Szpitale 

reabsorpcja sodu. Reabsorpcja i sekrecja białka, sodu i chlorków w kanalikach nerkowych. Mechanizm reabsorpcji glukozy

Detale

Reabsorpcja to transport substancji ze światła kanalików nerkowych do krwi przepływający przez naczynia włosowate okołokanalikowe. Ponownie wchłonięty 65% pierwotnej objętości moczu(około 120 l / dzień. Było to 170 l, przydzielono 1,5): woda, sole mineralne, wszystkie niezbędne składniki organiczne (glukoza, aminokwasy). Transport bierny(osmoza, dyfuzja wzdłuż gradientu elektrochemicznego) i aktywny(pierwotna aktywna i wtórna aktywna z udziałem cząsteczek nośnika białka). Systemy transportowe są takie same jak w jelicie cienkim.

Substancje progowe - zwykle całkowicie reabsorbowane(glukoza, aminokwasy) i są wydalane z moczem tylko wtedy, gdy ich stężenie w osoczu krwi przekracza wartość progową (tzw. „próg eliminacji”). W przypadku glukozy próg eliminacji wynosi 10 mmol/l (przy normalnym stężeniu glukozy we krwi 4,4-6,6 mmol/l).

Substancje bezprogowe - wydalane zawsze niezależnie od ich stężenia w osoczu krwi. Nie są one wchłaniane ponownie lub wchłaniane są tylko częściowo, tak jak mocznik i inne metabolity.

Mechanizm działania różnych odcinków filtra nerkowego.

1. w kanaliku proksymalnym rozpoczyna się proces zagęszczania przesączu kłębuszkowego, a najważniejszą kwestią jest tutaj aktywne wchłanianie soli. Za pomocą aktywnego transportu około 67% Na+ jest reabsorbowane z tej części kanalika. Niemal proporcjonalna ilość wody i niektórych innych substancji rozpuszczonych, takich jak jony chlorkowe, biernie podąża za jonami sodu. Tak więc, zanim filtrat dotrze do pętli Henlego, około 75% substancji zostaje z niej ponownie wchłonięte. W rezultacie płyn kanalikowy staje się izosmotyczny w stosunku do osocza krwi i płynów tkankowych.

Kanał proksymalny idealnie nadaje się do intensywna reabsorpcja soli i wody. Liczne mikrokosmki nabłonka tworzą tzw. rąbek szczoteczkowy pokrywający wewnętrzną powierzchnię światła kanalika nerkowego. Przy takim ułożeniu powierzchni chłonnej powierzchnia błony komórkowej jest niezwykle zwiększona, co ułatwia dyfuzję soli i wody ze światła kanalika do komórek nabłonka.

2. Kończyna zstępująca pętli Henlego i część kończyny wstępującej znajduje się w warstwie wewnętrznej rdzeń, składają się z bardzo cienkich komórek, które nie mają rąbka szczoteczkowego, a liczba mitochondriów jest niewielka. Morfologia cienkich odcinków nefronu wskazuje na brak aktywnego przenoszenia rozpuszczonych substancji przez ściankę kanalika. W tym obszarze nefronu NaCl bardzo słabo przenika przez ścianę kanalika, mocznik jest nieco lepszy, a woda przepływa bez trudności.

3. Ściana cienkiej części ramienia wstępującego pętli Henlego nieaktywna również w zakresie transportu soli. Niemniej jednak ma wysoką przepuszczalność dla Na+ i Cl-, ale jest słabo przepuszczalny dla mocznika i prawie nieprzepuszczalny dla wody.

4. Gruba część ramienia wstępującego pętli Henlego, znajdujący się w rdzeniu nerki, różni się od reszty określonej pętli. Przeprowadza aktywny transfer Na + i Cl - ze światła pętli do przestrzeni śródmiąższowej. Ta część nefronu, wraz z resztą wznoszącego się kolana, jest wyjątkowo słabo przepuszczalna dla wody. Z powodu reabsorpcji NaCl płyn dostaje się do kanalika dystalnego nieco hipoosmotycznie w porównaniu z płynem tkankowym.

5. Ruch wody przez ścianę kanalika dystalnego- proces jest złożony. Cewka dystalna ma szczególne znaczenie dla transportu K+, H+ i NH3 z płynu tkankowego do światła nefronu oraz transportu Na+, Cl- i H2O ze światła nefronu do płynu tkankowego. Ponieważ sole są aktywnie „wypompowywane” ze światła kanalika, woda podąża za nimi biernie.

6. kanał zbiorczy przepuszcza wodę, co pozwala jej przejść z rozcieńczonego moczu do bardziej stężonego płynu tkankowego rdzenia nerkowego. Jest to ostatni etap powstawania moczu hiperosmotycznego. Reabsorpcja NaCl również zachodzi w przewodzie, ale z powodu aktywnego przenoszenia Na+ przez ścianę. W przypadku soli kanał zbiorczy jest nieprzepuszczalny, w przypadku wody jego przepuszczalność jest różna. Ważną cechą dystalnej części przewodu zbiorczego, znajdującej się w rdzeniu wewnętrznym nerek, jest wysoka przepuszczalność mocznika.

Mechanizm reabsorpcji glukozy.

Proksymalna(1/3) reabsorpcja glukozy odbywa się za pomocą specjalne nośniki rąbka szczoteczkowego błony wierzchołkowej komórek nabłonka. Nośniki te transportują glukozę tylko wtedy, gdy zarówno wiążą, jak i transportują sód. Pasywny ruch sodu wzdłuż gradientu stężenia do komórek prowadzi do transportu przez błonę i nośnika z glukozą.

Do realizacji tego procesu wymagane jest niskie stężenie sodu w komórce nabłonka, co powoduje powstanie gradientu stężeń między środowiskiem zewnętrznym i wewnątrzkomórkowym, co zapewnia praca zależna od energii. membranowa pompa sodowo-potasowa.

Ten rodzaj transportu nazywa się wtórny aktywny lub symport, czyli wspólny transport pasywny jednej substancji (glukozy) w wyniku aktywnego transportu innej (sodu) za pomocą jednego nośnika. Przy nadmiarze glukozy w moczu pierwotnym może nastąpić całkowite naładowanie wszystkich cząsteczek nośnika i glukoza nie może być już wchłaniana do krwi.

