А - схема мочеобразующей системы почки. Б - схема сосудистой системы почки

Каждая из двух почек получает артериальную кровь через артерию почек (A. renalis), которая через междолевые артерии (Aa. interlobares) попадает в дуговые артерии (Aa. arcuatae). От них вертикально ответвляются в направлении поверхности почек междольковые артерии (Aa. interlobulares), от которых при прохождения через корковое вещество отходят приносящие артериолы. Приносящая артериола (Vas afferens) разветвляется в клубочке на клубочковые капилляры (первая капиллярная сеть), которые выглядят как висящие на веточках яблоки. В отличие от кровоснабжения в других органах, капилляры клубочков не сразу переходят в венулы: клубочковые капилляры снова собираются вместе в выносящую артериолу (Vas efferens). Выносящие артериолы клубочков, расположенных в поверхностных и средних слоях коркового вещества, снова разветвляются на околоканальцевые капилляры. Они контактируют прежде всего с клетками дистальных канальцев, расположенных в корковом веществе почек (вторая капиллярная сеть). Кровоснабжение мозгового вещества почки осуществляется не с помощью артерий, а с помощью выносящих артериол, выходящих из так называемых юкстамедулярных клубочков.

Строение нефрона

Почечная доля состоит из большого числа структурных единиц - нефронов.

Различают два типа нефронов - кортикальные (корковые) нефроны (~85%) и юкстамедулярные нефроны (~15%). Почечное тельце кортикального нефрона расположено в наружной части коркового вещества (внешняя кора) почки. Петля Генле (старая номенклатура, которую в редких случаях мы применяем для простоты изложения) у большинства кортикальных нефронов имеет небольшую длину и располагается в пределах внешнего мозгового вещества почки. Почечное тельце юкстамедулярного нефрона расположено в юкстамедулярной коре, около границы коры почки с мозговым веществом. Большинство юкстамедулярных нефронов имеют длинную петлю Генле. Их петля Генле проникает глубоко в мозговое вещество и иногда достигает верхушек пирамид.

Одна почка содержит около 1 млн клубочков, которые расположены большей частью в поверхностных слоях коркового вещества (клубочки поверхностных корковых нефронов), а часть их лежит близко к мозговому веществу (клубочки

юкстамедулярных нефронов). Клубочек вместе с капсулой Боумена с системой канальцев образует структурную и функциональную единицу почки - нефрон. У юкстамедулярных нефронов часть канальца, называемая петлей Генле, глубоко уходит во внутреннее мозговое вещество почки. Дистальный участок канальца вливается через связывающий каналец в собирательный проток.

В каждом нефроне (по новой номенклатуре) ясно различимы следующие отделы рис. 9-3:

(1) капсула клубочка, capsula glomeruli (Bowmom) - боуменова капсула в виде чаши, охватывающей клубочек артериальных капилляров (glomerulus);

(2) проксимальный извитой каналец; (3) проксимальный прямой каналец; (4) нисходящий тонкий сегмент петли (тонкий нисходящий отдел петли Генле); (5) восходящий тонкий сегмент петли (тонкий восходящий отдел петли Генле); (6) дистальный прямой каналец (толстая восходящая часть петли Генле); (7) дистальный извитой каналец; (8) связующий каналец; (9) начальный отдел собирательного протока; (10) корковый собирательный проток; (11) наружный мозговой собирательный проток; (12) внутренний мозговой собирательный проток; (13) проток Беллини.

Рис. 9-3. Микроанатомия почки

Клубочек и околоклубочковый аппарат нефроза

На рис. 9-4 последовательно показано строение нефрона (рис. 9-4 А), дан переход к строению капсулы Боумена (рис. 9-4 Б) и к структуре фильтрационного барьера (рис. 9-4 В).

Клубочковый фильтр состоит из трех слоев: фенестрированного эндотелия капилляров, базальной мембраны и расположенного со стороны нефрона эпителия с подоцитами. Между пальцевидными отростками подоцитов натянуты щелевидные мембраны с порами малого диаметра. В одном клубочке через этот фильтр фильтруется около 70 мкл в день, а в двух почках вместе взятых - 180 л в день (GFR).

