Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Проксимальный каналец является основной частью нефрона, где реабсорби-руется большое число органических питательных веществ, которые фильтруются каждый день в почечном тельце. Это — глюкоза, аминокислоты, ацетат, метаболи­ты цикла Кребса, некоторые водорастворимые витамины, лактат, ацетоацетат, (3-гидроксибутират и др. Особенности реабсорбции глюкозы, описанные в приме­рах, приведенных в главе 4 (см. рис. 4-3), типичны для транспортных процессов большинства названных веществ.

1. Реабсорбция растворенных веществ часто осуществляется против электро­
химического градиента. Действительно, концентрация вещества в просвете
канальца во многих случаях уменьшается практически до нуля, т. е. реаб­
сорбция может быть практически полной¹.

2. Движение против градиента осуществляется через люминальную мембрану,
как правило, посредством котранспорта с натрием².

3. Г„8 (Т_т — максимальный транспорт) обычно выше того значения, которое
характерно для нормальной фильтрации веществ. Соответственно почки
предохраняют организм от потери веществ, но не могут обеспечить сохране­
ние их стабильных концентраций в плазме. На приведенном ранее примере
мы видели, что концентрация глюкозы в плазме у больных сахарным диабе­
том может увеличиться столь сильно при наличии патологии, что фильтруе­
мое количество вещества превышает Т_т для реабсорбции глюкозы и значи­
тельное количество теряется с мочой. Это прекрасно видно на примере аце-
тоацетата и р-гидроксибутирата у больных с тяжелым сахарным диабетом.

4. Транспортные процессы специфичны. Это означает, что существуют различ­
ные мембранные переносчики веществ. Но, безусловно, нет для каждого ве­
щества своего переносчика, так как близкие (по химической структуре) два
или более вещества могут использовать один и тот же переносчик. Перенос­
чики аминокислот, например, отличаются от переносчиков глюкозы и дру­
гих моносахаров, но нет 20 отдельных переносчиков, по одному для каждой
аминокислоты. Скорее всего существует один переносчик для аргинина,
лизина и орнитина, другой переносчик транспортирует глютамат и аспартат
и т. д. В таких условиях вещества могут конкурировать за тотальный путь
транспорта.

5. Выделение веществ может тормозиться разнообразными лекарствами и при
некоторых формах патологии. Существуют субъекты с генетическими де­
фектами, которые проявляются недостаточностью одной или более систем
реабсорбции в проксимальном канальце. В некоторых случаях недостаточ-

Белки и пептиды

101

ность может быть высокоспецифичной (например, затрагивает реабсорбцию только одной аминокислоты), в иных случаях дефект может распростра­няться на несколько систем (например, транспорт глюкозы и многих амино­кислот). Такие дефекты наблюдаются и тогда, когда недостаточность обу­словлена внешними факторами ^отравление свинцом, например), скорее ге­нетическими дефектами.

Белки и пептиды

Проксимальный каналец также является основным местом реабсорбции бел­ка. Нужно специально обратить внимание читателей на тот факт, что путь реаб­сорбции белка значительно отличается от способов всасывания питательных ве­ществ, о которых шла речь выше. Мы увидим, что использование в этом случае термина реабсорция не совсем правомерно.

Как уже было упомянуто, некоторое количество белка есть в клубочковом филь­трате. Нормальная концентрация его составляет 10 мг/л, около 0,02 % концент­рации альбумина в плазме (50 г/л). Однако из-за огромного объема жидкости, фильтрующейся в сутки, нельзя назвать эту концентрацию незначительной.

Весь профильтровавшийся белок

СКФ х концентрация белка в фильтрате

180 л/сут х 10 мг/л -1,8 г/сут.

Если данный белок не реабсорбируется, то он весь (1,8 г) будет потерян с мочой. Фактически почти весь профильтровавшийся белок реабсорбируется, поэтому экскреция его с мочой в норме составляет 100 мг/сут. Механизм, посредством ко­торого реабсорбируется белок, легко насыщается, поэтому любое существенное увеличение количества фильтруемого белка в результате возрастания клубочко-вой фильтрации может вызвать экскрецию значительных количеств белка.

