Reapsorpcija vode

[Bred]

Reapsorpcija vode
Bubrezi mogu da kontroli¹u ekskreciju vode nezavisno od sposobnosti da reguli¹u ekskreciju
jednog broja fiziolo¹ki znaèajnih supstanci, kao ¹to su Na, K, H, urea. Drugim reèima, bubrezi, ako je to
potrebno, mogu da izluèuju velike kolièine hipoosmotskog urina u odnosu na plazmu i obrnuto, u cilju èuvanja vode u
organizmu, malu kolièinu jako koncentrovanog urina. Sa aspekta pre¾ivljavanja daleko je znaèajnija sposobnost
koncentrovanja urina.
Od 180 l teènosti koja se isfiltrira dnevno u glomerulima, urinom se ekskretira oko 1-1.5 l. U
ekstremnim uslovima ista ukupna kolièina rastvorenih supstanci mo¾e tokom 24 h da se izluèi u 500
ml urina osmolarnosti 1200 mosmola/l ili u 23.3 l urina èija je osmolarnost 30-40 mosmola/l. Ovi
podaci ukazuju na 2 va¾ne èinjenice:
1. Najmanje 87% vode iz glomerularnog filtrata se uvek reapsorbuje, èak i kad bi volumen
urina iznosio 23.3 l
2. Od preostalih 13%, kolièina vode koja se reapsorbuje mo¾e da varira i to bez uticaja na
ukupnu kolièinu (naravno ne i na koncentraciju) rastvorenih supstanci.
Reapsorpcija vode se vr¹i u proksimalnom tubulu, silaznom tankom kraku Henleove petlje,
distalnom tubulu i sabirnim kanaliæima.
U proksimalnom tubulu se reapsorbuje 60-70% isfiltrirane vode. Reapsorpcija se vr¹i
pasivno, na osnovu osmotskog gradijenta generisanog reapsorpcijom rastvorenih supstanci. Taj
gradijent nije veliki, ali je proksimalni tubul izuzetno permeabilan za vodu. Voda prolazi kroz kanale
za vodu u apikalnoj i bazolateralnoj membrani koji se zovu akvaporini 1 (AQP1). Kako se u
proksimalnom tubulu reapsorbuje 60-70% rastvorenih supstanci, teènost koja napu¹ta proksimalni
tubul je izoosmotska (300 mOsmola/l).
Poseban znaèaj u koncentrovanju urina ima Henleova petlja jukstamedularnih nefrona. U
Henleovim petljama se reapsorbuje jo¹ oko 15% vode. Reapsorpcija se vr¹i samo u silaznom kraku
koji je permeabilan za vodu, a relativno slabo propustljiv za rastvorene supstance. Uzlazni debeli
segment ne propu¹ta vodu. Zbog ovakvih osobina zidova Henleove petlje, voda iz silaznog segmenta
difunduje u hiperosmotski intersticijum medule bubrega, a teènost koja ostaje u lumenu se koncentri¹e
i njena osmolarnost se izjednaèava sa okolnim intersticijumom. Tubularna teènost na vrhu bubre¾nih
piramida dosti¾e maksimalnu hipertoniènost od 1200 mOsmola/l. U uzlaznom debelom kraku, koji je
neprospustljiv za vodu, Na, Cl i jo¹ neki joni se reapsorbuju, tubularna teènost se razbla¾uje i na vrhu
uzlaznog segmenta ili izlasku iz Henleove petlje ona je hipotonièna u odnosu na plazmu.
U distalnom tubulu se reapsorbuje jo¹ 5% vode. Teènost koja napu¹ta distalni tubul uvek je
hipotonièna.
Reapsorpcija vode u kortikalnim i medularnim sabirnim kanaliæima je hormonski
regulisana od strane vazopresina. Vazopresin poveæava permeabilitet æelija sabirnih kanaliæa za vodu.
On se vezuje za V2 vazopresinske receptore na bazolateralnoj membrani koji aktiviraju adenilat
ciklazu. Porast intracelularne koncentracije cAMP aktivira jednu ili vi¹e protein kinaza. To ima za
posledicu umetanje vezikula koje sadr¾e kanale za vodu (AQP 2 sistem) u apikalnu membranu.
Vezikule sa formiranim kanalima su locirane ispod apikalne membrane, a vazopresin omoguæava
njihovo ugrañivanje u membranu. Dugoroèno, vazopresin poveæava transkripciju gena za AQP2 i
kolièinu ovih kanala. U odsustvu vazopresinske stimulacije vezikule se povlaèe duboko u citoplazmu
(reinternalizuju se) i apikalna membrana postaje praktièno nepropustljiva za vodu.
