Фізіологія рН, дихання, нирки, печінка
Внесок дихання, функції нирок та печінки до рН-гомеостазу
20 мМ/д), сечовина виводиться нирками, глутамін може стати бікарбонатом (який реабсорбується) та амонієм (який потрапляє в сечу). Механізм амонію метаболічно регулюється: Глютамін розщеплюється в проксимальних канальцях до α-кетоглутарата - утворюються і виділяються дві молекули амонію. Амоній можна лише важко втягнути з просвіту трубки в проксимальну трубчасту клітину.
Висхідна ніжка петлі Генле поглинає амоній, який потім потрапляє в інтерстицій ниркового мозку. Частина рециркулює в нирковій тканині; частина підбирається і детоксикується в печінці; частина його виводиться із сечею (
40 мМ/д).
Виведення азоту (
6-12 г/день, або приблизно 100 мг/кг/день), відбувається переважно через сечовину (12-25 г/день; молярна маса 60, з них азоту: 28). При безбілковій дієті виведення азоту за кілька днів падає до менш ніж половини початкової величини (
Залежно від кислотно-основного стану організму нирки змінюють виведення Н +: при ацидозі більше, а при алкалозі менше іонів водню виводиться з організму за допомогою сечі.
Обмін на натрій: Коли клітинний рН падає, трубчасті клітини виділяють Н + проти Na + на просвіті мембрани (проксимальні канальці, дистальні канальці, збірні трубки) - особливо якщо метаболізм кислий. Бікарбонат використовується в просвіті, небікарбонатні буфери, такі як фосфат, допомагають виробляти CO2. Це знову дифундує в трубчасту клітину і знову утворює H + і HCO3 - .
Конверсія CO2 H2CO3 прискорюється за рахунок карбоангідрази, інгібітор карбоангідрази має сповільнюючий ефект на весь процес і пригнічує всмоктування натрію. Іони водню в свою чергу виводяться, іони бікарбонату передаються в кров як буфер. Основна частина секреції Н + використовується для реабсорбції бікарбонату .
В кінці проксимального канальця значення рН канальцевої рідини може бути нижче 7,0, кінцева сеча може досягати рН приблизно 4,4, що відповідає тисячі разів концентрації іонів водню (7,4 - 4,4 = 3,0; 3 - десятичний логарифм 1000).
Іони водню можуть виділятися у вигляді іонів амонію: див. Нижче. Ацидоз компенсується нирками шляхом виведення кислих валентностей, а це означає, що виведення бікарбонату зменшується (використовується для буферизації, утворюється СО2, який легко видихається у разі порушення дихання) та виведенням "замаскованих іонів водню" в Форма H 2 PO 4 - (секреція фосфату відбувається без енергопостачання) і NH 4 + збільшується (остання із затримкою 1-2 дні):
У разі алкалозу, навпаки, зменшується виведення фосфату та (з деякою затримкою) виведення амонію, а у випадку недихальних розладів також зменшується видих СО2.
Клітини стінки, що спеціалізуються на обміні рН, знаходяться в дистальній канальцевій системі та в збірних протоках нирки:
0,1-0,2%) іонів водню виводиться вільно, основна частина - H2PO4 - .
Молекули, що містять азот, фосфор або сірку, виводяться як через нирки, так і через кишечник:
30 мМ/д від (це відповідає
0,2% респіраторної віддаленої валентності кислоти).
Близько 40 мМ кислотних валентностей виводиться у вигляді амонію на добу. ("Амонійний механізм" описаний нижче.)
Реабсорбція відбувається до
80% у проксимальних канальцях у вигляді вуглекислого газу (через «механізм CO2-бікарбонату», оскільки бікарбонат не може проникати через просвітні трубчасті мембрани: CO 2 + H2O H2CO3 H + + HCO3 -). Ступінь реабсорбції залежить від pC O2 та рН сечі:
Високий pCO2 в канальцях збільшує градієнт і сприяє повторному поглинанню;
Якщо рН сечі нижче 6,5, бікарбонат більше не виводиться (це означає, що виведення кислоти відповідає сумі виведеної титрується кислоти плюс NH4 +).