Ta sytuacja charakteryzuje się: maksymalny transport rurowy materii» (Tm glukoza), która odzwierciedla maksymalne obciążenie transporterów kanalikowych przy określonym stężeniu substancji w moczu pierwotnym i odpowiednio we krwi. Wartość ta waha się od 303 mg/min u kobiet do 375 mg/min u mężczyzn. Wartość maksymalnego transportu kanalikowego odpowiada pojęciu „nerkowego progu wydalania”.

Nerkowy próg eliminacji zadzwoń tak stężenie substancji we krwi i odpowiednio w moczu pierwotnym, w którym nie może być już całkowicie wchłonięty w kanalikach i pojawia się w końcowym moczu. Takie substancje, dla których można znaleźć próg eliminacji, tj. całkowicie ponownie wchłonięte przy niskich stężeniach we krwi, a nie całkowicie przy podwyższonych stężeniach, nazywa się progiem. Przykładem jest glukoza, która jest całkowicie wchłaniana z moczu pierwotnego przy stężeniach w osoczu poniżej 10 mmol/l, ale pojawia się w moczu końcowym, tj. nie jest całkowicie wchłaniana ponownie, gdy jej zawartość w osoczu krwi przekracza 10 mmol/l. W konsekwencji, dla glukozy próg eliminacji wynosi 10 mmol/l.

Mechanizmy wydzielania w filtrze nerkowym.

Wydzielanie to transport substancji z krwi przepływający przez naczynia włosowate okołokanalikowe do światła kanalików nerkowych. Transport jest pasywny i aktywny. Wydzielane są jony H +, K +, amoniak, kwasy organiczne i zasady (na przykład obce substancje, w szczególności leki: penicylina itp.). Wydzielanie kwasów organicznych i zasad odbywa się poprzez wtórnie aktywny mechanizm zależny od sodu.

wydzielanie jonów potasu.

Większość łatwo filtrowanych jonów potasu w kłębuszku to zazwyczaj reabsorbowany z filtratu w proksymalnych kanalikach i pętlach Henle. Tempo aktywnego reabsorpcji w kanaliku i pętli nie zmniejsza się nawet wtedy, gdy stężenie K+ we krwi i filtracie silnie wzrasta w odpowiedzi na nadmierne spożycie tego jonu przez organizm.

Jednak kanaliki dystalne i przewody zbiorcze są zdolne nie tylko do reabsorbowania, ale także wydzielania jonów potasu. Poprzez wydzielanie potasu struktury te mają tendencję do osiągania homeostazy jonowej w przypadku dostania się do organizmu niezwykle dużej ilości tego metalu. Transport K+ wydaje się zależeć od jego wejścia do komórek kanalika z płynu tkankowego, w wyniku działania zwykłej pompy Nar+-Ka+, z przeciekiem K+ z cytoplazmy do płynu kanalikowego. Potas może po prostu dyfundować wzdłuż gradientu elektrochemicznego z komórek kanalików nerkowych do światła, ponieważ płyn kanalikowy jest elektroujemny w stosunku do cytoplazmy. Wydzielanie K+ poprzez te mechanizmy jest stymulowane przez hormon kory nadnerczy aldosteron, który jest uwalniany w odpowiedzi na wzrost zawartości K+ w osoczu krwi.

Substancja do ponownego wchłonięcia, musi (1) przejść przez nabłonkową wyściółkę kanalików do płynu międzykomórkowego, a następnie (2) przez błony naczyń włosowatych okołokanalikowych z powrotem do krwi. Dlatego reabsorpcja wody i substancji rozpuszczonych jest procesem wieloetapowym. Przenoszenie substancji przez nabłonek kanalików do płynu międzykomórkowego odbywa się za pomocą mechanizmów transportu czynnego i biernego. Na przykład woda i rozpuszczone w niej substancje są w stanie wnikać do komórek albo bezpośrednio przez błonę (przezkomórkowo), albo wykorzystując przestrzenie między komórkami (parakomórkowo).

Następnie po wejście do płynu śródmiąższowego pozostała część drogi roztworów odbywa się przez ultrafiltrację (ruch masowy), w której pośredniczą siły hydrostatyczne i koloidowo-osmotyczne. Pod wpływem powstałej siły mającej na celu reabsorpcję wody i rozpuszczonych w niej substancji z płynu międzykomórkowego do krwi, naczynia włosowate okołokanalikowe pełnią funkcję podobną do żylnych końców większości naczyń włosowatych.

Wykorzystywanie energii, powstały w procesie wymiany, transport aktywny jest w stanie poruszać substancje rozpuszczone wbrew gradientowi elektrochemicznemu. Sposób transportu, który zależy od wydatku energii uzyskanej np. podczas hydrolizy adenozynotrójfosforanu, nazywany jest pierwotnym transportem aktywnym. Jako przykład takiego transportu przytoczymy ATP-azę sodowo-potasową, której aktywność odbywa się w wielu częściach układu kanalikowego.

Pogląd transport, który nie jest bezpośrednio zależny od źródła energii, na przykład ze względu na gradient stężenia, nazywany jest wtórnym transportem aktywnym. Przykładem tego środka transportu jest reabsorpcja glukozy w kanaliku proksymalnym. Woda jest zawsze biernie wchłaniana przez mechanizm zwany osmozą. Termin ten odnosi się do dyfuzji wody z obszaru o niskim stężeniu substancji (wysoka zawartość wody) do obszaru o wysokim stężeniu substancji (niska zawartość wody).
Soluty może poruszać się przez błonę komórek nabłonka lub przez przestrzenie międzykomórkowe.

