Дистальные канальцы нефрона. Функции дистальных канальцев нефрона
а) Дистальные канальцы. Толстый сегмент восходящего отдела петли Генле продолжается в дистальный каналец. В самом его начале расположен юкстагломерулярный аппарат, который регулирует СКФ и кровоснабжение данного нефрона на основе механизма обратной связи. Следующий отдел дистального канальца очень извитой, по резорбтивным свойствам этот отдел во многом сходен с толстым сегментом восходящего отдела петли Генле, т.е. здесь также активно реабсорбируются большинство ионов, включая натрий, калий и хлор. Проницаемость данного отдела для воды и мочевины практически равна нулю, вследствие этого пребывающая в просвете канальца жидкость становится разбавленной. По этой причине данный отдел также относят к разводящему мочу сегменту.
Механизм транспорта NaCI в начале дистального канальца. Ионы Na+ и Cl- перемещаются из просвета канальца в клетку с помощью котранспортного белка, деятельность которого тормозится тиазидными диуретиками. Натрий удаляется из клетки с помощью натрий-калиевой АТФ-азы, ионы Cl- диффундируют в межклеточную жидкость через хлорные каналы
В начальном отделе дистального канальца реабсорбируется около 5% NaCl, попавшего в мочу в результате фильтрации. Котранспортный белок перемещает ионы Na+ и Сl- из просвета канальца в клетку, а натрий-калиевая АТФ-аза удаляет натрий из клетки через базолатеральную мембрану (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок выше). Ионы Сl-путем диффузии через каналы на базолатеральной поверхности мембраны перемещаются из клетки в межклеточную жидкость. Тиазидные диуретики, широко применяемые в клинике для лечения гипертонии и сердечной недостаточности, тормозят деятельность этой котранспортной системы.
б) Вторая половина дистального канальца и корковый отдел собирательных трубочек. Вторая половина дистального канальца и следующий за ним корковый отдел собирательной трубочки имеют схожие функциональные характеристики. Морфологический состав этих отделов представлен двумя четко различаемыми типами клеток: главными и вставочными (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже). Главные клетки реабсорбируют натрий и воду из канальцев, а также секретируют в их просвет ионы К+. Вставочные клетки реабсорбируют калий и секретируют в просвет канальца ионы Н+.
Ультраструктура клетки и особенности транспорта в начальном отделе дистального канальца, его второй, более дистальной части и собирательной трубочке. Начальный отдел дистального канальца во многом сходен с толстым сегментом восходящего отдела петли Генле. Здесь также активно реабсорбируются ионы Na+, Cl-, Са2+ и Mg2+. Данные отделы практически непроницаемы для воды и мочевины. Вторая половина дистального канальца и корковый отдел собирательной трубочки образованны двумя различающимися типами клеток: главными и вставочными. Главные клетки реабсорбируют натрий и воду, а также секретируют ионы К+ в просвет канальцев. Вставочные клетки реабсорбируют калий и бикарбонаты, секретируя в просвет канальца протоны. Реабсорбция воды в данном сегменте регулируется антидиуретическим гормоном
1. Главные клетки реабсорбируют натрий и секретируют калий в просвет канальца. Реабсорбция натрия и секреция калия главными клетками зависит от активности АТФ-азы Nа+/К+-насоса на базолатеральной мембране (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже). Этот насос поддерживает низкую концентрацию натрия в клетке, способствуя таким образом его диффузии снаружи через специализированные каналы. Секреция калия из плазмы крови в просвет канальца главными клетками осуществляется в два этапа: (1) транспорт ионов К+ в клетку за счет работы АТФ-азы Na+/K+-Hacoca, благодаря чему внутри клетки поддерживается высокая концентрация К+; (2) диффузия калия по градиенту концентрации из клетки через апикальную мембрану в жидкость в просвете канальца.