15-20 моль CO 2/д) - на сьогоднішній день найважливіший орган виведення кислоти (він виводить з організму приблизно в 250 разів більше кислотних валентностей, ніж нирки із швидкістю виведення кислоти
0,07 М/д); ниркова екскреція "нелетких" кислотних валентностей, однак, не може бути прийнята будь-яким іншим органом.
У випадку гіпервентиляції все навпаки, виникає гіпокапнія (артеріальна рС O2
Центральні хеморецептори активуються збільшенням артеріального pC O2 та зниженням рН у крові та лікворі, периферичні хеморецептори - зменшенням артеріального p O2 (гломера каротика та аорта, афферентність через IX та X черепно-мозкові нерви).
Детальніше див. Там
Респіраторний ацидоз стимулює виведення Н + нирками - виведення амонію виробляє більше бікарбонату (метаболічна компенсація); при алкалозі дихання все навпаки.
450 мМ/д),
Аспартат (
450 мМ/д),
Глутамат (
20 мМ/д).
Дезамінування аспартату в печінці призводить до утворення NH3 та сечовини (
Амонійний механізм. Виведення іонів амонію особливо важливо, оскільки воно регулюється метаболічно. Глютамін потрапляє до нирок через кров, всмоктується в проксимальних канальцях через Naтранспорт (антипортер) і розщеплюється на глутамат та аміак (NH3) за допомогою глутамінази.
Аміак розчинний у ліпідах та електронейтральний і, таким чином, пасивно мігрує з трубчастої клітини в просвіт трубки (NH3 - трубчастий).
Н + є електрогенним і секретується через Na +/H + антипорт в залежності від АТФ.
Потрапляючи в просвіт канальців, Н + і NH3 об'єднуються, утворюючи NH4 +; позитивно заряджені іони амонію можуть ускладнитися лише в проксимальній трубчастій клітині, тому вони залишаються в просвіті.
Значення рК цієї системи становить 9,0 - при рН 7,4 більшість (97,5%) доступні як NH4 +, лише 2,5% як NH3. Якщо значення рН падає, цей дисбаланс збільшується (при рН 5,0 це більше 100: 1 для NH4 +).
| > 30% протонів виводиться через NH4 +. |
Тільки висхідна кінцівка петлі Генле поглинає амоній (котранспорт з натрієм і хлоридом) і знову "виділяє" його у вигляді аміаку через базолатеральну мембрану в інтерстицій ниркового мозку. Це призводить до накопичення NH4 +. Частина рециркулює в нирковій тканині; частина реабсорбується в кров і детоксикується печінкою; частина його виводиться із сечею (
85%) для виведення азоту (
900 мМ азоту/добу). При безбілковій дієті азоту значно менше, азот виводиться тоді на третину (від
Від 120 мг/кг/день до приблизно 40 мг/кг/день, що означає зменшення, наприклад, від 10 г/день до 3 г/день для людини з вагою 80 кг.
Синтез сечовини (
450 мМ/д) споживає як H +, так і HCO3 -; це трапляється в перипортальній ділянці частки печінки.
Виведення сечовини не є безпосередньо pH-ефективним. Якщо рН крові підвищується (алкалоз), проте виведення азоту сечовиною змушується (і менше N виводиться через амоній). При ацидозі все навпаки; екскреція іонів амонію збільшується (NH3 є слабкою основою; значення рК системи NH3/NH4 + становить 9,2, тому при рН 7,2 NH4 + перевищує NH3 в 100 разів).
Вимоги кислотно-лужного балансу враховуються через систему глутамін-глутамат, в якій задіяні тканини печінки та нирок:
При ацидозі глутамат все частіше використовується для зв'язування амонію; виробляється глутамін (поблизу центральної вени, тобто менш оксигенованої області ацинарних речовин). У разі алкалозу, проте, утворення сечовини збільшується.