Komórki kanalików nerkowych, podobnie jak inne nabłonki, są utrzymywane razem przez ścisłe połączenia. Po bokach komórek stykających się ze sobą za tymi połączeniami znajdują się przestrzenie międzykomórkowe. Substancje rozpuszczone mogą być ponownie wchłonięte przez komórkę za pomocą szlaku transkomórkowego lub mogą przechodzić przez ścisłe połączenia i przestrzenie międzykomórkowe za pośrednictwem szlaku parakomórkowego. Ten środek transportu jest również używany w niektórych segmentach nefronu, zwłaszcza w kanalikach proksymalnych, gdzie woda i substancje takie jak jony potasu, magnezu i chloru są ponownie wchłaniane.

podstawowy aktywny transport przez błonę związaną z hydrolizą ATP. Szczególne znaczenie pierwotnego transportu aktywnego polega na tym, że z jego pomocą substancje rozpuszczone mogą poruszać się wbrew gradientowi elektrochemicznemu. Energia wymagana do tego typu transportu jest dostarczana przez ATP, której hydrolizę cząsteczki zapewnia ATP-aza związana z błoną. Enzym ATPaza jest również integralną częścią systemu transportowego, który przyłącza się i przemieszcza substancje rozpuszczone przez błonę. Znane podstawowe systemy transportu substancji czynnych obejmują następujące ATPazy: sodowo-potasowy, transporter jonów wodorowych, wodór-potas i wapń.

Doskonały przykład działania systemu podstawowy aktywny transport to proces reabsorpcji sodu przez błonę proksymalnego kanalika krętego. Znajduje się na bocznych powierzchniach komórek nabłonka bliżej błony podstawnej i jest silną pompą Na+/K+. Jego ATP-aza dostarcza systemowi energii uwalnianej w wyniku hydrolizy ATP i wykorzystywanej do transportu jonów Na+ z komórki do przestrzeni pozakomórkowej. W tym samym czasie potas jest przenoszony z płynu śródmiąższowego do komórki. Działanie tej pompy jonowej ma na celu utrzymanie wysokiego stężenia potasu w komórce oraz niskiego stężenia sodu.

Ponadto tworzy względna różnica potencjałów z ładunkiem wewnątrz ogniwa około -70 mV. Wydalanie sodu za pomocą pompy umieszczonej na błonie obszaru podstawno-bocznego komórki sprzyja jego dyfuzji z powrotem do komórki przez obszar zwrócony do światła kanalika, z następujących powodów: (1) obecność gradientu stężenia dla sód kierowany ze światła kanalika do komórki, ponieważ . jego stężenie w komórce jest niskie (12 meq/l), w świetle jest wysokie (140 meq/l); (2) ujemny ładunek wewnątrz ogniwa (-70 mV) przyciąga dodatnio naładowane jony Na.

Aktywna reabsorpcja sodu za pomocą ATP-azy sodowo-potasowej występuje w wielu częściach układu kanalikowego nefronu. W niektórych jego częściach istnieją dodatkowe mechanizmy, które zapewniają reabsorpcję dużej ilości sodu do komórki. W kanaliku proksymalnym strona komórki zwrócona do światła kanalika jest reprezentowana przez rąbek szczoteczkowy, który zwiększa powierzchnię około 20 razy. Na tej błonie znajdują się również białka nośnikowe, które przyłączają i przenoszą sód ze światła kanalików do komórki, zapewniając im ułatwioną dyfuzję. Te białka nośnikowe odgrywają również ważną rolę we wtórnym aktywnym transporcie innych substancji, takich jak glukoza i aminokwasy. Ten proces jest szczegółowo opisany poniżej.
W ten sposób, Proces reabsorpcji jonów Na+ ze światła kanalików z powrotem do krwi składa się z co najmniej trzech etapów.

1. Dyfuzja jonów Na+ przez rurkową błonę komórkową nabłonka (zwaną również błoną wierzchołkową) do komórek wzdłuż gradientu elektrochemicznego utrzymywanego przez pompę Na+/K+ umieszczoną po stronie podstawno-bocznej błony.

2. Przenoszenie sodu przez błonę podstawno-boczną do płynu pozakomórkowego. Przeprowadza się ją wbrew gradientowi elektrochemicznemu za pomocą pompy Na+/K+ o aktywności ATPazy.

3. Reabsorpcja sodu, woda i inne substancje z płynu śródmiąższowego do naczyń włosowatych okołokanalikowych poprzez ultrafiltrację - pasywny proces zapewniany przez gradienty ciśnienia hydrostatycznego i koloidalno-osmotycznego.

Do 80% przefiltrowanego sodu jest ponownie wchłaniane w proksymalnych odcinkach kanalików, natomiast około 8-10% jest wchłaniane w odcinkach dystalnych i przewodach zbiorczych.

W odcinku proksymalnym sód jest wchłaniany z równoważną ilością wody, dzięki czemu zawartość kanalika pozostaje izoosmotyczna. W odcinkach proksymalnych przepuszczalność zarówno sodu jak i wody jest wysoka. Przez błonę wierzchołkową sód wchodzi do cytoplazmy biernie wzdłuż gradientu potencjału elektrochemicznego. Następnie sód przemieszcza się przez cytoplazmę do podstawowej części komórki, gdzie znajdują się pompy sodowe (Na-K-ATPaza zależna od Mg).

Bierna reabsorpcja jonów chloru zachodzi w strefach kontaktu komórek, które przepuszczają nie tylko chlor, ale także wodę. Przepuszczalność przestrzeni międzykomórkowych nie jest wartością ściśle stałą, może się zmieniać w warunkach fizjologicznych i patologicznych.

W zstępującej części pętli Henlego sód i chlor praktycznie nie są wchłaniane.

We wstępującej części pętli Henlego działa inny mechanizm absorpcji sodu i chloru. Na powierzchni wierzchołkowej znajduje się system transportu jonów sodu, potasu i dwóch chlorków do komórki. Na powierzchni podstawowej znajdują się również pompy Na-K.

W segmencie dystalnym wiodącym mechanizmem reabsorpcji soli jest pompa Na, która zapewnia reabsorpcję sodu przy wysokim gradiencie stężeń. Tutaj wchłaniane jest około 10% sodu. Reabsorpcja chloru zachodzi niezależnie od sodu i biernie.

W przewodach zbiorczych transport sodu regulowany jest przez aldosteron. Sód przedostaje się przez kanał sodowy, przemieszcza się do błony podstawnej i jest transportowany do płynu pozakomórkowego przez Na-K-ATPazę.

Aldosteron działa na dystalne kanaliki kręte i początkowe odcinki przewodów zbiorczych.