Реабсорбция белка начинается с эндоцитоза на люминальной мембране. Этот энергозависимый процесс инициируется связыванием молекул профильтровав­шегося белка со специфическими рецепторами на люминальной мембране. По­этому скорость эндоцитоза увеличивается пропорционально концентрации белка в клубочковом фильтрате до тех пор, пока не достигается максимальная скорость образования пузырьков, т. е. не достигается Т_т реабсорбируемого белка. Обособ­ленные внутриклеточные пузырьки, появившиеся в ходе эндоцитоза, сливаются внутри клетки с лизосомами, чьи ферменты расщепляют белки до низкомолеку­лярных фрагментов, в большинстве случаев до отдельных аминокислот. Эти про­дукты расщепления затем покидают клетку через базолатеральную мембрану и попадают в интерстициальную жидкость, откуда они проникают в перитубуляр-ные капилляры.

Данное описание процесса демонстрирует, что термин реабсорбция в примене­нии к всасыванию белка не совсем точен, поскольку целые белковые молекулы рег зе фактически не попадают из просвета в перитубулярные капилляры, а рас­щепляются внутри каналыдевых клеток. Тем не менее важно понять, что фильт­рующиеся белки не экскретируются с мочой и возникающие из них аминокисло­ты остаются в организме.

Выделемш го игами органических веществ

Дискуссии по поводу роли почек в обмене белков логически фокусируют вни­мание на альбумине, поскольку последний представлен, безусловно, в наиболь­ших количествах в плазме. Конечно, кроме альбумина существует множество других белков в плазме; здесь уместно указать, что многие из них по размерам меньше альбумина и фильтруются (в клубочках) лучше, чем он. Например, гор­мон роста (м. м. = 20000) фильтруется примерно на 60 %. Это означает, что боль­шая часть этих сравнительно маленьких по размерам белков плазмы фильтрует­ся, а затем расщепляется в клетках канальцев. Соответственно почки являются главным местом катаболизма многих белков плазмы, включая полипептидные гормоны; снижение скорости их распада, возникающее при патологии почек, мо­жет привести к повышению в плазме концентрации данны* гормонов.

Превращение небольших по размерам полипептидов, таких как ангиотен-зин II, совершается не так, как белков, хотя конечный результат тот же — катабо­лизм пептидов и сохранение их аминокислот. Они полностью фильтруются в по­чечных тельцах, а затем расщепляются преимущественно до аминокислот в про­сеете проксимального канальца пептидазами, расположенными на люминальной плазматической мембране. Аминокислоты (так же, как любые ди- и трипептиды, появляющиеся в результате этого процесса) затем реабсорбируются.

В конечном итоге следует отметить, что при определенной патологии почек белки, освобождающиеся из клеток канальца чаще, чем фильтрующиеся в почеч­ных тельцах, появляются в моче и имеют важное диагностическое значение.

Мочевина

Если глюкоза является великолепным примером активно реабсорбируемого растворенного вещества, то мочевина — конечный продукт катаболизма белка— являет собой пример пассивной реабсорбции, зависящей от концентрационных градиентов через стенку канальца³.

Поскольку мочевина свободно фильтруется в почечном тельце, ее концентра­ция в капсуле Боумена такая же, как в плазме перитубулярных капилляров. По мере продвижения жидкости вдоль проксимального извитого канальца происхо­дит реабсорбция воды с увеличением концентрации любого растворенного во внутриканальцевой жидкости вещества (например, мочевины), не подвергающе­гося активной реабсорбции. В результате концентрация мочевины в просвете ка­нальца становится выше, чем в плазме перитубулярных капилляров. Такой кон­центрационный градиент вызывает результирующую диффузию мочевины из просвета канальца в интерстициальную жидкость и затем в перитубулярные ка­пилляры. Таким образом, реабсорбция мочевины полностью зависит от реабсорб­ции воды, что создает концентрационный градиент. Примерно 50 % профильтро­вавшейся мочевины реабсорбируется в проксимальном извитом канальце.

Практически вся нереабсорбированная мочевина задерживается в канальце по мере того, как жидкость протекает по петле Генле, дистальному извитому каналь­цу, собирательной трубке мозгового вещества, поскольку все эти сегменты отно­сительно непроницаемы для мочевины⁴. Реабсорбция воды в этих сегментах вы­зывает прогрессирующее увеличение концентрации мочевины в просвете каналь­ца. Затем во внутренних отделах мозгового вещества высокая концентрация мрчевины в просвете канальца создает условия для реабсорбции мочевины из

Активная проксимальная секреция органических анионов

103

просвета собирательной трубки в интерстициальную жидкость мозгового вещест­ва. Эта реабсорбция происходит с помощью переносчиков, осуществляющих об­легченную диффузию мочевины и через апикальную, и через базолатеральную мембраны. Еще около 10 % фильтруемой мочевины реабсорбируется именно та­ким образом; добавим эту цифру к уже упомянутым 50 % и в результате получим, что 60 % профильтровавшейся мочевины реабсорбируется на протяжении всего канальца.