Юкстагломерулярный, или околоклубочковый, аппарат является совокупностью клеток почки, регулирующей функции отдельного нефрона. Назван юкстагломерулярный аппарат так потому, что расположен вблизи клубочка, образуя треугольник: с двух сторон окружен афферентной и выходящей эфферентной артериолами, а с третьей - стенкой дистального извитого канальца. Такое расположение обеспечивает выполнение ключевых функций - регуляции потока почечной крови и уровня клубочковой фильтрации. Юкстагломерулярный аппарат (JGA) состоит из

трех основных частей - macula densa (плотное пятно) - область плотно упакованных призматических эпителиальных клеток дистального извитого канальца нефрона в области, прилегающей к почечному тельцу, юкстагломерулярных и юкставаскулярных клеток.

Клетки macula densa чувствительны к ионному составу, а также к количеству воды в моче, вызывая синтез ренина остальными клетками юкстагломерулярного аппарата.

Юкстагломерулярные клетки (или, иначе, гранулярные клетки, расположенные в стенке приносящей артериолы, содержащие ренин. Ренин - неотъемлемая часть ренин-ангиотензинальдостероновой системы, регулирующей давление крови.

Юкставаскулярные клетки, или клетки Гурмагтига, - это клетки почки, расположенные между macula densa и приносящей артериолой. Эти клетки относятся к специализированным мезангиальным. Они имеют длинные отростки, контактирующие с остальными клетками. Юкставаскулярные клетки вырабатывают фермент ангиотензиназу, обусловливающий инактивацию ангиотензина, следовательно, является антагонистом деятельности ренин-ангиотензинового аппарата и способны вырабатывать ренин.

Рис. 9-4. Клубочковый фильтр и юкстагломерулярный аппарат

Канальцевый аппарат нефрона

Канальцы и собирательная трубочка выстланы клетками эпителия, в мембраны которых и со стороны просвета канальца (апикальная или люминальная мембрана), и со стороны интерстициального пространства и капилляров (базолатеральная мембрана) асимметрично встроены белковые структуры (насосы, переносчики и ионные каналы), обеспечивающие перенос веществ через мембраны путем активного (первичного и вторичного) транспорта, облегченной и простой диффузии. Это делает возможным направленный транспорт тех или иных соединений.

Проксимальный извитой каналец. Стенка проксимального извитого канальца (сегмент S₁), выстлана высокими сцепленными друг с другом эпителиальными клетками, которые со стороны просвета канальца несут на себе щеточную каемку и на базальной мембране имеют глубокие складки (базальный лабиринт), что совместно увеличивает поверхность в 30-60 раз. Это свидетельствует о количественно высоких транспортных задачах проксимального канальца. Прилежащие к базальным складкам митохондрии обеспечивают работу Na⁺/К⁺-АТФазы базолатеральной мембраны АТФ. Кроме того клетки эпителия имеют контакты типа tight junction и через эти плотные контакты между эпителиальными клетками (межклеточно) переносятся сравнительно большие количества растворенных веществ.

Высокая проницаемость проксимального канальца для воды лишь в некоторой мере объясняется «протеканием» его плотных контактов. Важнее то, что как в апикальную клеточную мембрану (со стороны просвета канальца), так и в базолатеральную мембрану (со стороны интерстициума) встроены водные каналы (AQP 1, аквапорин 1).

В целом, после многочисленных поворотов извитой части в корковом веществе почки проксимальный каналец спускается своей прямой частью во внешние слои мозгового вещества почки. Размер клеток, плотность и высота щеточной каемки, глубина базолатеральных складок, а также плотность митохондрий уменьшаются по ходу проксимального канальца, что отражает снижение количества транспортируемых веществ (путем реабсорбции)

в нижележащих отделах проксимального канальца. Различают (нечетко разделенные) сегменты S₁ (или P₁; большая часть извитого канальца) и S₂, а также лежащий исключительно в мозговом веществе почки сегмент S₃ (каналец - см. ниже).

Проксимальный прямой каналец. Стенка проксимального прямого канальца (сегмент S₃), выслана эпителиальными клетками, но их характерные черты (описанные выше) уже не так сильно выражены. Однако прилежащие к базальным складкам митохондрии обеспечивают Na⁺/К+-АТФазу базолатеральной мембраны АТФ. Кроме того, эти клетки также имеют контакты типа tight junction и через эти плотные контакты между ними (межклеточно) переносятся растворенные вещества.

