Механизмът на образуване на урина
В човешките бъбреци има 1,2 милиона нефрони. Нефронът се състои от няколко части, които се различават морфологично и функционално: гломерул (гломерул), проксимален канал, каналът на Henle, дисталният канал и събирателният канал. Гломерулите филтрират 180 литра внесена кръвна плазма всеки ден. В гломерулите възниква ултрафилтрация на кръвната плазма, в резултат на което се образува първична урина.
Молекули с молекулно тегло до 60 000 Da влизат в първичната урина, т.е. в него практически няма протеин. Капацитетът на филтрация на бъбреците се оценява въз основа на количеството клирънс (пречистване) на едно или друго съединение - количеството мл плазма, способно да се освободи напълно от това вещество, когато преминава през бъбреците (за повече подробности, вижте курса по физиология).
Бъбречните тубули извършват резорбция и секреция на вещества. Тази функция е различна за различните връзки и зависи от всяка секция на каналчето.
В проксималните тубули в резултат на абсорбцията на вода и разтворени в нея йони Na +, K +, Cl -, HCO3 -. започва концентрацията на първична урина. Абсорбцията на вода става пасивно след активно транспортирания натриев натрий. Клетките на проксималните тубули също реабсорбират глюкоза, аминокиселини, витамини от първичната урина.
Допълнителна реабсорбция на Na + се случва в дисталните тубули. Абсорбцията на вода тук се извършва независимо от натриевите йони. Йони K +, NH4 +, H + се секретират в лумена на тубулите (имайте предвид, че K +, за разлика от Na +, може не само да се реабсорбира, но и да се секретира). В процеса на секреция калият от междуклетъчната течност навлиза през базалната плазмена мембрана в тубулната клетка поради работата на "К + -Na + -помпата" и след това пасивно, чрез дифузия, се освобождава в лумена на каналчето нефрон през апикалната клетъчна мембрана. На фиг. показва структурата на "K + -Na + -помпата" или K + -Na + -ATP-ase (Фиг. 1)
Фиг. 1 Функциониране на K + -Na + -ATPase
Крайната концентрация на урина се извършва в медуларния сегмент на събирателните канали. Само 1% от течността, филтрирана през бъбреците, се превръща в урина. В събирателните канали водата се реабсорбира през вградените аквапорини II (водни транспортни канали) под действието на вазопресин. Дневното количество на крайната (или вторичната) урина, която има в пъти по-висока осмотична активност от основната, е средно 1,5 литра.
Реабсорбцията и секрецията на различни съединения в бъбреците се регулира от централната нервна система и хормоните. Така че, с емоционален и болезнен стрес, може да се развие анурия (спиране на уринирането). Абсорбцията на вода се увеличава от вазопресина. Недостигът му води до водна диуреза. Алдостеронът увеличава реабсорбцията на натрий, а с последния - и вода. Паратиринът влияе върху усвояването на калций и фосфат. Този хормон увеличава отделянето на фосфати, докато витамин D го забавя.
Ролята на бъбреците в поддържането на киселинно-алкалния баланс. Постоянството на рН на кръвта се поддържа от неговите буферни системи, белите дробове и бъбреците. Постоянството на рН на извънклетъчната течност (и косвено - на вътреклетъчната течност) се осигурява от белите дробове чрез отстраняване на CO2, бъбреците - чрез отделяне на амоняк и протони и чрез реабсорбиране на бикарбонати.
Основните механизми в регулирането на киселинно-алкалния баланс са процесът на реабсорбция на натрий и секрецията на водородни йони, образувани с участието на карбанхидраза.
Карбонова анхидраза (Zn кофактор) ускорява възстановяването на равновесието, когато въглената киселина се образува от вода и въглероден диоксид:
При киселинни стойности рН се повишава RCO2 и в същото време - концентрацията на CO2 в кръвната плазма. CO2 вече се разпространява в по-голяма степен от кръвта в клетките на бъбречните каналчета (¶). В бъбречните тубули под действието на карбоанхидраза се образува въглероден диоксид (), който се дисоциира в протон и бикарбонатен йон. H + йони се транспортират (¸) в лумена на тубула с помощта на АТР-зависима протонна помпа или чрез заместване с Na +. Тук те се свързват с HPO4 2-, за да образуват Н2РО4 -. На противоположната страна на каналикула (в съседство с капиляра), бикарбонатът се образува от карбанхидразната реакция (¹), която заедно с натриевия катион (Na + котранспорт) навлиза в кръвната плазма (фиг. 2).
Ако активността на карбоанхидразата се инхибира, бъбреците губят способността си да секретират киселина.
Фигура: 2. Механизмът на реабсорбция и секреция на йони в клетката на бъбречния канал
Най-важният механизъм, допринасящ за запазването на натрия в организма, е образуването на амоняк в бъбреците. NH3 се използва вместо други катиони за неутрализиране на кисели еквиваленти на урината. Източникът на амоняк в бъбреците са процесите на дезаминиране на глутамин и окислително дезаминиране на аминокиселини, предимно глутаминови.
Глутаминът е амид на глутаминова киселина, образуван, когато NH3 се добавя към него от ензима глутамин синтаза или се синтезира в реакции на трансаминиране. В бъбреците амидната група на глутамин се отделя хидролитично от глутамин от ензима глутаминаза I. В този случай се образува свободен амоняк:
Глутаминаза I
Глутамин Глутаминова киселина + NH3
Глутамат дехидрогеназа
Амонякът лесно може да се дифузира в бъбречните каналчета и там е лесно да се прикрепят протони, за да се образува амониев йон: NH3 + H + ↔ NH4 +