1. Вход Na⁺ через натриевые каналы
2. Транспорт глюкозы и аминокислот
3. Секреция и абсорбция ионов Cl^- посредством Na⁺, К⁺, 2Cl^--симпорта
4. Секреция K⁺ во внутреннем ухе
5. Абсорбция и секреция HCO₃^-
6. Секреция внутриглазной жидкости
7. Коротко
8. Список использованной литературы

а) Вход Na⁺ через натриевые каналы. Электрогенный вход Na⁺ и выход К⁺ осуществляется через каналы, встроенные в апикальную мембрану клеток дистальных сегментов эпителия.

1. Na⁺/К⁺-АТФаза всегда находится в базолатеральной мембране. Для клеток большинства эпителиальных тканей характерно определенное расположение транспортеров: Na⁺/К⁺-АТФаза локализуется базолатерально, а другие транспортеры распределены в доменах плазматической мембраны асимметрично. Далее будет рассмотрено типичное местонахождение переносчиков.

2. Проникновение Na⁺ в клетки эпителия дистальных сегментов трубкообразных органов. В клетки эпителия кишечника, почечных канальцев, потовых и слюнных желез Na⁺ входит через эпителиальные Иа+-каналы (ЕХаС) апикальной мембраны (рис. 1А). Их избирательный блокатор — диуретик амилорид. В результате входа Иа+ апикальная мембрана деполяризуется.

Поскольку мембранный потенциал базолатерального домена не изменился, возникает трансэпителиальная разность потенциалов до -60 мВ, причем отрицательно заряжена поверхность эпителия, обращенная к полости органа. Благодаря этому потенциалу из клеток в полость секретируется K⁺.

3. Реабсорбция Na⁺ из альвеол в ткань легких. Отсутствие жидкости в альвеолах необходимо для осуществления газообмена в легких. При этом важна функция ЕХаС, через которые в интерстициальное пространство уходят наиболее распространенные катионы альвеолярной жидкости. Вслед за ними всасываются Cl^-, другие растворенные вещества и вода.

б) Транспорт глюкозы и аминокислот. Глюкоза и аминокислоты поступают в эпителиальные клетки проксимальных сегментов с помощью симпортеров апикальной мембраны.

1. Всасывание питательных веществ в виде мономеров. Углеводы всасываются в виде моносахаридов, белки — преимущественно в виде аминокислот или олигопептидов. Транспортеры располагаются главным образом в проксимальных сегментах кишечника и почечных канальцев (рис. 1Б).

2. Моносахариды. Для Na⁺ и глюкозы существует два вида переносчиков (см. табл. А1).

- Переносчики типа SGLT2 начального (извитого) проксимального почечного канальца обладают низким сродством к глюкозе (перенос в соотношении 1 : 1).

- Переносчики типа SGLT1 прямого участка проксимального почечного канальца (pars recta) и в тонкой кишке имеют более высокое сродство к глюкозе (перенос в соотношении 2:1) и могут работать при очень низкой ее концентрации в полости органа. Наряду с глюкозой переносчик SGLT1 акцептирует галактозу.

Фруктозу переносит через апикальную мембрану только унипортер GLUT5. Выход глюкозы, фруктозы и галактозы через базолатеральную мембрану осуществляется с помощью другого унипортера, GLUT2.

3. Аминокислоты (AS) поступают в клетку с помощью многочисленных транспортеров, в том числе переносчиков кислых, нейтральных и щелочных AS. В большинстве своем это симпортеры, переносящие AS вместе с Na⁺ (см. табл. А1). В апикальной мембране третично-активные симпортеры поглощают совместно с Н⁺ часть AS в виде ди- или трипептидов (рис. 1В); в клетке пептиды гидролизуются до AS.

в) Секреция и абсорбция ионов Cl^- посредством Na⁺, К⁺, 2Cl^--симпорта. Секреция Cl^- через апикальную мембрану осуществляется благодаря хлорным каналам, а через базолатеральную мембрану — с помощью Na⁺,К⁺,2Cl^--переносчиков; при абсорбции Cl^- соответствующие транспортеры располагаются зеркально.

1. Секреция Cl^-. Секреция Cl^- запускает выход воды и растворенных веществ (рис. 2). Этот фундаментальный механизм секреторного эпителия действует во всех отделах желудочно-кишечного тракта, протоках от ацинусов желез внешней секреции, дыхательных путях и многих других органах (кроме почек).