Нисходящий тонкий сегмент петли (тонкий нисходящий отдел петли Генле). Клетки эпителия нисходящего тонкого сегмента лишены щеточной каемки, бедны митохондриями и обладают низким уровнем метаболической активности.

Восходящий тонкий сегмент петли (тонкий восходящий отдел петли Генле). Клетки эпителия восходящего тонкого сегмента аналогичны предыдущим, однако более уплощены. Они также лишены щеточной каемки, бедны митохондриями и обладают низким уровнем метаболической активности.

Дистальный прямой каналец (толстая восходящая часть петли Генле). Клетки эпителия этого отдела нефрона - крупные клетки, обладающие высокой метаболической активностью и способностью к активной реабсорбции.

Дистальный извитой каналец. Эпителиальные клетки этого отдела нефрона похожи на клетки дистального прямого канальца, но основное отличие связано с тем, что в дистальном извитом канальце представлено два типа клеток, которые различаются по структуре и функциям - это главные и вставочные клетки. Эти два типа клеток реабсорбируют и секретируют разные вещества.

Эпителиальные клетки связующего канальца, начального отдела собирательного протока, коркового собирательного протока, наружного мозгового собирательного протока и внутреннего мозгового собирательного протока имеют практически кубическую форму с гладкой поверхностью и содержат небольшое количество митохондрий. Они выполняют разные функции.

Рис. 9-5. Строение трубочек по длине нефрона

Определение фильтрационной способности почек

Скорость клубочковой фильтрации, равная 120 мл/мин, является важнейшей константой организма. Фильтрация загружает работой весь нефрон. Любые изменения фильтрации приведут к изменению работы всех отделов нефрона. Скорость фильтрации оценивают по клиренсу. Клиренс вещества - скорость, с которой объем плазмы полностью очищается от данного вещества почками в единицу времени.

Высокая скорость клубочковой фильтрации (т.е. объем фильтрата, образующийся в единицу времени; GFR: glomerular filtration rate) является решающей для нормальной функции почек. Обычно GFR составляет 85-135 мл/мин на каждые 1,73 м² поверхности тела. Многие заболевания почек опасны из-за того, что они приводят к значительному снижению величины GFR. Поэтому измерение GFR становится главной задачей, когда необходимо оценить работу почек. Как же можно измерить у пациентов скорость протекающей внутрипочечной фильтрации?

В соответствии с правилом, введенным в обиход А. Фиком, с помощью растворенного в плазме крови вещества-индикатора, концентрация которого измеряется на входе (артерия) и на выходе (вена) любого органа, можно рассчитать объемную скорость плазматока через данный орган. Существуют три способа, с помощью которых может быть увеличено количество определенного вещества в просвете нефрона - это фильтрация, секреция и метаболический синтез. Также существует три возможности снижения количества вещества в просвете нефрона: реабсорбция, экскреция и метаболическое расщепление. Если в крови циркулирует вещество, например полисахарид инулин, который свободно фильтруется, не реабсорбируется, не секретируется, не синтезируется и не расщепляется в просвете нефрона, то он может попасть в просвет почечных канальцев лишь в результате фильтрации и может быть выведен из организма только с мочой. В результате, справедливо утверждение: профильтрованное количество инулина / время = выведенное с мочой количество инулина / время (1).

Так как (количество вещества в растворе / время) = (объем раствора / время), то концентрация вещества, а кроме того концентрация свободно фильтруемого вещества, такого как инулин, в плазме крови и фильтрате практически равны (P_in [г/л]), уравнение (1) может быть записано в следующем виде:

где GFR измеряется в мл/мин, V_u - скорость образования мочи (мл/мин) и U_in - концентрация инулина в конечной моче (г/л). На практике инулин вводится в организм, а затем измеряется его концентрация (например, фотометрически) в плазме крови и моче. Для определения V_u сначала опорожняется мочевой пузырь (эта моча не берется в расчет: объем = 0; время = 0), после чего собирается моча в течение длительного (12-24 ч) периода времени. Разделив собранное количество мочи на время, прошедшее с момента первичного опорожнения мочевого пузыря, получают V_u. С помощью правила Фика можно напрямую рассчитать величину GFR, используя преобразованное уравнение (2):

где GFR - скорость клубочковой фильтрации, V_u - скорость образования мочи (мл/мин), U_in - концентрация инулина в конечной моче (г/л), P_in - концентрация инулина в плазме крови (г/л).

