Как отмечалось ранее, альдостерон стимулирует секрецию ионов водорода, хо­тя этот эффект относительно невелик. Дефицит калия рег зе также слабо стиму­лирует секрецию ионов водорода фнальцами и образование МНд²¹'²². Теперь мы переходим к важнейшему моменту. Сочетание дефицита калия даже средней сте­пени выраженности и высокий уровень альдостерона существенно стимулиру­ют секрецию ионов водорода (образование КН;[ также существенно возрастает). В результате канальцы почек не только реабсорбируют весь профильтровавший­ся бикарбонат, но и вносят в организм несоответственно большие количества но­вого бикарбоната, :гем самым вызывая развитие метаболического алкалоза. Обра­тите внимание, что вначале нарушения кислотно-основного равновесия может не быть: алкалоз может возникнуть только из-за деятельности почки. Конечно, если алкалоз уже имеет место вследствие каких-то иных причин, то при сочетании вы­сокого уровня альдостерона/дефицита калия будет затруднено осуществление почками их компенсаторных функций, что сделает алкалоз более выраженным.

Данный феномен важен, поскольку комбинация значительно повышенного уровня альдостерона и дефицита калия отмечается при самых разнообразных клинических ситуациях. Одной весьма часто встречающейся ситуацией, когда имеют место оба эти патологических состояния, является интенсивное использо­вание диуретиков (рис. 9-7). Такая комбинация в дальнейшем порождает мета­болический алкалоз. Обратите внимание, что пациент в нашем примере находит­ся в тройной опасности: как описано в предыдущем разделе, уменьшение объема внеклеточной жидкости рег зе через многие механизмы стимулирует реабсорб-цию бикарбоната. Это способствует поддержанию алкалоза в том случае, если он был порожден комбинацией высокого уровня альдостерона и дефицита калия. Действительно, если применение диуретиков также привело к возникновению де­фицита хлора в дополнение к уменьшению объема внеклеточной жидкости, то па­циент будет находиться в опасности с четырех сторон, поскольку дефицит хлора, как описано выше, вызывает избыточную секрецию ионов водорода.

Вопросы для изучения: 61, 63—68.

Примечания

¹ Другим источником больших количеств бикарбоната является катаболизм белка до д и НСОз". МН^ сколько-нибудь значительно не диссоциирует с образованием ионов во­дорода, поскольку рК реакции МН^ <=> КН₃ + Н* очень велик (9,2), соответственно при ка­таболизме белка в результате образуется НСО^. В то же время практически весь ЫН^ и НСО₃, образующиеся в ходе метаболизма белка, в сочетании с образованием мочевины в печени приводят к тому, что НСОз исчезает. Другими словами, образование мочевины разрушает оЩелачивающий эффект белкового катаболизма. (Мы еще вернемся к данной теме в разделе текста, касающемся аммония.). Это объяснение, каким образом катаболизм белка не приводит в качестве результирующего эффекта к образованию бикарбоната, раз­деляется, тем не менее, не всеми. Действительно, некоторые возражают, что регуляция синтеза мочевины является главным регулирующим фактором в кислотно-основном рав-

210

Регуляция почкой баланса ионов водорода

Путь, по которому чрезмерное использование диуретиков ведет к развитию метаболического алкалоза. На рисунке не показано, что образование и экскреция МН} также увеличиваются при наличии высокого уровня альдостерона и дефицита калия. Обратите внимание, что уменьшение объема внеклеточной жидкости под влиянием альдостерона, как и неизвестных еще неальдос-тероновых механизмов, помогает сохранению алкалоза в организме. Если диуретики вызвали и дефицит хлора в организме, то это также внесет свой вклад в сохранение метаболического ал­калоза (не показано на рисунке).

новесии. Эти исследователи доходят до того, что считают, что почки играют незначитель­ную роль (или вообще не играют никакой роли) в регуляции кислотно-основного равно­весия (если они правы, то вы можете просто пропустить оставшуюся часть этой главы). (Для выяснения деталей этой увлекательной контрверсии см. \^а1зег в списке литературы.)

2Конечный участок собирательной трубки внутренней мозговой зоны в данном случае представляется необычным, поскольку не содержит вставочных клеток, а только клетки, называемые клетками внутренней моховой собирательной трубки. Механизм, по которо­му данный сегмент секретирует ионы водорода, неясен.