Pri maksimalnom delovanju vazopresina, voda izlazi iz hipotoniène teènosti kortikalnih
sabirnih kanaliæa u intersticijum kore, pa teènost u sabirnim kanaliæima kore postaje izotonièna.
Izotonièna teènost prelazi u sabirne kanaliæe medule bubrega. Intersticijum medule je hipertonièan i tu
se voda reapsorbuje na osnovu osmotskog gradijenta, a konaèni urin postaje hipertonièan. Kod ljudi
osmolarnost urina mo¾e da dostigne 1400 mosmola/l, uz maksimalnu reapsorpciju 99.7% vode i
ekskreciju 0.3% filtrirane vode.
U odsustvu vazopresina, zbog relativne nepropustljivosti sabirnih kanaliæa za vodu, urin ostaje
hipotonièan (oko 30 mosmola/l) i izluèuje se u ogromnoj zapremini. Lako se mo¾e izraèunati da se pod
2
XII– II 2006. B.PLEÆA©
kontrolom vazopresina nalazi 13% filtrirane vode. Iako taj procenat sam po sebi ne deluje impozantno,
kada se obraèuna na 180 l filtrirane teènosti, izlazi da je ogromna zapremina vode 23.3 l pod
kontrolom vazopresina.
Mehanizmi odgovorni za koncentrovanja urina
Mehanizam koji koncentri¹e urin zavisi od hiperosmolalnosti IST medule bubrega i porasta
osmolalnosti IST u pravcu od kortiko-medularne granice ka vrhu piramida bubrega.
Osmolalnost krvne plazme i skoro svih delova tela je oko 300 mOsm/l. Osmolalnost medule
bubrega je mnogo veæa, a u predelu vrhova bubre¾nih piramida dosti¾e najvi¹u vrednost od 1200
mOsmol/l.
Faktori koji doprinose visokoj osmolalnosti medule su:
1. Aktivni transport Na+, Cl-, K+ i drugih jona iz debelog uzlaznog kraka Henleove petlje.
2. Aktivni transport jona iz medularnih sabirnih kanaliæa u IST medule.
3. Pasivna difuzija velike kolièine uree iz sabirnih kanaliæa medule u IST.
4. Difuzija mnogo manje kolièine vode nego supstanci iz tubularne teènosti u intersticijum.
Hiperosmolalnost IST medule i porast osmolalnosti ka vrhu piramida uspostavlja se
mehanizmom protivstrujnog pojaèivaèa ili pojaèivaèa suprotnog smera. Glavnu ulogu u ovom
mehanizmu ima Henleova petlja, tj. njena dva kraka postavljena paralelno, ali sa suprotnim smerom
protoka tubularne teènosti i razlièitim permeabilitetom krakova za vodu i supstance. Uzlazni krak iz
koga se reapsorbuju joni i urea, ali ne i voda, odgovoran je za hipertoniènost medule. Hipertoniènost
medule izvlaèi vodu iz silaznog kraka koji je nepropustljiv za jone i druge supstance.
Mehanizam pojaèivaèa suprotnog smera
U poèetni deo Henleove petlje ulazi izotonièna tubularna teènost. Zamislimo situaciju pre
uspostavljanja hiperosmolalnosti medule: IST medule je izotonièna, a izotonièna teènost iz
proksimalnog tubula ispunjava celu Henleovu petlju i zatim se nakratko obustavi priliv teènosti iz
proksimalnog tubula. Po¹to su u membrani uzlaznog kraka Henleove petle prisutni transportni sistemi
koji aktivno transportuju jone, prevenstveno Na i Cl, iz tubularne teènosti u IST medule, osmolalnost
IST medule æe se poveæavati, a tubularna teènost u uzlaznom kraku petlje æe se razbla¾ivati. Poveæana
osmolalnost IST medule izvlaèi vodu iz silaznog kraka Henleove petlje u kome se time tubularna
teènost koncentri¹e. Nastaje nova situacija u kojoj je u celom silaznom kraku osmolalnost 400
mOsmol/l, u uzlaznom kraku 200 i u IST medule 400 mOsmol/l. Zatim zapoèinje novi ciklus: iz
proksimalnog tubula sti¾e nova kolièina izotoniène tubularne teènosti, koja potisne prisutnu tubularnu
teènost u Henleovoj petlji ka distalnom tubulu. Iz uzlaznog kraka ponovo se reapsorbuju joni,
poveæavajuæi osmolalnost IST medule, a iz silaznog kraka se reapsorbuje voda. Meñutim, vrednosti
osmolalnosti se poveæavaju i u silaznom kraku i meduli u odnosu na prethodni ciklus. Proces se
ponavlja pri svakom ulasku nove kolièine izotoniène tubularne teènosti iz proksimalnog tubula, ali pri
svakom ciklusu nova kolièina NaCl se dodaje IST medule i njena osmolalnost se poveæava, ¹to je
zapravo efekat pojaèavanja. Efekat pojaèavanja postoji i u silaznom kraku Henleove petlje. Na taj
naèin uspostavlja se osmotski gradijent od 300 do 1200 mOsmol/l u IST medule u pravcu
kortikalna granica – vrhovi bubre¾nih piramida. Isti osmotski gradijent postoji i u silaznom kraku
Henleove petlje. Istovremeno, izmeñu istog nivoa uzlaznog i silaznog kraka postoji uspostavlja razlika
osmolalnosti tubularne teènosti koja uvek iznosi 200 mOsmola/l.