Правая часть уравнения (3) называется клиренсом, и, таким образом: клиренс инулина (C_in) = GFR. Поскольку инфузия инулина является трудоемким методом, клиренс инулина определяется лишь в исключительных случаях. Проще проводить измерение GFR с помощью индикатора, который обычно находится в плазме крови, - креатинина. Он образуется из фосфокреатина в процессе обмена веществ в мышцах. Эндогенный креатинин не столь строго как инулин соответствует вышеназванным критериям (в том числе отсутствию секреции), но при этом определение клиренса эндогенного креатина вполне достаточно для рутинной проверки фильтрационной способности почек.

Для расчетов можно также использовать метод баланса массы (рис. 9-6). Поскольку вход вещества Х равен выходу Х,

где P_X,a и P_X,v - концентрация вещества Х в плазме почечной артерии и почечной вены соответственно. RPF_a и RPF_v - скорость артериального и венозного тока плазмы в почке. U_x - концентрация вещества Х в моче.

На основании этого рассчитывается классическое уравнение клиренса:

Рис. 9-6. Клиренс

Фильтрационный барьер нефрона

Эндотелий капилляров, базальная мембрана и отростки подоцитов образуют фильтр. В узком смысле понятие клубочек охватывает лишь сеть капилляров между приносящей и выносящей артериолами. Вместе с боуменовой капсулой он образует почечное тельце (рис. 9-7 А) диаметром 0,2 мм. На рис. 9-7 А структура клубочка схематично показана на срезе. Приток крови к капиллярным петлям (подключенным параллельно) обеспечивается за счет приносящей артериолы, а отток - выносящей артериолы. Между входящей в клубочек приносящей артериолой и выходящей из него выносящей артериолой лежат клетки мезангиума, к которым прижимается область Macula densa дистального канальца этого же нефрона. Капиллярное переплетение вдается во внутреннее пространство боуменовой капсулы, проксимальный каналец начинается на противоположной стороне боуменовой капсулы. Пространство боуменовой капсулы отделяется от просвета капилляра трехслойным фильтрационным барьером (рис. 9-7 Б). Его образуют: эндотелий капилляров клубочков, целостность которого прерывается порами с диаметром в 50-100 нм; трехслойная базальная мембрана, в которой в качестве фильтра служит сеть из коллагена IV, ламинина и нидогена, в которую встроены отрицательно заряженые глюкозаминогликаны (анионный барьер), и наконец, «висцеральный» листок эпителия боуменовой капсулы.

Висцеральный листок в разрезе прерывист, так как отростки эпителиальных клеток (подоцитов) переплетаются друг с другом, при этом между отростками остаются свободные щели. При более сильном увеличении можно увидеть, что эти щели перекрыты щелевидной мембраной и имеют отверстия величиной лишь около 4x14 нм. Щелевидная мембрана содержит важный для проницаемости фильтра протеин, нефрин, который заякорен через другой протеин, CD2AP, на соседних отростках подоцитов. Торчащие с обеих сторон в щель молекулы нефрина скрепляются друг с другом на подобии застежки молнии и оставляют между собой свободными щелевые поры, которые едва пропускают молекулы альбумина.

Клетки крови задерживаются уже первым слоем фильтра - эндотелием. Это справедливо и для больших белковых молекул, поскольку in vivo поры эндотелия вероятно покрыты отрицательно заряженным слоем белков. Способность к фильтрации макромолекул (молекулярная масса которых

около 10 000-70 000 Da) через следующие два слоя определяются не только шириной пор компонентов фильтра, но также и электрическим зарядом структур поверхностей фильтра.

Очищение фильтра обеспечивается клетками мезангиума и подоцитами клубочка, которые способны удалять высокомолекулярные отложения за счет фагоцитоза и последующего переваривания в лизосомах. При патологии масса отложений возрастает (например, комплексов антиген-антитело) клетки мезангиума начинают усиленно делиться. Это приводит к тому, что из-за ограниченного пространства капилляры сжимаются и количество фильтрата снижается.