Transport potasu

W segmentach proksymalnych wchłaniane jest 90-95% przefiltrowanego potasu. Część potasu jest wchłaniana w pętli Henlego. Wydalanie potasu z moczem zależy od jego wydzielania przez komórki kanalika dalszego i przewodów zbiorczych. Przy nadmiernym spożyciu potasu w organizmie jego reabsorpcja w kanalikach proksymalnych nie zmniejsza się, ale gwałtownie wzrasta wydzielanie w kanalikach dystalnych.

Przy wszystkich procesach patologicznych, którym towarzyszy zmniejszenie funkcji filtracji, następuje znaczny wzrost wydzielania potasu w kanalikach nerkowych.

W tej samej komórce kanalika dystalnego i przewodów zbiorczych znajdują się układy reabsorpcji i wydzielania potasu. Przy niedoborze potasu zapewniają maksymalne wydobycie potasu z moczu, a przy nadmiarze jego wydzielanie.

Wydzielanie potasu przez komórki do światła kanalika jest procesem pasywnym, zachodzącym wzdłuż gradientu stężeń, a reabsorpcja jest procesem aktywnym. Zwiększone wydzielanie potasu pod wpływem aldosteronu wiąże się nie tylko z wpływem tego ostatniego na przepuszczalność potasu, ale także ze wzrostem wnikania potasu do komórki na skutek zwiększonej pracy pompy Na-K.

Innym ważnym czynnikiem w regulacji transportu potasu w kanalikach jest insulina, która ogranicza wydalanie potasu. Stan równowagi kwasowo-zasadowej ma duży wpływ na poziom wydalania potasu. Zasadowicy towarzyszy wzrost wydalania potasu przez nerki, a kwasica prowadzi do zmniejszenia kaliurezy.

transport wapnia

Nerki i kości odgrywają główną rolę w utrzymywaniu stabilnego poziomu wapnia we krwi. Spożycie wapnia wynosi około 1 g dziennie, 0,8 g wydalane jest przez jelita, 0,1-0,3 g/dobę wydalane jest przez nerki. W kłębuszkach zjonizowany wapń jest filtrowany i występuje w postaci kompleksów o małej masie cząsteczkowej. W kanalikach proksymalnych 50% przefiltrowanego wapnia jest reabsorbowane, w kolanie wstępującym pętli Henlego - 20-25%, w kanalikach dystalnych - 5-10%, w przewodach zbiorczych - 0,5-1,0%.

U ludzi nie dochodzi do wydzielania wapnia.

Wapń wnika do komórki zgodnie z gradientem stężenia i jest skoncentrowany w retikulum endoplazmatycznym i mitochondriach. Wapń jest wydalany z komórki na dwa sposoby: za pomocą pompy wapniowej (Ca-ATPaza) i wymiennika Na/Ca.

Komórka kanalika nerkowego powinna mieć szczególnie skuteczny system stabilizacji poziomu wapnia, ponieważ w sposób ciągły przenika przez błonę wierzchołkową, a osłabienie transportu do krwi nie tylko zaburzyłoby równowagę wapnia w organizmie, ale prowadzą również do zmian patologicznych w samej komórce nefronu.

    Hormony regulujące transport wapnia w nerkach:

  • Parathormon
  • tyrokalcytonina
  • Wzrost hormonu

Wśród hormonów regulujących transport wapnia w nerkach największe znaczenie ma parathormon. Zmniejsza reabsorpcję wapnia w kanaliku proksymalnym, ale jednocześnie zmniejsza się jego wydalanie przez nerki na skutek stymulacji wchłaniania wapnia w dystalnym odcinku nefronu i przewodach zbiorczych.

W przeciwieństwie do parathormonu tyrokalcytonina powoduje zwiększenie wydalania wapnia przez nerki. Aktywna forma witaminy D3 zwiększa wchłanianie zwrotne wapnia w kanaliku proksymalnym. Hormon wzrostu przyczynia się do nasilenia zwapnienia, dlatego u pacjentów z akromegalią często rozwija się kamica moczowa.

Transport magnezu

Zdrowa osoba dorosła wydala z moczem 60-120 mg magnezu dziennie. Do 60% przefiltrowanego magnezu jest resorbowane w kanalikach proksymalnych. Duże ilości magnezu są ponownie wchłaniane w odnodze wstępującej pętli Henlego. Reabsorpcja magnezu jest procesem aktywnym i jest ograniczona maksymalnym transportem kanalikowym. Hipermagnezemia prowadzi do zwiększonego wydalania magnezu przez nerki i może jej towarzyszyć przejściowa hiperkalciuria.

Przy prawidłowym poziomie filtracji kłębuszkowej nerka szybko i skutecznie radzi sobie ze wzrostem poziomu magnezu we krwi, zapobiegając hipermagnezemii, więc klinicysta jest bardziej podatny na objawy hipomagnezemii. Magnez, podobnie jak wapń, nie jest wydzielany w kanalikach nerkowych.

Szybkość wydalania magnezu wzrasta wraz z ostrym wzrostem objętości płynu pozakomórkowego, ze wzrostem tyrokalcytoniny i ADH. Hormon przytarczyc zmniejsza uwalnianie magnezu. Jednak nadczynności przytarczyc towarzyszy hipomagnezemia. Wynika to prawdopodobnie z hiperkalcemii, która zwiększa wydalanie nie tylko wapnia, ale także magnezu w nerkach.

Transport fosforu

Nerki odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu stałości fosforanów w płynach środowiska wewnętrznego. W osoczu krwi fosforany występują w postaci wolnych (około 80%) i związanych z białkami jonów. Około 400-800 mg nieorganicznego fosforu jest wydalane przez nerki dziennie. 60-70% filtrowalnych fosforanów jest absorbowanych w kanalikach proksymalnych, 5-10% w pętli Henlego, a 10-25% w kanalikach dystalnych i przewodach zbiorczych. Jeśli system transportowy kanalików proksymalnych zostanie znacznie zmniejszony, wówczas zaczyna być wykorzystywana duża pojemność dystalnego odcinka nefronu, co może zapobiegać fosfaturii.