Protivstrujni pojaèivaè je mehanizam koji tro¹i energiju. Utro¹ak se javlja u uzlaznom
segmentu Henleove petlje za rad Na-K pumpe na bazolateralnoj membrani epitelnih æelija i drugih
transportnih mehanizama koji aktivno izbacuju jone u IST medule, a omoguæavaju odvoñenje vi¹ka
vode iz medule..
Hiperosmolalnost medule se odr¾ava zahvaljujuæi specijalizovanom krvotoku medule:
1. Mali protok krvi kroz medulu spreèava veliki gubitak supstanci iz IST medule.
3
XII– II 2006. B.PLEÆA©
2. Krvni sudovi medule vaza rekta imaju ulogu izmenjivaèa suprotnog smera
(protivstrujnog izmenjivaèa) koji takoñe spreèava ispiranje supstanci iz medule.
Izmenjivaè suprotnog smera
Kraci vaza rekta su kao i kod Henleove petlje postavljeni paralelno, krv se kroz njih kreæe u
suprotnom smeru i zato kraci deluju kao izmenjivaèi suprotnog smera. Zidovi su tanki i permeabilni za
vodu i supstance iz krvi, izuzev za proteine. U silaznom kraku kapilara krv se koncentri¹e delom zbog
izlaska vode u hipertoniènu medulu, delom zbog difuzije supstanci iz medule u krv na osnovu
koncentracionog gradijenta. Maksimalni osmolalite koji krv mo¾e da dostigne u silaznom kraku vaza
rekta u vrhu bubre¾nih papila iznosi 1200 mOsmola/l. Kada se krv uzlaznim krakom vraæa prema
korteksu, ona se progresivno razbla¾uje, delom zbog ulaska vode iz IST medule (vodu privlaèi
poveæana koncentracija proteina u krvi uzlaznog kraka), a delom zbog vraæanja supstanci u IST
medule opet na osnovu koncentracionog gradijenta.
Jasno je da je uloga vaza rekta u tome da odvode vi¹ak vode iz medule i tako spreèavaju
razbla¾ivanje IST medule, dok istovremeno omoguæavaju recikliranje supstanci u meduli, èime se
spreèava njihovo ispiranje (odvoñenje putem krvi). Na taj naèin oni odr¾avaju hipertoniènost medule
uspostavljenu protivstrujnim pojaèivaèem.
Protivstrujna izmena je pasivan proces. Ona zavisi samo od difuzije vode i rastvorenih
supstanci kroz permeabilne zidove vaza rekta.
Sastav urina
Konaèni urin je vodeni rastvor specifiène te¾ine 1.015 do 1.040. pH urina je obièno izmeñu 5 i
8 i blago je hipertonièan (500-800 mOsmol/l). Neorganski sastojci urina su Na, K, Mg, Ca, NH4, Cl,
PO4. Od organskih sastojaka najzastupljeniji su urea i kreatinin, a prisutni su i mnogi metaboliti
odreñenih fiziolo¹kih i egzogenih suspstanci. Sastojci krvi koji normalno nisu prisutni u urinu su
glukoza, amino kiseline, proteini i krvne æelije.
Mikturicija
Refleks pra¾njenja mokraæne be¹ike
Mokraæna be¹ika je organ u kome se urin deponuje izmeñu 2 pra¾njenja.
Glatka muskulatura be¹ike se kolektivno naziva mi¹iæem detrusorom. Deo detrusora na bazi mokraæne be¹ike gde
zapoèinje uretra je unutra¹nji uretralni sfinkter. Spolja¹nji uretralni sfinkter izgrañen je od popreèno-prugastih mi¹iæa.
Mokraæna be¹ika ima parasimpatikusnu i simpatikusnu inervaciju. Parasimpatikusnu inervaciju prima preko
pelviènih nerava i ona je odgovorna za kontrakcije detrusora. Simpatikusna inervacija se ostvaruje preko hipogastriènih
nerava, ali ona verovatno nema ulogu u kontrakcijama be¹ike, veæ prevenstveno inervi¹e krvne sudove.
