Выделение H+

23.01.2018
Почки участвуют в поддержании стабильного значения pH крови на уровне 7,35—7,43, что обусловлено их способностью удалять из плазмы крови избыток кислых продуктов или оснований. В норме при pH 7,4 в плазме крови концентрация бикарбоната составляет около 25 ммоль/л, а парциальное давление CO2 — 40 мм рт. ст. В почечных клубочках в течение суток фильтруется более 4500 ммоль бикарбоната, а экскретируется с мочой лишь около 2 ммоль. Основным механизмом, с помощью которого почка участвует в регуляции кислотно-основного равновесия, является секреция H+ (рис. 2.6). Активный транспорт H+ осуществляется в канальцевую жидкость через люминальную мембрану, а ион Na+ поступает в клетку, обеспечивая баланс электрических зарядов. Секреция H+ отчасти обусловлена прямым обменом на ионы Na+. В просвете канальца ионы H+ соединяются с HCO3-, образуется H2CO3, которая под влиянием фермента карбоангидразы, встроенного в люминальную мембрану клетки проксимального канальца, дегидратируется, и CO2 диффундирует в клетку. Внутри клетки под влиянием такого же фермента активируется реакция гидратации CO2 -> CO2 + H2O -> H2CO3 -> H+ + HCO3-. Через базальную плазматическую мембрану клетки активно транспортируется Na+ и пассивно по градиенту поступает в кровь HCO3-. Таким образом, секреция H+ обеспечивает в конечном счете реабсорбцию бикарбоната и эквивалентного количества Na+.

В проксимальном канальце секретируется наибольшее количество поступающих в просвет нефрона ионов H+, здесь же реабсорбируется до 80—90 % бикарбоната. Главным фактором, ограничивающим реабсорбцию HCO3-, является скорость секреции ионов H+ и градиент его концентрации. Реабсорбция бикарбоната не ограничена Tm даже при увеличении его концентрации в плазме более чем в 2 раза, до 60 ммоль; всасывание бикарбоната снижается при увеличении объема внеклеточной жидкости. Угнетение карбоангидразы после введения ее ингибитора ацетазоламида приводит к уменьшению реабсорбции бикарбоната, а вместе с ним натрия и воды, из крови удаляются основания, что может привести к ацидозу. Возрастает потеря калия с мочой, что вызывает гипокалиемию.

В петле Генле реабсорбируется около 5 % профильтровавшегося бикарбоната, приблизительно 5 % достигает дистального извитого канальца. При увеличении загрузки этих отделов нефрона бикарбонатом его реабсорбция значительно возрастает, что указывает на резервную, не используемую в обычных условиях транспортную мощность этих канальцев. В более дистальных отделах канальцев в мембране со стороны просвета действует активный протонный насос, хотя в этом случае секретируется меньше ионов H+, но эти клетки обладают способностью к созданию все более значительного градиента pH. В конечных отделах канальцев pH жидкости может снижаться до 4,4, т.е. градиент концентрации ионов H+ по сравнению с плазмой крови достигает 1000.

Скорость реабсорбции HCO3- не является постоянной величиной. Она тесно связана с реабсорбцией ионов натрия в проксимальном сегменте нефрона и зависит от тех регуляторных влияний, которые меняют его обратное всасывание. При увеличении объема внутрисосудистой жидкости уменьшается реабсорбция жидкости в проксимальном канальце, в том числе и всасывание HCO3-. При гипервентиляции, а также других ситуациях, когда падает содержание CO2 в артериальной крови, реабсорбция HCO3- уменьшается; при увеличении PСО2 она возрастает. Усиление всасывания HCO3 отмечено при повышении содержания в крови кортикостероидов (например, при синдроме Иценко — Кушинга).

Выделение почкой кислых продуктов обусловлено главным образом тем, что секретируемые ионы H+ соединяются с нереабсорбируе-мыми анионами, преимущественно с HPO4в2- + H+ H2Po4-, а также с аммиаком. Фосфат, присоединив ионы H+, экскретируется почкой. Общее количество секретируемых почкой ионов Н+в минуту определяется суммой реабсорбции HCO3- и экскреции титруемых кислот и аммония. Общее выделение ионов H+, связанное с секрецией аммония и экскрецией титруемых кислот, составляет у человека 50—70 ммоль в день; в условиях ацидоза оно может возрастать до 500. При длительном ацидозе могут теряться значительные количества фосфатов вследствие растворения кости. В условиях диабетического ацидоза в-оксибутират становится одним из важных компонентов титруемых кислот, выделяемых с мочой.

Клетки проксимального и дистального канальцев нефрона участвуют в секреции аммиака. При нейтральном, а тем более при кислом значении pH канальцевой жидкости аммиак, диффундирующий из клетки в просвет канальца, превращается в ион аммония (NH + H+ -> NH4+). в основе образования аммиака лежит процесс дезаминирования аминокислот; основным его предшественником служит глутамин, однако отчасти для этого используются также аланин и глицин. Эти аминокислоты в присутствии оксокетоглутарата под влиянием трансаминазы превращаются в глутамат, который затем дезаминируется. Образование аммиака происходит внутри клеток, аминокислоты поступают в них как при реабсорбции, так и путем транспорта из межклеточной жидкости. Дезаминирование глутамина может происходить при участии глутаминазы II либо глутаминазы I и глутаматдегидрогеназы; в обоих случаях выделяются аммиак и оксокетоглутарат. Образование в почке и экскреция аммиака усиливаются при хроническом ацидозе. Одним из возможных механизмов этого процесса, по-видимому, является повышение транспорта глутамина в митохондрии.