W regulacji transportu kanalikowego fosforanów główną rolę odgrywa hormon przytarczyc hamujący reabsorpcję w proksymalnych odcinkach nefronu, witamina D3, hormon somatotropowy, stymulujący reabsorpcję fosforanów.

Transport glukozy

Glukoza, która przeszła przez filtr kłębuszkowy, jest prawie całkowicie ponownie wchłaniana w proksymalnych segmentach kanalików. Dziennie można uwolnić do 150 mg glukozy. Reabsorpcja glukozy odbywa się aktywnie przy udziale enzymów, zużycia energii i zużycia tlenu. Glukoza przepływa przez błonę wraz z sodem wbrew wysokiemu gradientowi stężeń.

Glukoza jest akumulowana w komórce, ufosforylowana do glukozo-6-fosforanu i biernie przenoszona do płynu okołokanalikowego.

Całkowite wchłanianie zwrotne glukozy następuje tylko wtedy, gdy liczba nośników i szybkość ich przemieszczania się przez błonę komórkową zapewniają przeniesienie wszystkich cząsteczek glukozy, które weszły do ​​światła kanalików proksymalnych z ciałek nerkowych. Maksymalna ilość glukozy, która może być ponownie wchłonięta w kanalikach, gdy wszyscy nosiciele są w pełni załadowani, wynosi zwykle 375 ± 80 mg/min u mężczyzn i 303 ± 55 mg/min u kobiet.

Poziom glukozy we krwi, przy której pojawia się w moczu, wynosi 8-10 mmol/l.

Transport białka

W normalnych warunkach białko filtrowane w kłębuszkach (do 17–20 g/dobę) jest prawie całkowicie wchłaniane w proksymalnych odcinkach kanalików i znajduje się w dobowym moczu w niewielkiej ilości – od 10 do 100 mg. Transport rurkowy białek jest procesem aktywnym, w którym biorą udział enzymy proteolityczne. Reabsorpcja białek odbywa się poprzez pinocytozę w proksymalnych odcinkach kanalików.

Pod wpływem enzymów proteolitycznych zawartych w lizosomach białko ulega hydrolizie z wytworzeniem aminokwasów. Przenikając przez błonę podstawną, aminokwasy dostają się do okołokanalikowego płynu pozakomórkowego.

Transport aminokwasów

W przesączu kłębuszkowym stężenie aminokwasów jest takie samo jak w osoczu krwi – 2,5-3,5 mmol/l. Normalnie około 99% aminokwasów ulega ponownej absorpcji, a proces ten zachodzi głównie w początkowych odcinkach kanalika proksymalnego krętego. Mechanizm reabsorpcji aminokwasów jest podobny do opisanego powyżej dla glukozy. Nośników jest ograniczona liczba, a gdy wszystkie połączą się z odpowiednimi aminokwasami, ich nadmiar pozostaje w płynie kanalikowym i jest wydalany z moczem.

Normalnie mocz zawiera tylko śladowe ilości aminokwasów.

    Przyczyny aminoacydurii to:

  • wzrost stężenia aminokwasów w osoczu przy zwiększonym przyjmowaniu do organizmu i z naruszeniem ich metabolizmu, co prowadzi do przeciążenia układu transportowego kanalików nerkowych i aminoacydurii
  • defekt transportera reabsorpcji aminokwasów
  • defekt w błonie wierzchołkowej komórek kanalików, co prowadzi do zwiększenia przepuszczalności rąbka szczoteczkowego i strefy kontaktów międzykomórkowych. W rezultacie następuje odwrotny przepływ aminokwasów do kanalika
  • naruszenie metabolizmu komórek kanalika proksymalnego

Już w 1842 r. niemiecki fizjolog K. Ludwig założył, że oddawanie moczu składa się z 3 procesów. W latach dwudziestych amerykański fizjolog A. Richards potwierdził to założenie.

Powstawanie ostatecznego moczu jest wynikiem trzech następujących po sobie procesów:

I. W kłębuszkach nerkowych występuje początkowy etap oddawania moczu - ultrafiltracja kłębuszkowa lub kłębuszkowa bezbiałkowy płyn z osocza krwi do torebki kłębuszków nerkowych, w wyniku czego powstaje mocz pierwotny.

II. reabsorpcja rurkowa - proces reabsorpcji przefiltrowanych substancji i wody.

III . Wydzielanie . Komórki niektórych działów kanalika są przenoszone z płynu pozakomórkowego do światła nefronu (sekret) do światła kanalika uwalnianych jest wiele substancji organicznych i nieorganicznych lub cząsteczki syntetyzowane w komórce kanalika.

I. FILTRACJA KŁĘBOKOŚCIOWA

Tworzenie moczu rozpoczyna się od filtracji kłębuszkowej, tj. przeniesienie płynu z naczyń włosowatych kłębuszków do torebki Bowmana, podczas gdy płyn przechodzi przez filtr kłębuszkowy.

filtr membranowy. Bariera filtracyjna w krwince nerkowej składa się z trzech warstw: śródbłonek naczyń włosowatych kłębuszków, błona podstawna i pojedyncza warstwa komórek nabłonka, podszewka kapsuły Bowmana. Pierwsza warstwa, komórki śródbłonka naczyń włosowatych, jest przedziurawiona wieloma otworami („okienkami” lub „fenesterami”) (dł. porów 40–100 nm). Błona podstawna to żelowata, bezkomórkowa formacja komórkowa składająca się z glikoprotein i proteoglikanów. Komórki nabłonkowe torebki, które spoczywają na błonie podstawnej, nazywane są podocytami. Podocyty mają niezwykłą strukturę przypominającą ośmiornicę, dzięki czemu mają wiele wyrostków palcowych wciśniętych w błonę podstawną. Szczeliny pomiędzy sąsiednimi wyrostkami palcowymi to przejścia, przez które filtrat po przejściu przez komórki śródbłonka i błonę podstawną wnika do przestrzeni Bowmana (d szczeliny między szypułkami podocytów 24-30 nm)

W błonie podstawnej są pory (d por 2,9 - 3,7 nm), które ograniczają przepływ krwinek, a także dużych cząsteczek większych niż 5-6 mm (masa cząsteczkowa powyżej 70 000 Da: cząsteczki, które mają mniej niż 70 000 mw są filtrowane Da: wszystkie substancje mineralne, związki organiczne (z wyjątkiem białka wielkocząsteczkowe, lipidy)