Spolja¹nji uretralni sfinkter je inervisan somatskim nervima nervima pudendes i pod voljnom je kontrolom.
Organizacija glatkih mi¹iænih æelija detrusora je takva da kada je on relaksiran, unutra¹nji uretralni sfinkter je
relaksiran i obrnuto.
Autonomni refleks, refleks mikturicije je primarni regulator pra¾njenja mokraæne be¹ike. Vi¹i
nervni centri vr¹e finalnu kontrolu u smislu spreèavanja ili zapoèinjanja refleksa.
Kada zapremina be¹ike dostigne odreñenu vrednost (300-400 ml), aktiviraju se receptori za
istezanje u njenom zidu i informacije se preko aferentnih vlakana pelviènih nerava za mokraænu be¹iku
prenose u refleksni centar sme¹ten u sakralnim segmentima kièmene mo¾dine. Aktiviraju se eferentna
vlakna pelviènih nerava za detrusor, istovremeno se inhibiraju motorni neuroni èija vlakna inervi¹u
spolja¹nji uretralni sfinkter i koja su inaèe tonièno aktivna i dr¾e sfinkter zatvorenim. To rezultuje
kontrakcijama zidova mokraæne be¹ike, otvaranjem oba sfinktera i mokrenjem.
Sa receptora za istezanje mokraæne be¹ike informacije se ascendentnim putevima prenose u
vi¹e centre, tj. u mozak, dovodeæi do senzacije napunjenosti be¹ike i potrebe za mokrenjem. Ako
okolnosti nisu odgovarajuæe, mokrenje mo¾e voljno da se spreèi preko descendentnih puteva koji
aktiviraju somatske neurone za spolja¹nji sfinkter, a inhibiraju eferentne parasimpatikusne neurone za
detrusor. Mokrenje mo¾e voljno i da se izazove, bez obzira na stepen napunjenosti be¹ike.
4
XII– II 2006. B.PLEÆA©
ODR®AVANJE ACIDO-BAZNE RAVNOTE®E
Odr¾avanje acido-bazne ravnote¾e predstavlja zapravo odr¾avanje koncentracije H jona u
telesnim teènostima konstantnom. To je jedan od najva¾nijih homeostatskih mehanizama u organizmu,
buduæi da koncentracija H jona, ili pH, utièe na kljuène procese:
1. Brzinu hemijskih reakcija koje su katalizovane enzimima
2. Permeabilitet æelijskih membrana
3. Æelijsku strukturu.
Veæina ovih efekata je posledica uticaja H na elektrièni naboj i svojstva proteina.
U odnosu na druge jone, koncentracija H se u telesnim teènostima, sa izuzetkom ¾eludaènog
soka, odr¾ava na vrlo niskom nivou, proseèno 4x10-5 mEq/l, dok je npr. koncentracija Na+ u ECT oko
142 mEq/l. Zahvaljujuæi vrlo preciznoj kontroli, koncentracija H u ECT varira vrlo malo.
pH arterijske krvi je 7.4, a venske je ne¹to ni¾i zbog veæeg sadr¾aja CO2 i iznosi 7.35.
Intracelularni pH je obièno ne¹to ni¾i od ekstracelularnog zbog produkcije CO2 i drugih kiselih
metabolita. U æelijskim organelama pH mo¾e veoma mnogo da se razlikuje u odnosu na citoplazmu.
Npr. u lizozomima je oko 4.5.
pH ECT koji je kompatibilan sa ¾ivotom je od 6.8-7.8.
Pri uobièajenoj ishrani bogatoj proteinima dnevno se iz metabolizma oslobodi 50-100 mmol H
jona u obliku neorganskih i organskih kiselina koji ne potièu CO2, odnosno ugljene kiseline i
organizam je izlo¾eniji opasnosti od vi¹ka nego od manjka H jona. Kod vegeterijanske ishrane nastaje
vi¹e baza u metabolizmu.
Iz metabolizma se dnevno oslobaña oko 300 l CO2. CO2 je potencijalna kiselina u telesnim
teènostima jer hidriranjem daje ugljenu kiselinu. CO2, odnosno H2CO3 se naziva i volatilna, isparljiva
kiselina, jer se elimini¹e preko pluæa. Sve dok se ovaj CO2 elimini¹e preko pluæa istom brzinom
kojom nastaje, on ne utièe na pH ECT.