Эта цифра верна в ситуациях, когда реабсорбция воды в канальце максималь­ная. Значительно меньшая часть профильтровавшейся мочевины реабсорбирует­ся, если интенсивность реабсорбции воды снижена. Тому есть две причины. (1) Концентрационный градиент для реабсорбции мочевины создается посредст­вом реабсорбции воды, поэтому если реабсорбция воды снижается, то уменьшает­ся и концентрационный градиент. (2) Переносчик мочевины при облегченной диффузии в собирательных трубках внутренних отделов мозгового слоя стимули­руется антидиуретическим гормоном, который также является одним из основ­ных стимуляторов реабсорбции воды в собирательных трубках (об этом подроб­нее см, главу 6).

Проксимальный каналец активно секретирует значительное число различных органических веществ, возникающих под воздействием как эндогенных, так и внешних процессов (см. табл. 5-1, где они частично названы). Многие из этих ор­ганических анионов, секретируемых данной системой, фильтруются также в по­чечных тельцах. Это вызывает увеличение массы вещества, секретируемого в про­ксимальном канальце, которое проникает в него и во время гломерулярной фильтрации. Другие же вещества тесно связаны с белками плазмы и поэтому под­вергаются клубочковой фильтрации только в небольшой степени. Из этого следу­ет, что^чсекреция в проксимальном канальце является для таких веществ единст-

венным механизмом их экскреции (см. об этом в еввв»^ связывание с белками плазмы в целом не задерживает активной кававывявйсевреции).

Путь активной секреции для органических авввввв в вровсимальном каналь­це относительно низко специфичен, т. е. единствевввв1вввеяосчик (или, возмож­но, несколько тесно взаимосвязанных) ответственен ав секрецию всех органиче­ских анионов, перечисленных в табл. 5-1, а также мвшгвх других. Особенности данной системы транспорта создают условия джя ухиеввя из организма многих лекарств и других чужеродных химических соедввевввц впадающих в организм извне⁵.

Наиболее изученным органическим анионом, секретвруемым таким образом, является пара-аминогишгуровая кислота (ПАГ), вещество которое использует­ся для измерения почечного плазмотока (см. главу 3). ПАТ служит примером при описании канальцевой секреции в главе 4 (рис, 4-4), поскольку это вещество ак­тивно переносится в клетки проксимального канальца через базолатеральную мембрану и при этом возникающая высокая внутриклеточная концентрация со­здает градиент для облегченной диффузии ПАТ через лмвшнальную мембрану в просвет канальца.

По мере того как в плазме концентрация аниона, секретируемого данной сис­темой, возрастает, с той же интенсивностью увеличивается и скорость секреции (пока не будет достигнут Т_т данного вещества). Все это служит механизмом гоме-остатической регуляции содержания эндогенных органических анионов, с помо­щью этого же механизма происходит экскреция чужеродных органических анио­нов.

ПАГ — типичное вещество, подобное многим органическим анионам, секрети-руемым в проксимальном отделе канальца: эта кислота ее выделяется в других отделах нефрона. Некоторые же органические анионы, сежретируемые в прокси­мальном канальце, напротив, выделяются при участии и иных механизмов транс­порта и в проксимальном канальце, и в более дистальных отделах. Наиболее важ­ным механизмом при Этом является пассивная канальцевая реабсорбция или сек­реция, описанию которой посвящен последний раздел данной главы.

Ураты

Приведем пример обработки в почках органических веществ, которые важны для клинической медицины. Такими органическими веществами, в частности, яв­ляются ураты, увеличение концентрации в плазме которых может вызвать подаг­ру. Ионизированные ураты — основная форма мочевой кислоты в плазме крови. Ураты не связываются с белками и поэтому свободно фильтруются в почечных клубочках. Ураты подвергаются активной канальцевой секреции преимуществен­но в проксимальном отделе нефрона при участии только что описанного механиз­ма. Помимо этого, они также активно реабсорбируются в том же проксимальном канальце⁶. Скорость канальцевой реабсорбции в норме гораздо выше, чем ско­рость канальцевой секреции, поэтому количество уратов, экскретируемых в еди­ницу времени, является лишь небольшой частью профильтровавшихся уратов.

Хотя реабсорбция уратов превышает секрецию, процесс секреции является го-меостатически регулируемым процессом, что необходимо для поддержания отно­сительного постоянства содержания уратов в плазме. Иначе говоря, если содер­жание уратов в плазме начинает расти из-за увеличения их образования, то сти-

105

мулируется активная проксимальная секреция уратов и, следовательно, увеличи­вается их экскреция.