Через базолатеральную мембрану Cl^- входит в клетку против электрохимического градиента с помощью Na⁺,К⁺,2Cl^--симпортера (NKCC1) в результате вторично-активного транспорта. Сим-портер NKCC1 блокируют диуретики фуросемид и буметанид. В апикальной части Cl- выходит в полость органа через Ch-каналы CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator).

2. Реабсорбция Cl^- осуществляется в утолщенной восходящей части петли Генле. В почках это параклеточный процесс либо частично опосредуемый HCO₃^-/Cl^--антипортером (см. далее). Транспортеры аналогичны тем, которые действуют в секреторной части эпителия, но расположены они зеркально: Na⁺,K⁺,2C1^--переносчики (NKCC2), блокируемые фуросемидом и буметанидом, находятся в апикальной мембране, а Cl^--каналы (CIC-Kb) — в базолатеральной мембране.

P.S. Синдром Бартера:

- Этиология и патогенез. Уже в младенческом возрасте возникают такие симптомы, как гипокалиемия, рвота, полиурия, обезвоживание и нарушение роста, не сопровождающиеся повышением кровяного давления. Причиной заболевания служит мутация гена Nа⁺,K⁺,2Cl^--симпортера (NKCC2) в восходящей утолщенной части петли Генле (синдром Бартера 1-го типа; табл. А1).

Аналогичные симптомы характерны также при нарушении К⁺-канала ROMK1 (синдром Бартера 2-го типа) или хлорного Cl^--канала C1C-Kb (синдром Бартера 3-го типа) (рис. 2Б). Всасывание NaCl может происходить только при условии, что способны функционировать все три транспортера.

- Псевдосиндром Бартера. Мишенью часто используемого диуретика фуросемида служит сим-портер NKCC2. Блокируя NKCC2, фуросемид вызывает усиленное выделение NaC1 и воды через почки. В связи с этим последствия продолжительного приема фуросемида получили название псевдосиндрома Бартера.

P.S. Синдром Гительмана. Симптомокомплекс аналогичен тому, который наблюдается при синдроме Бартера, но в более стертой форме. Те же симптомы несколько ослаблены. В этом случае в дистальном канальце нарушается поступление Na⁺Cl^- через симпортер NCC апикальной мембраны.

г) Секреция K⁺ во внутреннем ухе. Чтобы человек нормально слышал, в эндолимфе его внутреннего уха должна быть высокая концентрация K+; диуретик фуросемид, усиливающий секрецию K+ в дистальной части почечных канальцев, может вызвать временную глухоту.

1. Эпителий сосудистой полоски (stria vascularis). Для преобразования акустических сигналов в нервные импульсы необходимы следующие условия: высокий трансэпителиальный потенциал в перепончатом канале улитки (эндокохлеарный потенциал +80 мВ) и высокая концентрация K+ в эндолимфе (150 ммоль/л). Оба фактора обеспечиваются клетками эпителия сосудистой полоски (рис. 3):

- K⁺-каналы Kir4.1 апикальной мембраны базальных клеток создают высокий эндокохлеарный потенциал;

- маргинальные клетки (составляющие основную часть сосудистой полоски) секретируют K⁺ в эндолимфу с помощью Nа⁺,K⁺,2Cl^--симпортера (NKCC1) базолатеральной мембраны и K⁺-каналов IsK (KCNQ1/KCNE1) апикальной мембраны (рис. 3, справа).

2. Нарушение секреции K⁺. Диуретик фуросемид может ингибировать функцию NKCC1, вследствие чего обратимо нарушается функция среднего уха. Кроме того, важна роль К⁺-каналов KCNQ1/KCNE1 (разд. 2): при врожденном дефекте каналов KCNQ1/KCNE1 (синдром Джервелла—Ланге-Нильсена) наблюдается глухота, часто сопряженная с удлиненным интервалом QT на ЭКГ (синдром удлиненного интервала QT 1).

д) Абсорбция и секреция HCO₃^-. Абсорбция HCO₃^-, секреция HCO₃^-, а также абсорбция Na⁺ и Cl^- осуществляются с помощью различных транспортеров.

В транспорте могут участвовать (рис. 4):

- Na⁺/Н⁺-антипортеры NHE3 или NHE1;

- фермент карбоангидраза (СА);

- HCO₃^-/Cl^--антипортер АЕ2;

- Na⁺ HCO₃^--симпортер NBC1.

В зависимости от присутствия транспортеров возможны следующие процессы.