Iz metabolizma proteina nastaju i jake kiseline: H2SO4, HCl i H3PO4. U odreñenim uslovima u
organizmu se produkuju i veæe kolièine mleène, acetosiræetne i beta-hidroksi buterne kiseline. Sve ove
kiseline se nazivaju neisparljive ili fiksne kiseline jer ne mogu da se elimini¹u preko pluæa. One
neisparljive kiseline koje nastaju iz normalnog metabolizma ne cirkuli¹u slobodne, veæ se odmah
puferuju u ECT sa NaHCO3 i prevode u Na-soli.
Odgovor na poremeæaj acido-bazne ravnote¾e
pH ECT se odr¾ava u vrlo uskom rangu od 7.4 ± 0.02. U klinièkoj praksi, normalnim se
smatraju vrednosti od 7.35 do 7.45.
Faktore od kojih zavisi pH ECT daje Henderson-Haselbalhova jednaèina. Ona se izvodi iz
konstante disocijacije ugljene kiseline i glasi:
[HCO3
-
]
pH = 6.1 + log -----------------
0.03 x PCO2
Koncentracija ugljene kiseline je predstavljena proizvodom parcijalnog pritiska CO2 u plazmi i
koeficijentom rastvorljivosti CO2 u vodi na temperaturi od 370 koji iznosi 0.03. Ovaj naèin
predstavljanja koncentracije H2CO3 potreban je zato ¹to je koncentracija H2CO3 u plazmi vrlo mala i
te¹ko se meri.
Jednaèina pokazuje da pH ECT varira sa koncentracijom bikarbonata i parcijalnim pritiskom
CO2.
Za procenjivanje acido-baznog statusa u klinièkoj medicini i fiziologiji koristi se sistemska
arterijska krv. Merenje pH pune krvi pehametrom daje podatak o pH vrednosti plazme, a ta vrednost se
mo¾e smatrati kao pH ECT.Smanjenje pH ECT ispod 7.35 je acidemija, a patolo¹ko stanje koje dovodi do acidemije se
naziva acidoza. Poveæanje pH ECT iznad 7.45 je alkalemija, a patolo¹ko stanje je alkaloza.
Metabolièka acidoza ili metabolièka alkaloza su poremeæaji koji dovode do promena pH ECT kao posledice promene
koncentracije bikarbonata u plazmi, dok su respiratorna acidoza i respiratorna alkaloza poremeæaji koji dovode do
promene PCO2 u krvi.
Za odr¾avanje konstantne vrednosti pH krvi i IST, uprkos permanentne produkcije kiselosti u
organizmu, odgovorna su 3 puferska sistema ili mehanizma:
1. Ekstracelularno i intracelularno puferovanje, koje se obavlja zahvaljujuæi ekstra- i intracelularnim
hemijskim puferima.
2. Promena intenziteta pluæne ventilacije èime se pode¹ava PCO2 u krvi.
3. Direktna eliminacija H i anjona preko bubrega.
Svi puferski sistemi uvek operi¹u zajedno i u ravnote¾i su sa koncentracijom istih H jona u
organizmu, pa se taj princip zove principom izohidrije.
Hemijski puferi
Prva linija odbrane kod poremeæaja acido-bazne ravnote¾e je ekstracelularno i intracelularno
puferovanje. Odgovor ekstracelularnih pufera je praktièno momentalan, dok intracelularni puferi
deluju ne¹to sporije, u roku od nekoliko minuta.
Kvantitativno najva¾niji pufer ECT je sistem HCO3
'
/H2CO3. On je znaèajan iz vi¹e razloga:
1. Komponente pufera su prisutne u velikim kolièinama. Kolièina CO2 koja mo¾e da nastane iz
metabolizma je praktièno neogranièena.
2. Iako je konstanta disocijacije, odnosno PK pufera, dosta ni¾a (6.1) od ¾eljene, a to je pH
ECT (7.4), pufer je vrlo efikasan jer predstavlja otvoren sistem. To znaèi da se kolièina njegovih
komponenti mo¾e prilagoñavati potrebama organizma, zahvaljujuæi regulaciji eliminacije CO2 preko
pluæa, a HCO3 preko bubrega.
Puferovanje kiselina ili baza bikarbonatnim puferom ukljuèuje sledeæu reakciju:
CO2 + H2O
H2CO3
H+ + HCO3-
Hidriranje CO2 i reverzna reakcija dehidratacije H2CO3 su vrlo spore rekcije ako su
nekatalizovane, a to je sluèaj u plazmi. Disocijacija H2CO3 do H i HCO3 jona,i obrnuta reakcija
asocijacije, odvijaju se spontano i gotovo momentalno.
Komponente fosfatnog pufera se kiselina H2PO4
-
(dihidrogen fosfat) i njena konjugovana
baza HPO4
-2
(monohidrogen fosfat).