В клубочке образуется ультрафильтрат, который наряду с водой содержит только небольшие молекулы. Свободно фильтруются лишь молекулы малого размера, радиус которых меньше 1,6-1,8 нм. Это соответствует молекулярной массе 6 000- 15 000 Da. Инулин, который используется для определения клиренса, имеет молекулярную массу около 5 000 Da и относится к данной группе. Для глобулинов радиусом >4,4 нм (> 80 kDa) фильтр обычно непроницаем, тоже самое справедливо и для эритроцитов, обладающих еще большими размерами. Вещества, радиусы молекул которых находятся в этих границах, фильтруются лишь частично: миоглобин (17 000 Da) на 75% и альбумин (69 000 Da) лишь на 0,03%. Плохо фильтруются также низкомолекулярные вещества, связанные с белками плазмы крови. Ca²⁺, например, фильтруется лишь на 60% вследствие того, что около 40% Ca²⁺ связывано с белками плазмы крови. Многие медикаменты, например большинство сульфаниламидов или сердечный гликозид дигитоксин, еще в большей степени связаны с белками плазмы крови, поэтому они крайне медленно выводятся почками.

Проницаемость фильтра для макромолекул с радиусом <4,4 нм зависит от заряда молекулы (рис. 9-7 Б). Причиной тому является отрицательный заряд структур поверхностей фильтра, за который ответственны анионные глико(сиало)- протеины. Они расположены на структурах базальной мембраны (как со стороны капилляра, так и со стороны боуменовой капсулы), а кроме того на поверхности внешней мембраны отростков подоцитов. Этот факт важен с точки зрения патофизиологии, поскольку уменьшение заряда структуры поверхностей фильтра резко повышает фильтрацию альбумина (рис. 9-7 В), что приводит к потерям большого количества этого белка плазмы крови с мочой - альбуминурия.

Рис. 9-7. Макро- и микроструктура фильтра капсулы Боумена (А). Зависимость проницаемости фильтра от заряда молекулы (Б, В)

Движущая сила фильтрации в нефроне

Эффективное фильтрационное давление является движущей силой фильтрации, причем давление крови в клубочковых капиллярах является его значительной составной частью. Процесс фильтрации сам по себе хотя и является пассивным процессом, однако для поддержания градиента давления должна постоянно затрачиваться энергия. Это происходит вдали от почек: в сердце, где АТФ потребляется для сокращения желудочка сердца, обеспечивающего давление крови.

По пути к капиллярам клубочков давление крови падает до уровеня 48 мм рт.ст. (Р_кап; рис. 9-8 А). Однако оно не может быть полностью использовано для фильтрации, поскольку ему противодействуют два других давления. С одной стороны - это давление в боуменовой капсуле (Р_Боум) величиной около 13 мм рт.ст. Вычитание Р_Боум из Р_кап дает гидравлическую разницу давлений (Δ Ρ) величиной 35 мм рт.ст. С другой стороны, белки плазмы практически не проходят через фильтр, что обуславливает коллоидоосмотическое (онкотическое) давление крови (π_кап), которое действует против ΔΡ. В плазме π_кап составляет в среднем примерно 25 мм рт.ст. (Онкотическое давление в фильтрате не принимается в расчет, поскольку он практически не содержит макромолекул, отсюда и происходит название «ультрафильтрат»). Итак, эффективное фильтрационное давление (Р_эфф) рассчитывается следующим образом:

Это значение, измеренное у крысы (у человека оно не должно сильно отличаться), превалирует на приносящем конце клубочкового капилляра. По ходу капилляра значительно изменяется не

Р_кап, а π_кап. Это связано с тем, что во время про-

хождения по капилляру из плазмы в процессе фильтрации постоянно удаляется вода. В результате π_кап возрастает нелинейно и достигает в капилляре при 20%-м удалении воды (фильтрационная фракция) значений около 35 мм рт.ст. Р _эфф снижается до 0 (рис. 9-8 А), и фильтрация прекращается. Если эта точка достигается еще до конца капилляра клубочка, то данное фильтрационное равновесие ограничивает фильтрацию (рис. 9-8 Б). Если же в этом случае увеличивается почечный кровоток, то место фильтрационного равновесия сдвигается в конец капилляра, так что используется большая фильтрационная поверхность. Это может быть причиной зависимости GFR от почечного кровотока.

Итак, для нормальной GFR необходимы не только нормально функционирующие клубочки (поверхность фильтра, гидравлическая прницаемость, количество), но также:

- нормальное капиллярное давления Р_кап;

- нормальный состав белков и их концентрация и, тем самым, нормальное онкотическое давление плазмы (π_капк);

- нормальное давление в пространстве боуменовой капсулы (Р_Боум).