После описания этих трех механизмов транспорта уратов в почках читатель должен сам определить три пути нарушения деятельности почек, которые могут привести с снижению экскреции уратов и, следовательно, к увеличению их кон­центрации в плазме (что бывает при подагре): (1) сниженная фильтрация уратов вследствие уменьшения скорости клубочковой фильтрации; (2) избыточная реаб-сорбция уратов; (3) уменьшенная секреция уратов.

Ё проксимальных канальцах существует активная транспортная система (или несколько связанных систем) для выделения органических катионов, которая аналогична той, что участвует в экскреции органических анионов. Эта система от­носительно неспецифична, поскольку она способна транспортировать значитель­ное количество чужеродных и эндогенных веществ (табл. 2-5), которые конкури­руют друг с другом в процессе транспорта, что проявляется в снижении ^Г_т.

Проксимальная секреция органических катионов, как и органических анио­нов, лимитирована в отношении экскреции тех веществ, которые тесно связаны с белками плазмы и не фильтруются в почечных тельцах. Тем не менее, как и орга­нические анионы, многие органические катионы, секретируемые в проксималь­ных канальцах, не связаны с белками и поэтому подвергаются клубочковой фильтрации и канальцевой секреции. Хорошим примером может служить креа-тинин.

Наконец, как и органические анионы, некоторые органические катионы не
только секретируются проксимальными канальцами, но и могут подвергаться в
них пассивной реабсорбции или секреции. К описанию этого мы сейчас и присту­
пим.                                                                                              *

106

I органических веществ

 

 

Многие органические анионы и катионы сущкоюгжн в ионизированной фор­ме, т. е. в виде_ч слабых кислот и оснований. Совершенно независимо от любой формы активного транспорта этих веществ в каналывх — активная проксималь-

ная секреция описана в двух предыдущих разделах — такие вещества в неионизи­рованной форме могут также подвергаться пассивной реабсорбции или пассивной секреции. Это зависит от ряда обстоятельств, самым важным из которых является

рН мочи. Обладая специфичностью, многие слабые кислоты подвергаются пас­сивной канальцевой секреции в случае, если моча сильно щелочная, или пассив­ной канальцевой реабсорбции, когда моча кислая. Для слабых органических осно­ваний ситуация противоположная.

Для того чтобы понять, что скрывается за зависимостью от рН, нужно вспом­нить, что'эпителий почечного канальца, как и другие биологические мембраны, является преимущественно липидным барьером. Поэтому вещества, хорошо рас­творимые в липидах, могут, диффундируя, легко преодолеть его. Одним из основ­ных параметров, определяющих растворимость в липидах, является полярность молекул вещества: чем более полярна молекула, тем менее она способна раство­риться в липидах. Рассмотрим ситуацию, когда слабая кислота представлена в ка­честве полярного иона в щелочном растворе и как неполярная молекула в кислом растворе:

а- + Н⁺<=>АН.

Напротив, для слабых оснований ионизированные формы существуют в кислых средах:

В + Н⁺ <=> ВН⁺.

Соответственно способная к диффузии слабая кислота образуется в кислой среде, а диффундирующая форма слабого основания образуется в щелочной жидкости.

Теперь давайте рассмотрим применительно к этим принципам ситуацию с пассивным переносом в почках слабых кислот. Здесь мы проигнорируем тот факт, что вещество в его неионизированной форме может также подвергаться активной проксимальной секреции системой транспорта органических анионов.

Представим, что вещество не связано с белком, и его концентрация в капсуле Боумена такая же, как в плазме перитубулярных капилляров. Более того, по­скольку рН в клубочковом фильтрате идентичен по величине его значению в плазме перитубулярных капилляров, то соотношение А~ и АН является таким же, что и в данных двух жидкостях. По мере продвижения профильтровавшейся жидкости вдоль канальца вода реабсорбируется. Такое удаление растворителя объективно увеличивает концентрацию и А~, и АН, создавая тем самым концент­рационный градиент между просветом канальца и плазмой, что способствует ре-абсорбции путем диффузии (так, как описано для мочевины). Но поскольку только АН может преодолеть мембрану достаточно легко, то лишь эта форма и реабсорбируется. Одновременно (и на это нужно обратить особое внимание) сек­реция ионов водорода в просвет канальца снижает рН жидкости в просвете и спо­собствует диффузии вещества по концентрационному градиенту из просвета в пе-