H2PO4
-
HPO4
-2 + H+
Ovo je vrlo efikasan pufer, zahvaljujuæi pK od 6.8 koji je vrlo blizu pH ECT. Meñutim,
koncentracija neorganskog fosfata u ECT je prilièno niska, pa mu je i kapacitet mali. Velike kolièine
fosfatnih soli se nalaze u kostima, a organskih fosfata (ATP, ADP i kreatin fosfat) u æelijama i tu imaju
znaèajnu pufersku ulogu. Takoñe, fosfatni pufer ima va¾nu ulogu u tubularnoj teènosti bubrega.
Proteinski puferi. Proteini konstitui¹u veliki rezervoar pufera u organizmu i vrlo su dobri
puferi. Oni sadr¾e brojne jonizujuæe grupe koje mogu da daju ili primaju H jon. Neke od tih grupa, npr.
imidazolske histidina, imaju pK vrlo blizu 7.4 i zato su posebno efektivni puferi.
Proteini imaju ulogu kao puferi plazme i intracelularni puferi. Albumini i globulini su puferi
plazme, dok jedan od najznaèajnijih intracelularnih pufera hemoglobin iz eritrocita.
Oko 60 do 70% ukupnog hemijskog puferovanja se vr¹i u æelijama, najveæim delom
zahvaljujuæi intracelularnim proteinima.
6
XII– II 2006. B.PLEÆA©
Kod respiratorne acidoze i alkaloze, praktièno celokupno puferovanje se vr¹i u æelijama. Kad PCO2 raste
(respiratorna acidoza), CO2 ulazi u æelije gde se hidrira, a nastala ugljena kiselina disosuje na H i HCO3. H jon se puferuje
æelijskim proteinima, a HCO3 napu¹ta æeliju i poveæava koncentraciju u ECT. Proces je obrnut kada je PCO2 smanjen
(respiratorna alkaloza). Tada je reakcija hidriranja CO2 smanjena, pa se H2CO3 formira iz bikarbonata i H jona i time se
redukuje koncentracija HCO3 u plazmi.
Respiratorni odgovor
Respiratorni odgovor na metabolièke poremeæaje acido-bazne ravnote¾e predstavlja drugu
liniju odbrane i u potpunosti se razvija tokom nekoliko èasova.
Po Henderson-Haselbalhovoj jednaèini vidi se da porast PCO2 smnajuje pH krvi i obrnuto.
Glavni faktor koji odreñuje PCO2 je intenzitet alveolarne ventilacije. Hiperventilacija smanjuje PCO2
u arterijskoj krvi, koji normalno iznosi oko 40 mm Hg. Hipoventilacija poveæava PCO2 ali je
poveæanje limitirano, jer hipovetilacija izaziva i hipoksemiju, a ona, kao i hiperkapnija, je jak stimulus
ventilacije.
Uloga bubrega u odr¾avanju acido-bazne ravnote¾e
Bubrezi èine treæu i konaènu liniju odbrane organizma kod poremeæaja acido-bazne ravnote¾e.
Oni reaguju sporije, ali imaju veliki puferski kapacitet, jer urinom mogu da elimini¹u vi¹ak kiselina ili
baza. Kompletan odgovor bubrega javlja se u roku od nekoliko dana.
Da bi bubrezi ostvarili svoju ulogu u odr¾avanju acido-bazne ravnote¾e, oni moraju da
ekskretiraju onoliko H jona koliko u metabolizmu nastaje u obliku neisparljivih kiselina. Istovremeno
oni moraju da spreèe gubitak HCO3 iz organizma.
Bubrezi reguli¹u koncentraciju H+ u ECT pomoæu 3 osnovna mehanizma:
1. Sekrecije H+
2. Reapsorpcije HCO3
-
3. Stvaranja novih HCO3
-
Sekrecija H+ i reapsorpcija HCO3
-
Sekrecija H+ i reapsorpcija HCO3
- odigrava se u svima delovima tubula izuzev u silaznom
kraku Henleove petlje.
Za svaki sekretirani H, reapsorbuje se 1 HCO3
-. Oko 80 do 90% sekrecije H i reapsorpcije
HCO3 odigrava se u proksimalnom tubulu.
U proksimalnom tubulu, H jon koji nastaje u epitelnoj æeliji, kroz apikalnu membranu se
transportuje sekundarnim aktivnim transportom, pomoæu nosaèa u membrani èetkastog pokrova koji
razmenjuje 1H za 1Na (Na-H antiporter). Drugi mehanizam sekrecije manje kolièine H jona je preko
H-ATP-aze.