Dlatego duże białka, takie jak globuliny (masa cząsteczkowa 160 000) i kazeiny (masa cząsteczkowa 100 000) nie przedostają się do filtratu. Albuminy osocza krwi (masa cząsteczkowa około 70 000) przechodzą do przesączu w nieznacznej ilości. Około 22% albuminy jaja, 3% hemoglobiny i mniej niż 0,01% albuminy surowicy (w przypadku hemolizy) przenika do światła torebki nefronu, w ten sposób zachodzi filtracja. Swobodnemu przechodzeniu białek przez filtr kłębuszkowy uniemożliwiają ujemnie naładowane cząsteczki w substancji błony podstawnej i wyściółki leżącej na powierzchni podocytów, ponieważ zdecydowana większość białek osocza niesie prawie wyłącznie ujemne ładunki elektryczne. Przy pewnej postaci patologii nerek, gdy ładunek ujemny znika na błonach, stają się one „przepuszczalne” dla białek.

Przepuszczalność filtra kłębuszkowego zależy od minimalnej wielkości cząsteczek, które mogą być filtrowane i zależy od: 1) wielkości porów 2) ładunku porów (błona podstawna – anionit) 3) warunków hemodynamicznych; 4) praca szypułek podocytów (zawierają włókna aktomiozyny) i komórek mezangialnych.

W swoim składzie ultrafiltrat - mocz pierwotny jest izotoniczny w stosunku do osocza krwi. Sole nieorganiczne i niskocząsteczkowe związki organiczne (mocznik, kwas moczowy, glukoza, aminokwasy, kreatynina) - swobodnie przechodzą przez filtr kłębuszkowy i dostają się do jamy torebki Bowmana. Główna siła zapewnienie możliwości ultrafiltracji w kłębuszkach nerkowych, to ciśnienie hydrostatyczne krwi w naczyniach. Jego wartość wynika z faktu, że tętniczka doprowadzająca ma większą średnicę niż tętniczka odprowadzająca, a także z tego, że tętnice nerkowe odchodzą od aorty brzusznej.

Powierzchnia filtracji w dwóch nerkach wynosi 1,5 m2 na 100 g tkanki(tj. prawie równa powierzchni nadwozia.-korpus S 1,73 m 2). Zależy od : 1) powierzchnia naczyń włosowatych; 2) liczba porów (więcej niż w jakimkolwiek innym narządzie; stanowią one do 30% powierzchni komórek śródbłonka) 3) liczba funkcjonujących nefronów.

Efektywne ciśnienie filtracji (EPD), od której zależy szybkość filtracji kłębuszkowej, jest determinowana różnicą między HDC (hydrostatyczne ciśnienie krwi) w naczyniach włosowatych kłębuszków (u ludzi 60-90 mm Hg) a czynnikami mu przeciwdziałającymi - ciśnieniem onkotycznym krwi białka osocza (ODC wynosi 30 mm Hg), a ciśnienie hydrostatyczne płynu (lub ultrafiltratu) lub w torebce kłębuszkowej około 20 mm Hg.

EPD = GDK- (ODK + GDU)

EFD = 70 mmHg - (30 mm Hg + 20 mm Hg) = 20 mm Hg.

EFD może wahać się od 20 do 30 mm Hg. Filtracja zachodzi tylko wtedy, gdy ciśnienie krwi w naczyniach włosowatych kłębuszków przekracza sumę ciśnienia onkotycznego białek w osoczu i ciśnienia płynu w torebce kłębuszkowej. Wraz ze wzrostem ciśnienia filtracji wzrasta diureza, ze spadkiem maleje. Ciśnienie krwi w naczyniach włosowatych kłębuszków i przepływ przez nie krwi prawie się nie zmieniają, ponieważ wraz ze wzrostem ogólnoustrojowego ciśnienia tętniczego wzrasta ton tętniczek doprowadzających, a wraz ze spadkiem ciśnienia ogólnoustrojowego jego ton maleje (efekt Ostroumov-Beilis) .

Determinanty filtracji

Czynniki nerkowe

Liczba funkcjonujących kłębuszków

Średnica naczyń doprowadzających i odprowadzających

Ciśnienie filtratu w kapsułce

Czynniki pozanerkowe

Ogólny stan funkcjonalny układu krążenia, ilość krwi krążącej, wartość ciśnienia krwi i prędkość przepływu krwi

Stopień nawodnienia organizmu. Ciśnienie osmotyczne i onkotyczne.

Funkcjonowanie innych mechanizmów wydalania moczu (gruczoły potowe) )

Ilość moczu pierwotnego - 150-180 l/dzień. Przez nerki dziennie przepływa 1700 litrów krwi. Szybkość filtracji kłębuszkowej wynosi 125 ml/min u mężczyzn i 110 ml/min u kobiet. Tak więc około 180 litrów dziennie. Średnia całkowita objętość osocza w organizmie człowieka wynosi około 3 litry, co oznacza, że ​​całe osocze jest filtrowane w nerkach około 60 razy dziennie. Zdolność nerek do filtrowania tak dużej objętości osocza umożliwia im wydalanie znacznej ilości końcowych produktów przemiany materii i bardzo precyzyjne regulowanie składu pierwiastkowego płynów środowiska wewnętrznego organizmu.

II. REABSORPCJA RUROWA

W nerkach ludzkich w ciągu jednego dnia powstaje do 170 litrów filtratu, wydalane jest 1-1,5 litra ostatecznego moczu, reszta płynu jest wchłaniana w kanalikach. Mocz pierwotny jest izotoniczny w stosunku do osocza krwi (tzn. jest osoczem krwi bez białek) Reabsorpcja substancji w kanalikach polega na wydalaniu z moczu pierwotnego wszystkich życiowych substancji i w wymaganych ilościach.

Objętość reabsorpcji = objętość ultrafiltratu - końcowa objętość moczu.

Mechanizmy molekularne zaangażowane w realizację procesów reabsorpcji są takie same jak mechanizmy działające podczas przenoszenia cząsteczek przez błony plazmatyczne w innych częściach ciała - dyfuzja, transport aktywny i pasywny, endocytoza itp.