Механизм реабсорбции NaCI и секреции калия на выходе из дистального канальца и в корковых собирательных трубочках. Натрий входит в клетку через особые каналы, затем активно выводится из клетки с помощью натрий-калиевой АТФ-азы. Антагонисты альдостерона конкурируют с данным гормоном за внутриклеточные рецепторы и, следовательно, тормозят эффекты альдостерона, направленные на усиление реабсорбции натрия и секреции калия. Блокаторы натриевых каналов непосредственно тормозят вход натрия в клетку
Главные клетки являются первичной точкой приложения для калий-сберегающих диуретиков — спиронолактона, эплеренона, амилорида и триамтерена. Антагонисты альдостерона конкурируют с одноименным гормоном за связывание с рецепторами в главных клетках и, следовательно, подавляют стимулирующее влияние альдостерона на реабсорбцию натрия и секрецию калия. Блокаторы натриевых каналов непосредственно препятствуют входу натрия в каналы на апикальной мембране и, следовательно, снижают общее количество ионов Na+, которые могут быть перемещены Na+/K+-HacocoM на базолатеральной поверхности клетки. Это снижает перенос калия в клетки и в результате уменьшает его секрецию в просвет канальца. По этой причине препараты, блокирующие натриевые каналы, а также антагонисты альдостерона уменьшают выделение калия с мочой и действуют как калий-сберегающие диуретики.
2. Вставочные клетки активно секретируют протоны, реабсорбируют бикарбонаты и ионы калия. Секреция протонов вставочными клетками определяется водород-транспортирующей АТФ-азой. В этих клетках протоны образуются из угольной кислоты, синтезируемой из воды и углекислого газа с помощью фермента карбоангидразы. Угольная кислота затем диссоциирует на протон и ион бикарбоната. Впоследствии протоны выделяются в каналец, при этом на каждый ион водорода приходится по одному иону бикарбоната, поступающему в межклеточную жидкость со стороны базолатеральной мембраны. Вставочные клетки способны также участвовать и в реабсорбции ионов калия.
В целом функциональная характеристика второй половины дистальных канальцев и коркового отдела собирательных трубочек может быть сведена к следующим основным моментам.
1. Мембраны канальцев обоих перечисленных отделов почти полностью непроницаемы для мочевины, как и в сегменте, разводящем мочу в начале дистального канальца, поэтому почти вся мочевина, которая поступает в данные отделы, проходит через них транзитом. Исключение составляют собирательные протоки в глубине мозгового слоя почки, где происходит реабсорбция небольшого количества мочевины.
2. Вторая половина дистальных канальцев, как и корковый отдел собирательных трубочек, реабсорбирует ионы Na+. Интенсивность реабсорбции здесь регулируется с помощью гормонов и существенно зависит от альдостерона. В то же время эти сегменты участвуют в выделении ионов К+ из перитубулярных капилляров в просвет канальца. Данный процесс также регулируется альдостероном и зависит от других факторов, в частности от концентрации ионов К+ в жидких средах организма.
3. Вставочные клетки данных сегментов особенно интенсивно секретируют протоны благодаря деятельности водород-транспортирующих АТФ-аз. Этот процесс отличается от вторично активной секреции проксимальным канальцем, поскольку способен выделять протоны против значительного градиента концентрации, превышающего 1000: 1 (в проксимальном канальце вторично активный транспорт обеспечивает секрецию при сравнительно небольшом градиенте — от 4 : 1 до 10 : 1), поэтому вставочные клетки играют ключевую роль в регуляции кислотно-щелочного равновесия в организме. 4. Проницаемость второй половины дистальных канальцев и коркового отдела собирательных трубочек для воды регулируется АДГ, который также называют вазопрессином. При высоком уровне АДГ мембраны этих сегментов проницаемы для воды, а при его отсутствии проницаемость фактически равна нулю. Этот важный механизм предоставляет организму возможность управлять процессом выделения разбавленной или концентрированной мочи.