U normalnim uslovima, kolièina HCO3 jona koja se filtrira (4320 mEq/dan) skoro je ista
kolièini H+ koja se sekretira u proksimalnom tubulu (4400 mEq/dan). Zbog toga se ovi joni
meñusobno neutrali¹u, pa je zaki¹eljavanje tubularne teènosti u proksimalnom tubulu umerenog
intenziteta, uprkos najintenzivnijoj sekreciji H. Znaèajno zaki¹eljavanje se odigrava u distalnim
delovima tubula i u sabirnim kanaliæima, mada je u njima sekrecija H znatno manja. Glavni
mehanizam sekrecije je preko H-ATP-aze i K-H-ATP-aze..
Od ukupne kolièine H+ koja se ekskretira urinom, mala kolièina je slobodna, dok je 1/3 vezana
sa takozvanim titrabilnim kiselinama, a 2/3 je u formi NH4
+, odnosno NH4Cl.
Reapsorpcija HCO3 je, kao i sekrecija H, najintenzivnija u proksimalnom tubulu. Meñutim,
apikalna membrana epitelnih æelija proksimalnog tubula je nepropustljiva HCO3, pa se on reapsorbuje
indirektno. Mehanizam je apsolutno zavistan od sekrecije H+.
HCO3 se slobodno filtrira kroz filtracionu membranu i njegova koncentracija u plazmi i
glomerularnom filtratu je skoro ista. Kada glomerularni filtrat stigne u proksimalni tubulu, HCO3 i
7
XII– II 2006. B.PLEÆA©
sekretirani H+ formiraju H2CO3. U èetkastom pokrovu tubulocita prisutna je karboanhidraza koja
katalizuje dehidrataciju H2CO3 do CO2 i H2O. CO2 lako difunduje kroz apikalnu membranu u
citoplazmu epitelne æelije. Pod uticajem intracelularne karboanhidraze, CO2 se ponovo hidrira u
H2CO3, a nastala kiselina disosuje na H+ i HCO3
-. H+ æe se sekretirati, a HCO3, je zapravo onaj
filtrirani HCO3 koji je reapsorbovan u formi CO2. Iako u proksimalnom tubulu postoji koncentracioni
gradijent izmeñu citoplazme epitelnih æelija i IST, prolazak HCO3 kroz bazolateralnu membranu
udru¾en je sa transportom drugog jona: simportom sa Na ili antiportom sa Cl.
Ekskrecija HCO3 urinom zavisi od njegove koncentracije u plazmi. Ako je ona niska, sav
filtrirani HCO3 se reapsorbuje veæ do sabirnih kanaliæa. Ako se koncentracija u plazmi poveæa,
bikarbonat se izluèuje urinom i urin tada postaje alkalniji.
Kada je kolièina filtriranog HCO3 manja od kolièine sekretiranog H+ (jer se HCO3 tro¹i za
ekstracelularno puferovanje), najveæi deo H+ se puferuje u tubularnoj teènosti. Kada bi H+ ostajao
slobodan, njegova koncentracija u tubularnoj teènosti bi se poveæavala, a koncentracioni gradijent
nasuprot koga se H+ sekretira bi rastao. Kada pH urina padne na vrednost oko 4.5 transportni sistem za
sekreciju H+ ne mo¾e vi¹e da funkcioni¹e nasuprot tako velikog koncentracionog gradijenta i sekrecija
H+ prestaje. Zbog toga je 4.5 donja granica vrednosti pH urina. Filtrirani HCO3 ne mo¾e da neutrali¹e
celokupni sekretirani H jon, naroèito u distalnim tubulima i sabirnim kanaliæima, i da se kritièni pH
tubularne teènosti ne bi dostigao u tubularnoj teènosti postoje i drugi puferi.
Dva glavna urinarna pufera koja vezuju vi¹ak H+, naroèito ako je on veliki, su amonijaèni i
fosfatni pufer. Urinarni fosfati i jo¹ neki manje znaèajni organski puferi (kreatinin, citrati) nazivaju se
titrabilnim kiselinama. Njihova kolièina se odreñuje titriranjem urina jakom bazom NaOH do pH 7.4,
tj. normalnog pH plazme i glomerularnog filtrata. Broj mEq utro¹enog NaOH odgovara broju mEq H+
kombinovanih sa fosfatnim puferima i drugim organskim puferima. Titracija ne uklanja H+ vezan u amonijum
jon, jer je pK reakcije ravnote¾e amonijum jon-amonijak 9.2.