Istnieją dwie drogi przemieszczania się reabsorbowanej materii ze światła do przestrzeni śródmiąższowej.

Pierwszy to ruch między komórkami, czyli poprzez ścisłe połączenie dwóch sąsiednich komórek - jest szlakiem parakomórkowym . Reabsorpcję parakomórkową można przeprowadzić przez dyfuzja lub w wyniku przeniesienia substancji wraz z rozpuszczalnikiem. Druga droga reabsorpcji - transkomórkowy („przez” komórkę). W tym przypadku ponownie wchłonięta substancja musi pokonać dwie błony plazmatyczne na swojej drodze ze światła kanalika do płynu śródmiąższowego - błonę prześwitową (lub wierzchołkową), która oddziela płyn w świetle kanalika od cytoplazmy komórek, oraz błonę podstawno-boczną (lub kontraluminalną), która oddziela cytoplazmę od płynu śródmiąższowego. Transport transkomórkowy zdefiniowane przez termin aktywny w skrócie, chociaż przejście co najmniej jednej z dwóch membran odbywa się w pierwotnym lub wtórnym procesie aktywnym. Jeśli substancja ulega ponownej absorpcji w wyniku gradientów elektrochemicznych i stężeń, proces ten nazywa się transportem aktywnym. Istnieją dwa rodzaje transportu - pierwotna aktywna i wtórna aktywna . Pierwotny transport aktywny nazywa się, gdy substancja jest przenoszona wbrew gradientowi elektrochemicznemu pod wpływem energii metabolizmu komórkowego. Transport ten zapewnia energia uzyskana bezpośrednio z rozszczepienia cząsteczek ATP. Przykładem jest transport jonów Na, który zachodzi z udziałem Na+, K+ATPazy, która wykorzystuje energię ATP. Obecnie znane są następujące systemy pierwotnego transportu aktywnego: Na+, K+-ATPaza; H+-ATPaza; H+, K+-ATPaza i Ca+ATPaza.

wtórny aktywny nazywa się przeniesienie substancji wbrew gradientowi stężeń, ale bez wydatkowania energii komórkowej bezpośrednio na ten proces, w ten sposób następuje reabsorpcja glukozy i aminokwasów. Ze światła kanalika te substancje organiczne wchodzą do komórek kanalika proksymalnego za pomocą specjalnego nośnika, który musi koniecznie dołączyć jon Na +. Ten kompleks (nośnik + materia organiczna + Na +) wspomaga ruch substancji przez błonę rąbka szczoteczkowego i jej wejście do komórki. Siłą napędową przenoszenia tych substancji przez wierzchołkową błonę plazmatyczną jest niższe stężenie sodu w cytoplazmie komórki w porównaniu ze światłem kanalika. Gradient stężenia sodu wynika z bezpośredniego aktywnego wydalania sodu z komórki do płynu pozakomórkowego za pomocą Na+,K+-ATPazy zlokalizowanej w błonach bocznych i podstawnych komórek. Reabsorpcja Na + Cl - jest najbardziej znaczącym procesem pod względem objętości i kosztów energii.

Różne części kanalików nerkowych różnią się zdolnością wchłaniania substancji. Wykorzystując analizę płynów z różnych części nefronu ustalono skład płynu oraz cechy pracy wszystkich działów nefronu.

kanalik proksymalny. Reabsorpcja w odcinku proksymalnym jest obowiązkowa (obowiązkowa) W kanalikach proksymalnych krętych większość pierwotnych składników moczu jest wchłaniana z równoważną ilością wody (objętość pierwotnego moczu zmniejsza się o około 2/3). W nefronie proksymalnym całkowicie resorbowane są aminokwasy, glukoza, witaminy, wymagana ilość białka, pierwiastki śladowe, znaczna ilość Na+, K+, Ca+, Mg+, Cl_, HCO2. Kanał proksymalny odgrywa główną rolę w zawracaniu wszystkich tych przefiltrowanych substancji do krwi poprzez wydajną reabsorpcję. Przefiltrowana glukoza jest prawie całkowicie ponownie wchłaniana przez komórki kanalika proksymalnego i zwykle niewielka ilość (nie więcej niż 130 mg) może być wydalana z moczem na dobę. Glukoza przemieszcza się wbrew gradientowi od światła kanalika przez błonę światła do cytoplazmy za pośrednictwem systemu kotransportu sodu. W tym ruchu glukozy pośredniczy udział nośnika i jest wtórnym transportem aktywnym, ponieważ energia niezbędna do przemieszczania glukozy przez błonę światła jest generowana w wyniku ruchu sodu wzdłuż jego gradientu elektrochemicznego, tj. poprzez kotransport. Ten mechanizm współtransportu jest tak silny, że umożliwia całkowite wchłonięcie całej glukozy ze światła kanalika. Po wejściu do komórki glukoza musi przejść przez błonę podstawno-boczną, co następuje poprzez dyfuzję ułatwioną niezależną od sodu, ruch wzdłuż gradientu jest wspierany przez wysokie stężenie glukozy gromadzącej się w komórce w wyniku aktywności procesu współtransportu przez światło. Aby zapewnić aktywną reabsorpcję transkomórkową, system działa: w obecności 2 błon asymetrycznych względem obecności transporterów glukozy; energia jest uwalniana dopiero po pokonaniu jednej membrany, w tym przypadku luminalnej. Decydującym czynnikiem jest to, że cały proces reabsorpcji glukozy ostatecznie zależy od pierwotnego aktywnego transportu sodu. Wtórnie aktywna reabsorpcja podczas kotransportu z sodem przez błonę światła, podobnie jak glukoza aminokwasy są ponownie wchłonięte, nieorganiczny fosforan, siarczan i niektóre organiczne składniki odżywcze. Białka o małej masie cząsteczkowej są ponownie wchłaniane przez pinocytoza w odcinku proksymalnym. Reabsorpcja białek zaczyna się od endocytozy (pinocytozy) w błonie światła. Ten zależny od energii proces jest inicjowany przez wiązanie przefiltrowanych cząsteczek białka ze specyficznymi receptorami na błonie luminalnej. Oddzielne pęcherzyki wewnątrzkomórkowe, które pojawiły się podczas endocytozy, łączą się wewnątrz komórki z lizosomami, których enzymy rozkładają białka na fragmenty o małej masie cząsteczkowej - dipeptydy i aminokwasy, które są usuwane do krwi przez błonę podstawno-boczną. Wydalanie białek z moczem wynosi zwykle nie więcej niż 20-75 mg dziennie, a przy chorobie nerek może wzrosnąć do 50 g dziennie (białkomocz ).

