канальце Cl– реабсорбируется преимущественно межклеточно. В начальных отделах проксимального канальца (S1), где концентрация Cl– равна 115 ммоль, реабсорбция Cl– идет только вслед за водой. В проксимальном прямом канальце Cl– реабсорбируется как межклеточно вместе с Na+, так и при помощи переносчика. В люминальной мембране доказано наличие переносчика, который обменивает Cl– на анионы (формиат, оксалат, HCO3–, OH–).Через базолатеральную мембрану Cl– выходит из клетки в интерстициум через Cl–-каналы и с помощью K+,Cl–-переносчика (котранспорт).

Наиболее вероятный механизм для реабсорбции Na+ в средних и дальних участках проксимального канальца — обмен Na+/H+ (NНЕ3-переносчик), спаренный одновременно с обменом Cl–/OH– (PDS-переносчик). При этом OH– и Н+ взаимодействуют друг с другом в просвете канальца, превращаясь в воду, и в результате Na+ и Cl– входят в клетку эквимолярно. Cl– выходит из клетки через базолатеральную мембрану пассивно через Cl–-каналы в результате осуществляемого белком-переносчиком совместного K+,Cl–-транспорта и в результате обмена Cl–/HCO3–. В дистальном канальце и собирательных трубочках (см. рис. 26.12, 26.13) Cl– реабсорбируется вместе с Na+.