Примечания

211

3Котранспортер Ма/НСО₃ является очень интересным переносчиком, поскольку энер­гия для движения иона бикарбоната по градиенту через базолатеральную мембрану обес­печивает перенос против градиента натрия. Таким образом, это другой путь, помимо На,К-АТФазы, активного переноса натрия через базолатеральную мембрану. Его значе­ние, тем не менее, очень мало, и если вы проследите последовательность событий доста­точно далеко в обратном направлении (рис. 6-1), то увидите, что доступность бикарбона­та для котранспорта в конечном итоге в любом случае зависит от Ма,К-АТФазы.

⁴ Хотя и с некоторыми оговорками, но все же ясно, что существует мало (или вообще нет) активной карбоангидразы в люминальной мембране в некоторых сегментах канальца, расположенных после проксимального участка. Поэтому распад Н₂СО₃ до Н₂О и СО₂ в просвете данных сегментов происходит относительно медленно. Поэтому значительная часть образующегося СО₂ появляется после того, как моча покидает каналец и поступает в нижние отделы мочевых путей. Здесь отношение поверхность/объем уже менее благо­приятно для диффузии СО₂ из просвета канальца. Соответственно по этой причине (и с учетом других, не упомянутых здесь причин) Р_С02 в моче может быть гораздо выше, чем величина рсо, ^в артериальной крови в определенных обстоятельствах (см. ВиЬозе, ,|г).

5Механизм не до конца известен (см. Натт, А1регп).

/*

6Похоже, что вставочные клетки обладают некоторой пластичностью, т. е. клетки типа А и В могут претерпевать некий метаморфоз, сближающий их свойства. Физиологическое значение такой возможности неизвестно (см.

7Для объяснения данного феномена см.

о

8Величина 1 ммоль/л в уравнении является количественной характеристикой концент­рации фосфатов в клубочковом фильтрате, это несколько ниже, чем его концентрация в плазме, поскольку небольшая фракция фосфата плазмы связана с белком и поэтому не фильтруется.

9Это имеет адаптивное значение, поскольку наличие низкой величины рН плазмы (аци­доз) частично тормозит реабсорбцию фосфата и поэтому увеличивает в просвете количе­ство фосфата, доступного для соединения с буфером. (См. Натт, А1регп.)

¹⁰Разрешите указать на интуитивное, но неправильное альтернативное объяснение. Вы можете думать, что если ЫН} поступает в кровь вместе с бикарбонатом, то МН^ будет не­посредственно отдавать протон бикарбонату с образованием МН₃, СО₂ и Н₂О, но этого не может произойти в сколько-нибудь значительных количествах. Почему? Поскольку рК реакции КН^ <=> КН₃ + Н⁺ так велик (9,2), то ЫН₄ практически не отдает протоны при фи­зиологических значениях рН, т. е. при таких значениях рН МН 4 практически не является кислотой. Чтобы подчеркнуть эти моменты, позвольте объяснить, почему назначение КН₄С1 вызывает ацидоз. Как описано в тексте, ЫЕЦ, который появляется при диссоциации NН₄С1, не приводит к образованию Н⁺ и NН₃ в сколько-нибудь значительной степени. Бо­лее того, NН₄ включается в состав мочевины и/или глютамина, и эти реакции утилизиру­ют бикарбонат из плазмы. Вот это исчезновение бикарбоната и вызывает ацидоз.

¹¹ Данные события, включающие перемещение и NН₃ и >NH₄, подразумевают процесс реабсорбции из толстой восходящей части петли Генле в интерстициальное пространство,противоточное умножение концентраций в мозговой зоне и, наконец, секрецию в собира­
тельные трубки и здесь «захват» (см. Натт, А1регп; Кперрег с соавт.).

¹² Ацидоз также вызывает существенное увеличение синтеза глютамина в печени, поэто­му поступление в почки дополнительного количества глютамина является необходимым условием для увеличения в них метаболизма глютамина.

13

См. Кперрег с соавт.

¹⁴ По крайней мере один из механизмов заключается в том, что уменьшение рН внутри клеток стимулирует включение Н-АТФазных насосов на люминальной мембране клеток.

212

Существует, конечно, автоматическое увеличение по закону, действующ их масс кон­центрации бикарбоната просто как результат реакции, сдвинутой вправо за счет увеличен­ного значения Рссу но увеличение концентрации бикарбоната не столь велико в процент­ном отношении, как рост величины Р_С02. Если мы во втором уравнении переместим члены из одной части в другую, то сможем увидеть, что только изменение массы не приведет ж пропорциональному увеличению бикарбоната и двуокиси углерода при увеличении Р^

(Н⁺)(НСОз) = К(С0₂).