Wzrost wydalania białek z moczem (białkomocz) może być spowodowany naruszeniem ich reabsorpcji lub filtracji.

Dyfuzja niejonowa- słabe kwasy organiczne i zasady słabo dysocjują. Rozpuszczają się w macierzy lipidowej błon i są ponownie wchłaniane zgodnie z gradientem stężeń. Stopień ich dysocjacji zależy od pH w kanalikach: wraz ze spadkiem zmniejsza się dysocjacja kwasów, teren rośnie. Zwiększona reabsorpcja kwasu, grunty - zmniejsza się. W miarę wzrostu pH sytuacja jest odwrotna. W klinice wykorzystuje się to w celu przyspieszenia eliminacji substancji toksycznych – w przypadku zatrucia barbituranami krew jest alkalizowana. Zwiększa to ich zawartość w moczu.

Pętla Henle. W pętli Henlego jako całości, więcej sodu i chloru (około 25% przefiltrowanej ilości) jest zawsze reabsorbowane niż woda (10% objętości przefiltrowanej wody). Jest to istotna różnica między pętlą Henlego a kanalikiem proksymalnym, gdzie woda i sód są reabsorbowane w prawie równych proporcjach. Zstępująca część pętli nie wchłania ponownie sodu ani chlorku, ale ma bardzo wysoką przepuszczalność wody i ponownie ją wchłania. Wznosząca się część (zarówno jej cienka, jak i gruba część) ponownie wchłania sód i chlor i praktycznie nie wchłania ponownie wody, ponieważ jest dla niej całkowicie nieprzepuszczalna. Reabsorpcja chlorku sodu przez wstępującą część pętli odpowiada za reabsorpcję wody w jej części opadającej, tj. Przeniesienie chlorku sodu z pętli wstępującej do płynu śródmiąższowego zwiększa osmolarność tego płynu, a to pociąga za sobą większą reabsorpcję wody przez dyfuzję z przepuszczalnej pętli opadającej. Dlatego ten odcinek kanalika nazywa się segmentem rozprowadzającym. W rezultacie ciecz będąca już hipoosmotyczna we wznoszącej się grubej części pętli Henlego (z powodu uwalniania sodu), wchodzi do dystalnego kanalika krętego, gdzie proces rozcieńczania postępuje i staje się jeszcze bardziej hipoosmotyczna, ponieważ w kolejne odcinki nefronu, substancje organiczne nie są do nich wchłaniane, tylko jony są ponownie wchłaniane i H 2 O. Można zatem argumentować, że dystalny kanalik kręty i wstępująca część pętli Henlego działają jako segmenty, w których rozcieńczenie moczu występuje. Gdy poruszasz się wzdłuż przewodu zbiorczego rdzenia, płyn cewkowy staje się coraz bardziej hiperosmotyczny, ponieważ. reabsorpcja sodu i wody trwa dalej w przewodach zbiorczych, w nich zachodzi tworzenie się ostatecznego moczu (skoncentrowanego, dzięki uregulowanej reabsorpcji wody i mocznika. H 2 O przechodzi do substancji śródmiąższowej zgodnie z prawami osmozy, ponieważ występuje wyższe stężenie substancji Procent reabsorpcji wody może się znacznie różnić w zależności od bilansu wodnego danego organizmu.

reabsorpcja dystalna. Opcjonalny, regulowany.

Osobliwości:

1. Ściany odcinka dystalnego są słabo przepuszczalne dla wody.

2. Sód jest tutaj aktywnie reabsorbowany.

3. Przepuszczalność ścian regulowane : dla wody- hormon antydiuretyczny dla sodu- aldosteron.

4. Zachodzi proces wydzielania substancji nieorganicznych.

Rola nerek w organizmie człowieka jest nieoceniona. Te ważne narządy pełnią wiele funkcji, regulują objętość krwi, eliminują produkty rozpadu z organizmu, normalizują równowagę kwasowo-zasadową i wodno-solną itp. Procesy te są realizowane dzięki temu, że w organizmie zachodzi tworzenie się moczu. Reabsorpcja kanalikowa odnosi się do jednego z etapów tego ważnego procesu, który wpływa na aktywność całego organizmu.

Znaczenie układu wydalniczego organizmu

Wydalanie końcowych produktów metabolizmu tkankowego z organizmu jest bardzo ważnym procesem, ponieważ produkty te nie są już w stanie przynosić korzyści, ale mogą mieć toksyczny wpływ na ludzi.

Narządy wydalnicze obejmują:

  • Skórzany;
  • jelita;
  • nerki;
  • płuca.

Tworzenie przedsionkowego hormonu natriuretycznego odbywa się w przedsionkach, gdy są one rozciągnięte, spowodowane nadmiarem krwi. Przeciwnie, ta substancja hormonalna zmniejsza wchłanianie wody w kanalikach dystalnych, usprawniając proces oddawania moczu i ułatwiając usuwanie nadmiaru płynów z organizmu.

Jakie mogą być naruszenia?

Choroby nerek mogą być spowodowane różnymi przyczynami, wśród których patologiczne zmiany w resorpcji nie są ostatnimi. Przy upośledzonym wchłanianiu wody może rozwinąć się wielomocz lub patologiczny wzrost oddawania moczu, a także skąpomocz, w którym dzienna zawartość moczu jest mniejsza niż jeden litr.

Zaburzenia wchłaniania glukozy prowadzą do glukozurii, w której substancja ta nie jest w ogóle wchłaniana i jest całkowicie wydalana z organizmu wraz z moczem.

Stan ostrej niewydolności nerek jest bardzo niebezpieczny, gdy funkcje nerek są zaburzone, a narządy przestają normalnie funkcjonować.