1. Секреция HCO₃^- осуществляется, в частности, в протоках слюнных желез и поджелудочной железы, а также в печени и париетальных (обкладочных) клетках желудка (рис. 4А). Абсорбция HCO₃^- через базолатеральную мембрану не требует участия HCO₃^--транспортера, поскольку Н+ выводится в межклеточное пространство с помощью Na⁺/H⁺-антипортера (NHE1).

Карбоангидраза катализирует реакцию Н⁺ + HCO₃^- с образованием СО₂ и Н₂О. СО₂ диффундирует через плазматическую мембрану в клетку, где благодаря каталитическому действию внутриклеточной СА вновь образуются Н⁺ и HCO₃^-. И наконец, третично-активный Cl^-/HCO₃^--антипортер (АЕ2) апикальной мембраны выводит бикарбонат в полость органа.

2. Реабсорбция HCO₃^-. Реабсорбция HCO₃^- и секреция Н⁺ свойственны клеткам проксимальных почечных канальцев и париетальных (обкладочных) клеток желудка (рис. 4Б), причем в желудке секреция Н⁺ выполняет важную функцию. В эпителиальных клетках, секретирующих HCO₃^-, два переносчика расположены зеркально по отношению друг к другу.

Н⁺ выделяется в полость с помощью Na⁺/H⁺-антипортера NHE3 апикальной мембраны и при участии СА всасывается обратно в клетку в виде СО₂ + Н₂О (исключение составляет желудок). Через базолатеральную мембрану HCO₃^- может транспортироваться посредством двух механизмов.

В некоторых эпителиальных тканях работает Cl^-/HCO₃^--антипортер АЕ2, в других — Nа⁺,HCO₃^--симnортер NВС1, причем в последнем случае Na⁺ выводится из клетки благодаря электрохимическому градиенту HCO₃^-.

3. Абсорбция Na⁺ и Cl^- (рис. 4). Третий тип расположения выявлен в толстой кишке и желчном пузыре. Здесь в апикальной мембране находятся Na⁺/Н⁺-антипортер и Cl^-/HCO₃^--антипортер, благодаря которым Н⁺ и HCO₃^- выделяются в полость.

Далее HCO₃^- под влиянием СА временно преобразуется в СО₂ и Н₂О; таким образом в клетке снова присутствуют Н⁺ и HCO₃^- и вступает в действие антипортер. В то же время Na⁺ и Cl^- входят через апикальную мембрану и могут выводиться через базолатеральный домен.

е) Секреция внутриглазной жидкости. В образовании внутриглазной жидкости участвуют антипортеры NHE1 и АЕ2. При глаукоме следует понижать давление путем ингибирования активности карбоангидразы.

1. Внутриглазная жидкость продуцируется эпителием цилиарного (ресничного) тела. Инициирующая роль принадлежит секреции Na⁺, Cl^-, HCO₃^- и аминокислот, за которой следует осмос воды. При этом главную функцию выполняют два транспортера — Na⁺/Н⁺-антипортер NHE1 и Cl^-/HCO₃^--антипортер АЕ2 (рис. 4А, Б), деятельность которых зависит от активности карбоангидразы.

2. Глаукома («зеленая вода»). При нарушенном балансе между секрецией внутриглазной жидкости и ее оттоком повышается внутриглазное давление; возникает риск повреждения сетчатки и зрительного нерва. В качестве лекарственных средств можно применять ингибиторы карбоангидразы, подавляющие работу NHE1 и АЕ2. В итоге образуется меньше внутриглазной жидкости и давление снижается.

ж) Коротко. Расположение транспортеров в мембране эпителиальных клеток. Эпителий различных органов характеризуется определенной локализацией каналов, переносчиков, насосов и плотных контактов. Na⁺/К⁺-АТФаза находится в базолатеральном домене клеточной мембраны.

Переносчики, обеспечивающие поступление в клетку питательных веществ в виде углеводов и аминокислот, в клетках проксимальных («рыхлых») отделов эпителия трубкообразных органов (например, тонкой кишки и проксимальных почечных канальцев) обычно расположены в обоих мембранных доменах, в отличие от размещения в дистальных сегментах этих органов.

Что касается ионных и водных каналов, регулируемых гормонами (альдостероном и вазопрессином) либо внутриклеточными медиаторами (цАМФ или Са²⁺) и необходимых для поддержания постоянства внутренней среды, то они, наоборот, расположены в апикальных доменах клеточных мембран дистальных («плотных») отделов эпителия (например, в толстой кишке, дистальных почечных канальцах и семявыносящем протоке). Одни и те же транспортеры в зависимости от их локализации могут обеспечивать различные эффекты.

- Вернуться в раздел "Физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 20.8.2024