Поэтому изменения в GFR могут быть вызваны колебаниями трех вышеназванных давлений. Так GFR снижается, например, при падении среднего системного давления крови ниже 75 мм рт.ст., при шоке (снижается Р_кап), при патологически повышенной концентрации белков в плазме (множественная миелома; повышается π_кап), или когда препятствие в мочевыводящих путях (опухоль или почечный камень) затрудняет отток мочи (повышается Р_Боум). Наоборот, GFR повышается, когда поднимается Р_кап (например, при гипертонии со значениями давления крови за пределами ауторегуляторной области), или когда снижается π_кап (при гипоальбуминемии в результате недоедания).

Рис. 9-8. Эффективное фильтрационное давление (Р_эфф). Р_эфф - движущая сила фильтрации.

равно давлению в капиллярах минус онкотическое давление в плазме π_кап) и давление в Боуменовой капсуле (P_Боум). Поскольку отток воды из плазмы (фильтрационная фракция - 0,2=20%) увеличивает концентрацию белков в плазме и повышает тем самым по ходу капилляров, уменьшается и даже может достичь нулевого значения (фильтрационное равновесие; А). Произведение среднего эффективного фильтрационного давления проницаемости фильтра для воды и его поверхности (два последних множителя вместе дают Kf) соответствует скорости клубочковой фильтрации одного клубочка (Б). Если фильтрационное равновесие сдвигается в конец капилляра, как это происходит в случае усиления почечного кровотока, то может быть использована большая поверхность фильтра, и GFR возрастает

Механизмы реабсорбции Na+ и Cl^-

Проксимальные канальцы могут реабсорбировать ионы, например, Na⁺ и Cl^- двумя путями - через клетку (трансклеточным: transcellular) и межклеточным (параклеточным: paracellular) способом, как это показано в виде принципиальной схемы путей на рис. 9-9 А. При трансклеточном пути Na⁺ и Cl^- последовательно пресекают апикальную и базолатеральную мембраны до поступления в кровь. При параклеточном пути эти ионы двигаются полностью внеклеточным путем через tight junction между соседними клетками.

При трансклеточном пути скорость транспорта зависит от электрохимического градиента, наличия ионных каналов и транспортеров на апикальной и базолатеральной мембране. При параклеточном пути трансэпителиальные электрохимические движущие силы и проницаемость tight junctions определяет движение ионов.

Основной механизм трансклеточной реабсорбции Na⁺ одинаков во всех сегментах нефрона и представляет собой различные варианты классического эпителиального транспорта в условиях модели, включающей две мембраны (рис. 9-9 Б). Первая ступень в этой модели - пассивный вход Na+ в клетку через апикальную мембрану. Поскольку внутриклеточная концентрация Na⁺ мала и потенциал клетки негативный по сравнению с канальцем, электрохимический градиент благосклонен для пассивного входа Na⁺ через апикальную мембрану. Однако различные сегменты канальцев используют различные механизмы для пассивного входа Na⁺ через апикальную мембрану.

Вторая ступень в этой модели трансклеточной реабсорбции - активное «выталкивание» Na⁺ из клетки через базолатеральную мембрану. Na⁺/К⁺-АТФаза, расположенная на базолатеральной мембране (первично-активный транспорт), играет основную роль в этом процессе.

Рис. 9-9. Трансклеточные и межклеточные пути реабсорбции на примере Na⁺ и Cl^-

Реабсорбция Na+ в различных частях нефрона

В проксимальном извитом канальце (рис. 9-10 А) Na+ переходит из просвета канальца в клетки по его электрохимическому градиенту с помощью белков-переносчиков, которые одновременно переносят в клетки глюкозу (рис. 9-10 А), а также аминокислоты, фосфат и т.д. (котранспорт). Кроме того, в процессах переноса Na⁺ в клетки участвует также Na⁺-Н⁺-переносчик (антипорт), работа которого способствует в данном случае реабсорбции профильтрованного бикарбоната (рис. 9-10 А). Большинство переносчиков (котранспорт) электрогенны, поэтому развивается трансэпителиальный потенциал более отрицательный в просвете канальца. Благодаря ему в нижележащих сегментах канальца межклеточно реабсорбируются ионы Cl^-. В результате реабсорбции любого вещества устанавливается осмотическая разница между просветом канальца и интерстициальной жидкости, осмотическое давление которой увеличивается, что ведет к оттоку воды из просвета канальца по осмотическому градиенту. Вода увлекает за собой растворенные в ней вещества (перенос вместе с растворителем или solvent drag), что является еще одной формой пассивного транспорта веществ.

