Влияние альдостерона на обмен калия. Зависимость секреции калия от альдостерона
В отдельных статьях на сайте уже было изложено, как альдостерон усиливает активную реабсорбцию ионов Na+ главными клетками выходного отдела дистальных канальцев и собирательных трубочек (просим вас пользоваться формой поиска выше). Влияние альдостерона связано с деятельностью АТФ-азы Na+/K+-нacoса, который перемещает через базолатеральную мембрану ионы Na+, способствуя их реабсорбции в плазму, при этом одновременно транспортирует калий в клетку. Таким образом, альдостерон также обладает способностью оказывать выраженное воздействие на секрецию калия главными клетками.
Кроме того, альдостерон увеличивает проницаемость апикальной мембраны этих клеток для калия, благодаря чему, как показано на рисунке ниже, влияние альдостерона на канальцевую систему нефрона возрастает.
Влияние концентрации альдостерона в плазме (красная кривая) и концентрации калия во внеклеточной жидкости (черная кривая) на выделение калия с мочой. Оба фактора стимулируют секрецию калия главными клетками собирательных трубочек
а) Высокая концентрация ионов калия во внеклеточной жидкости усиливает секрецию альдостерона. В системах, где регуляция осуществляется с помощью механизма отрицательной обратной связи, регулируемый показатель обычно оказывает влияние на управляющее звено. В системе альдостерон-ионы калия секреция альдостерона надпочечниками в основном зависит от содержания калия во внеклеточной жидкости. На рисунке ниже видно, что увеличение содержания этого иона в плазме примерно на 3 мэкв/л способно увеличить концентрацию альдостерона почти в 10 раз, что по сравнению с нормой составит около 60 нг/дл.
Влияние концентрации калия во внеклеточной жидкости на концентрацию альдостерона в плазме. Отметим, что небольшое изменение концентрации калия приводит к значительным сдвигам концентрации альдостерона
Основной механизм обратной связи в регуляции концентрации калия во внеклеточной жидкости с помощью альдостерона
Влияние концентрации ионов К+ на усиление секреции альдостерона является, как показано на рисунке выше, частью эффективной системы с обратной связью, которая регулирует выделение калия.
В этой системе увеличение концентрации калия в плазме стимулирует секрецию альдостерона, увеличивая его содержание в крови (блок 1). Повышенный уровень этого гормона в крови усиливает выделение калия почками (блок 2). Выделение калия уменьшает его концентрацию во внеклеточной жидкости (блоки 3 и 4).
Таким образом, механизм обратной связи действует совместно с эффектом повышения концентрации калия во внеклеточной жидкости, чтобы при увеличении поступления данного иона в организм увеличивать его выделение (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже).
Первичные механизмы, благодаря которым высокий уровень поступления калия усиливает его выделение с мочой. Отметим, что повышенная концентрация калия в плазме повышает его секрецию в собирательных трубочках как прямо, так и косвенно, благодаря увеличению концентрации альдостерона в плазме
б) Блокада альдостеронового механизма с обратной связью существенным образом нарушает регуляцию содержания калия. Прекращение секреции альдостерона, что происходит при болезни Аддисона, нарушает секрецию калия в мочу, вследствие этого его концентрация во внеклеточной жидкости повышается до опасного для жизни уровня. И наоборот, при избытке альдостерона (первичный альдостеронизм) секреция калия становится существенно повышенной, приводя к потере этого иона почками и гипокалиемии.
Роль альдостеронового механизма в регуляции содержания калия, выраженная количественно, представлена на рисунке ниже.
Результат значительных изменений в поступлении калия на его концентрацию во внеклеточной жидкости у интактных животных (красная кривая) и после блокады обратной связи альдостеронового механизма (синяя кривая). Отметим, что после блокады альдостеронового механизма регуляция концентрации калия была существенно нарушена
В этом эксперименте на собаках поступление калия превышало норму почти в 7 раз, опыты выполняли: (1) у интактных животных; (2) после блокирования альдостеронового механизма, использующего обратную связь. Блокада выражалась в удалении надпочечника и создании благодаря инфузии постоянной концентрации альдостерона в плазме.
Отметим, что в норме семикратное увеличение поступления калия в организм сопровождалось лишь легким повышением концентрации калия с 4,2 до 4,3 мэкв/л. Таким образом, нормальное функционирование альдостероновой системы, использующей обратную связь, обеспечивает точную регуляцию содержания калия в организме, несмотря на значительное возрастание поступления данного иона.
При блокаде этой системы такое же увеличение поступления калия приводило к значительно большему возрастанию концентрации с 3,8 до почти 4,7 мэкв/л. Таким образом, регуляция содержания калия существенно нарушается при блокаде альдостероновой системы. Подобные расстройства регуляции концентрации калия наблюдаются у больных с нарушением деятельности альдостероновой системы, например при первичном альдостеронизме (слишком много альдостерона) или болезни Аддисона (концентрация гормона слишком мала).
в) Увеличение объема жидкости в просвете дистальных канальцев усиливает секрецию калия. Повышение объема жидкости, проходящей по дистальным канальцам, стимулирует секрецию калия из-за увеличения объема жидких сред в связи с высоким поступлением натрия или использованием мочегонных средств. Уменьшение объема жидкости внутри просвета дистальных канальцев, напротив, ведет к снижению канальцевой секреции данного иона.
Механизм, благодаря которому повышение объемной скорости жидкости в канальцах вызывает увеличение секреции данного иона, объясняется следующим образом: выделение калия в просвет канальца увеличивает его концентрацию в просвете, уменьшая таким образом движущую силу диффузии ионов К+ через апикальную мембрану. Большой приток жидкости непрерывно переносит выделившиеся в просвет ионы К+ к более дистальным отделам канальцевой системы, таким образом концентрация калия в жидкости внутри просвета канальцев снижается до минимума. Благодаря этому механизму процесс секреции калия в просвет канальца усиливается при повышении объема мочи, проходящей по канальцевой системе.
Большой объем жидкости, проходящей по канальцам, играет особенно важную роль, сохраняя калий в организме при изменении поступления натрия. Например, при увеличении поступления натрия секреция альдостерона снижается, что само по себе уменьшает секрецию калия в просвет канальцев и выделение его с мочой. Тем не менее, увеличение объема протекающей по канальцам мочи в связи с возросшим приходом ионов Na+ способствует увеличению секреции калия в канальцах (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже).
Результат повышения поступления натрия на выделение калия почками. Отметим, что диета с высоким содержанием ионов Na+ снижает концентрацию альдостерона в плазме и ведет к уменьшению секреции калия в собирательных трубочках. В то же время диета с высоким содержанием натрия увеличивает объем мочи, поступающей к области корковых отделов собирательных протоков, что способствует увеличению содержания калия в моче. Противоположные эффекты, связанные с высоким поступлением натрия, нейтрализуют друг друга, оказывая на выделение калия лишь небольшое влияние
Следовательно, два эффекта, связанные с возрастанием поступления натрия в организм (снижение секреции альдостерона и увеличение объема мочи), нейтрализуют друг друга, в итоге оказывая незначительное влияние на выделение калия.
Подобное происходит и при низком поступлении натрия в организм вследствие взаимно нейтрализующих эффектов в виде повышения уровня альдостерона и снижения объема жидкости в канальцах.