При такой записи уравнения видно, что увеличение содержания двуокиси углерода вызы­вает пропорциональное увеличение образования (Н⁺)(НСОз). Поскольку увеличивается концентрация ионов водорода, то концентрация бикарбоната не может возрастать также как двуокись углерода. Тогда количество (Н⁺)(НСО§) увеличивается более чем пропор­ционально. Вставьте какие-либо конкретные цифры и убедитесь самостоятельно, что это верно.

1А

У пациентов с хроническим метаболическим ацидозом похоже, что величина внутри­клеточного рН возвращается к норме или практически снижается, несмотря на продол­жающееся уменьшение Р_С02, возможно, из-за нарушения переноса ионов водорода через базолатеральную мембрану.

¹⁷ Альдостерон стимулирует Н-АТФазу в люминальной мембране (и, возможно, также Н,К-АТФазу). Последние данные свидетельствуют, что указанный гормон может также стимулировать секрецию ионов водорода в толстой восходящей части петли Генле (см. Натт, А1регп).

¹⁸ Похоже, что данное действие альдостерона является частью истинной гомеостатической регулирующей системы для управления величиной рН во внеклеточной жидкости.
Во многих экспериментах было показано, что ацидоз (метаболический или дыхательный) стимулирует секрецию ренина, результирующее увеличение содержания ангиотензина II будет стимулировать секрецию альдостерона, и этот гормон посредством своего стимули­
рующего воздействия на секрецию иона водорода будет способствовать устранению аци­ доза. Также похоже, что ацидоз стимулирует секрецию альдостерона путем прямого воз­действия на кору надпочечников. В конечном итоге, если вы взглянете на следующий ком­ментарий, то вы увидите, что ангиотензин II и нервы почек посредством своего прямого
воздействия на канальцы могут оказать дальнейший эффект на адаптивную реакцию наацидоз независимо от их роли в увеличении содержания альдостерона в плазме.

Например, нервы почек и ангиотензин II также стимулируют секрецию ионов водоро­да преимущественно в проксимальном канальце. Медиатором в этом процессе выступает стимуляция Ка/Н антипорта в этом сегменте канальца. Возможно существование меха­низма, посредством которого нервы почек и ангиотензин II стимулируют проксимальную реабсорбцию натрия, как описано в главе 7. Антипорт Ка/Н может испытывать воздейст­вие многих гормонов и паракринных агентов помимо ангиотензина II. Сюда относятся: гормон паращитовидной железы и допамин, они оба тормозят его, катехоламины и инсу­лин, которые стимулируют его. Физиологическое значение данных влияний в настоящее время неизвестно (см. А^реЛ, Кес1ог; Со^ал, (^иап).

, Многие механизмы, вероятно, участвуют в данной реакции, которая распространяется на несколько сегментов канальца. Одни включают секрецию бикарбоната вставочными клетками типа В: повторим, что секреция бикарбоната использует антипорт ^/бикарбо­нат в люминальной мембране данных клеток для перемещения бикарбоната из клетки в просвет канальца, данный переносчик чувствителен к концентрации хлора в канальцевой жидкости, и поэтому при дефиците хлора он тормозится за счет низкой концентрации хлора в канальцевой жидкости. Это влечет за собой меньшую секрецию бикарбоната и, от­сюда, его меньшую экскрецию, чем это обычно отмечается при алкалозе.

²¹ Многие механизмы вовлечены в процесс. По одному из них дефицит кааатттяявит канальцев почек вызывает уменьщение в них рН (из-за рещшрокных отношеяввЪявцф рН клетки и содержанием калия, что описано в главе 8), и это снижение стимужцрпнв-рецию ионов водорода. Кроме того, дефицит калия стимулирует Н,К-АТФаэу ш сжвше собирательной трубки.

00

Одно соображение в пользу неспособности дефицита калия рег зе вызвать сущрашт-ное увеличение секреции ионов водорода заключается в том, что дефицит калп'шршшш секрецию альдостерона (как описано в главе 8). Соответственно стимулирующий аффшж альдостерона, тонически воздействующего на секрецию ионов водорода, утрат •ашуг-рата уравновешивает стимулирующий эффект, оказываемый дефицитом калия.

Глава 10