Kljuèni dogañaj pri puferovanju H+ sa nebikarbonatnim puferima je formiranje novih HCO3
u tubulocitima. Bikarbonat se formira iz CO2 koji potièe iz æelijskog metabolizma ili iz IST. CO2 se, u
prisustvu karboanhidraze, hidrira do ugljene kiseline koja disosuje na H i HCO3. Karboanhidraza je
prisutna u proksimalnom i distalnom tubulu i u sabirnim kanaliæima intracelularno, a u proksimalnom tubulu i u èetkastom
pokrovu. HCO3 se vraæa u krv i nadoknañuje HCO3 utro¹en za puferovanje H+ u ECT kad postoji
acidoza. Ovo je vrlo va¾no jer reapsorbovani HCO3 nije dovoljan da nadoknadi HCO3 iz plazme
utro¹ene za puferovanje u ECT. Delovanje amonijaènog i fosfatnog pufera naroèito dolazi do izra¾aja
u distalnim tubulima i sabirnim kanaliæima, gde praktièno vi¹e nema filtriranog HCO3. Inaèe, H+ se
uvek prvo ve¾e za bikarbonat.
Fosfatni pufer
Komponente fosfatnog pufera su HPO4 i H2PO4 (primarni i sekundarni fosfat), koji su zapravo
neresorbovana frakcija filtriranih fosfata. Obe komponente se koncentri¹u u tubularnoj teènosti zbog
relativno slabe reapsorpcije i reapsorpcije vode.
Sekretirani H jon se vezuje za baznu formu fosfata (HPO4) i
konvertuje ga u kiselu formu (H2PO4). Jedan od 2 Na jona koja prate HPO4 se reapsorbuje, a jedan se
sa H2PO4 ekskretira. Za svaki ekskretiran H jon u obliku NaH2PO4, 1 novi bikarbonat se dodaje krvi.
Amonijaèni pufer
Amonijaèni pufer je najva¾niji pufer tubularne teènosti. pK ovog pufera je 9.2, ¹to znaèi da se
pri normalnom pH tubularne teènosti praktièno sav NH3 koji uñe u lumen distalnog tubula odmah
vezuje za H jon, dajuæi NH4 jon. Komponente amonijaènog pufera su NH3 i NH4 jon Ovaj pufer se
stvara u bubregu, a njegova sinteza i ekskrecija su regulisani acido-baznim statusom organizma: u
acidozi sinteza je stimulisana, a u alkalozi inhibirana.
U epitelnim æelijama proksimalnog tubula NH4 jon se sinteti¹e iz glutamina. Glutamin
uglavnom potièe iz jetre. Jedan molekul glutamina se metaboli¹e do 2 molekula NH4 i 2 HCO3 jona.
Jedan deo NH4 se aktivno, pomoæu Na-NH4 antiportera sekretira u lumen proksimalnog tubula, a
8
XII– II 2006. B.PLEÆA©
drugi u samoj æeliji disosuje na NH3 i H jon. Amonijak dihunduje, aH se sekretira u tubularnu teènost,
gde ponovo daju NH4.
Veliki deo ovog NH4 koji potièe iz proksimalnog tubula æe se iz uzlaznog kraka Henleove
petlje reapsorbovati u IST medule, gde egzistira u ravnote¾i sa NH3.
Zidovi sabirnih kanaliæa su permeabilni za NH3, pa NH3 difunduje iz IST medule u lumen
kanaliæa. U lumenu se NH3 kombinuje sa sekretiranim H+ i nastaje NH4. Luminalna membrana je
praktièno nepropustljiva za NH4, pa on ne mo¾e da se vrati u epitelne æelije i elimini¹e se urinom.
Za svaki NH4 koji se ekskretira, 1 novi HCO3 se generi¹e i vraæa u krv.
Kod hroniène metabolièke acidoze, dominantan mehanizam kojim se elimini¹e vi¹ak kiselosti
je ekskrecija NH4. Tada je koncentracija ovog jona u urinu poveæana preko 10 puta.
Regulacija sekrecije H+ u tubulima
Da bi bubrezi ispoljavali svoju ulogu u odr¾avanju acido-bazne ravnote¾e, intenzitet sekrecije H+ mora precizno
da se reguli¹e.
U normalnim uslovima, tubuli moraju da sekretiraju bar toliko H+ koliko je potrebno da se izvr¹i reapsorpcija
skoro celokupne kolièine filtriranog HCO3, kao i onu kolièinu H+ jona koji æe se eliminisati kao titrabilne kiseline ili NH4,
èime se organizam oslobaña neisparljivih kiselina.
Najva¾niji stimulusi sekrecije H+ su:
1. Porast PCO2
u ECT
2. Smanjenje pH ECT
Porast PCO2 u ECT je praæen i porastom PCO2 u epitelnim æelijama tubula. Tada se iz vi¹e CO2 stvara vi¹e H+
koji se sekretiraju.
3. Na sekreciju H+ iz sabirnih kanaliæa utièe i aldosteron, koji deluje stimulatorno.