В целом реабсорбция Na⁺ в проксимальном извитом канальце может осуществляться (1) посредством (электронейтрального) Na⁺-H+-переносчика (антипорт), таким образом на каждый реабсорбируемый ион Na⁺ в просвет канальца выделяется в результате вторичного активного транспорта ион Н⁺, который в этом отделе участвует в сложном механизме реабсорбции бикарбоната HCO₃^-; (2) посредством целого ряда переносчиков Na+, которые помимо Na⁺ присоединяют и переносят в клетку в результате вторично-активного транспорта D-глюкозу, нейтральные или кислые аминокислоты, фосфат, сульфат, галактозу, витамин С, лактат, ацетат, цитрат, ацетоацетат, сукцинат или другие вещества (котранспорт). В этом случае Na⁺ движется в клетку по электрохимическому градиенту, а названные вещества идут против их электрохимических градиентов.

Проникновение Na⁺ в клетку при этом является процессом пассивным. Энергия высокого электрохимического градиента Na⁺, созданного Na⁺/К⁺-АТФазой, используется также для того, чтобы названные в пункте (1) ионы Н⁺ в результате вторичного активного транспорта были секретированы в просвет канальца в обмен на ионы Na⁺ (антипорт) и названные в пункте (2) вещества

реабсорбировались в результате вторичного активного транспорта, обусловленного работой белковпереносчиков, связывающихся одновременно с Na⁺ и этими веществами (котранспорт). Некоторые белки-переносчики могут связывать более одного иона Na⁺ и одновременно несколько других, переносимых веществ. В результате увеличивается движущая сила транспорта для веществ, переносимых с помощью вторичного активного транспорта: в случает двух ионов Na⁺ - в 2 раза (котранспорт).

В дистальном прямом канальце (толстой восходящей части петли Генле) процесс реабсорбции осуществляется с помощью белка-переносчика (вторичный активный транспорт, котранспорт), расположенного на апикальной мембране клеток эпителия. Он переносит одновременно 1Na+, 1К+ и 2Cl^-, при этом движущей силой является градиент Na⁺ опять создаваемый Na⁺/К⁺-АТФазой, расположенной на базолатеральной мембране (первично-активный транспорт, рис. 9-10 Б). Через каналы на люминальной мембране К⁺ диффундирует обратно в просвет канальца (процесс рециркуляции). Диффузия К⁺ из клетки приводит к гиперполяризации люминальной мембраны. Кроме того, наличие ионов К⁺ в просвете канальца устанавливает трансэпителиальный потенциал, при котором жидкость в просвете канальца по отношению к интерстициальной жидкости заряжена положительно. Под влиянием этого трансэпителиального потенциала Na⁺ (и ряд других катионов) может быть реабсорбирован пассивно через проницаемые для катионов плотные контакты.

В дистальном извитом канальце реабсорбция Na⁺ продолжается вместе с Cl^- (рис. 9-10 В). Оба этих иона из просвета канальца попадает в клетки дистального извитого канальца посредством механизма вторичного активного транспорта, обуславливающий одновременный перенос Na⁺ и Cl^- (котранспорт; белок-переносчик: TSC). NaCl входит в клетку через апикальную мембрану посредством локализованного на люминальной мембране переносчика Na⁺ и Cl^- (котранспорт), при этом Na⁺/К⁺-АТФаза на базолатеральной мембране активно выводит Na⁺ из клетки, поддерживая электрохимический градиент, обеспечивающий вход Na⁺ через люминальную мембрану. Работа этого электронейтрального Na⁺-Cl^--переносчика стимулируется альдостероном, и тормозится диуретиком тиацидом. Поэтому он был назван TSC (thiazid-sensitive co-transporter). Cl^- выходит из клетки через Cl^--каналы (тип CLC-Kb).

В корковом собирательном протоке (рис. 9-10 Г) в главные клетки Na+ попадает через Na⁺-каналы.

Рис. 9-10. Клеточные модели реабсорбции Na⁺ в различных участках нефрона.