Fiziologie pH, respirație, rinichi, ficat
Contribuția respirației, a rinichilor și a funcției hepatice la homeostazia pH-ului
20 mM/zi), ureea este excretată renal, glutamina poate fi transformată în bicarbonat (care este reabsorbit) și amoniu (care intră în urină). Mecanismul de amoniu este reglat metabolic: Glutamina este descompusă în tubul proximal la α-cetoglutarat - se formează și sunt secretate două molecule de amoniu. Este dificil ca amoniul să fie preluat din lumenul tubular în celula tubulară proximală.
Membrul ascendent al buclei lui Henle absoarbe amoniul, care intră apoi în interstițiul medularei renale. O parte se recirculează în țesutul renal; o parte este preluată și detoxificată în ficat; unele sunt excretate în urină (
40 mM/zi).
Excreția de azot (
6-12 g/zi, sau aproximativ 100 mg/kg/zi) apare în principal prin uree (12-25 g/zi; masa molară 60, din care azot: 28). Cu o dietă fără proteine, excreția de azot scade în câteva zile până la mai puțin de jumătate din valoarea inițială (
Rinichii își schimbă excreția de H + în funcție de starea acid-bazică a corpului: în acidoză, mai mulți ioni de hidrogen sunt eliminați din organism prin urină, în alcaloză mai puține.
Schimb de sodiu: cu scăderea pH-ului celular, celulele tubulare excretă H + împotriva Na + pe membrana luminală (tubul proximal, tubul distal, tubul colector) - în special cu metabolism acidotic. Bicarbonatul este consumat în lumen, tampoane non-bicarbonate, cum ar fi fosfatul ajutător, se produce CO2. Aceasta se difuzează înapoi în celula tubulară și formează din nou H + și HCO3 - .
Conversia CO2 H2CO3 este accelerată de anhidrază carbonică, un inhibitor al anhidrazei carbonice are un efect de întârziere asupra întregului proces și inhibă absorbția de sodiu. Ionii de hidrogen sunt la rândul lor excretați, ioni de bicarbonat transferați în sânge ca tampon. Cea mai mare parte a secreției de H + este utilizată pentru reabsorbția bicarbonatului .
La sfârșitul tubului proximal, valoarea pH-ului fluidului tubular poate fi sub 7,0, urina terminală poate atinge un pH de aproximativ 4,4, ceea ce corespunde de o mie de ori mai mare decât concentrația ionilor de hidrogen (7,4 - 4,4 = 3,0; 3 este logaritmul decadic al 1000).
Ionii de hidrogen pot fi excretați ca ioni de amoniu: s. de mai jos. Acidoza este compensată renal prin excreția valențelor acide, ceea ce înseamnă că excreția bicarbonatului scade (este utilizată pentru tamponare, se produce CO2, care este ușor expirat în cazul unei tulburări non-respiratorii) și excreția „ionilor de hidrogen mascați” în Forma de H 2 PO 4 - (secreția de fosfat are loc fără aport de energie) și NH 4 + crește (acesta din urmă cu o întârziere de 1-2 zile):
În caz de alcaloză, invers, excreția de fosfat și (cu oarecare întârziere) excreția de amoniu, iar în cazul tulburărilor non-respiratorii, scade și expirația de CO2.
Celulele de perete specializate în schimbul relevant pentru pH se găsesc în sistemul tubular distal și în canalele colectoare ale rinichiului:
0,1-0,2%) din ionii de hidrogen sunt excretați liber, partea principală fiind H2PO4 - .
Moleculele care conțin azot, fosfor sau sulf sunt excretate atât pe cale renală, cât și prin intestin:
30 mM/d de la (aceasta corespunde la
0,2% din valențele acide respiratorii la distanță).
Aproximativ 40 mM de valențe acide sunt excretate ca amoniu pe zi. („Mecanismul de amoniu” este descris mai jos.)
Reabsorbția are loc la
80% în tubul proximal ca dioxid de carbon (prin „mecanismul CO2-bicarbonat”, deoarece bicarbonatul nu poate trece prin membrana tubulară luminală: CO 2 + H2O H2CO3 H + + HCO3 -). Măsura reabsorbției depinde de pC O2 și pH-ul urinei:
PCO2 ridicat în tubul crește gradientul și favorizează reabsorbția;
Dacă pH-ul urinei este sub 6,5, bicarbonatul nu mai este excretat (aceasta înseamnă că excreția acidă corespunde sumei acidului titrabil excretat plus NH4 +).
15-20 mol CO 2/zi) - de departe cel mai important organ de excreție acidă (elimină de aproximativ 250 de ori mai multe valențe acide din corp decât rinichii cu o capacitate de excreție acidă de
0,07 M/d); excreția renală a valențelor acide „nevolatile”, însă, nu poate fi preluată de niciun alt organ.
În cazul hiperventilației este invers, apare hipocapnia (pC O2 arterială
Chimioreceptorii centrali sunt activați prin creșterea pC O2 arterială și o scădere a pH-ului în sânge și lichior, chemoreceptorii periferici printr-o scădere a p O2 arterială (glomera carotică și aortică, aferență prin intermediul nervilor cranieni IX și X).
Pentru mai multe detalii vezi Acolo
Acidoza respiratorie stimulează excreția de H + în rinichi - excreția de amoniu produce mai mult bicarbonat (compensare metabolică); în alcaloza respiratorie este invers.
450 mM/zi),
Aspartat (
450 mM/zi),
Glutamat (
20 mM/zi).
Diminuarea aspartatului în ficat duce la formarea de NH3 și uree (
Mecanismul de amoniu. Excreția ionilor de amoniu este deosebit de importantă, deoarece este reglată metabolic. Glutamina ajunge la rinichi prin fluxul sanguin, este absorbită în tubul proximal prin cotransport Na (antiporter) și împărțită în glutamat și amoniac (NH3) prin intermediul glutaminazei.
Amoniacul este liposolubil și electroneutral și migrează astfel pasiv din celula tubulară în lumenul tubular (NH3 este tubular).
H + este electrogen și secretat prin Na +/H + antiport în funcție de ATP.
Odată ajuns în lumenul tubular, H + și NH3 se combină pentru a forma NH4 +; ionii de amoniu încărcați pozitiv pot fi absorbiți numai în celula tubulară proximală cu dificultate, așa că rămân în lumen.
Valoarea pK a acestui sistem este de 9,0 - la pH 7,4 majoritatea (97,5%) este disponibilă ca NH4 +, doar 2,5% ca NH3. Dacă valoarea pH-ului scade, acest dezechilibru crește (la un pH de 5,0 este mai mult de 100: 1 pentru NH4 +).
| > 30% din protoni sunt excretați prin NH4 +. |
Doar membrul ascendent al buclei lui Henle absoarbe amoniul (cotransport cu sodiu și clorură) și îl „eliberează” ca amoniac din nou prin membrana basolaterală în interstițiul medular renal. Acest lucru duce la o acumulare de NH4 +. O parte se recirculează în țesutul renal; o parte este reabsorbită în sânge și detoxificată de ficat; o parte din aceasta este excretată în urină (
85%) pentru excreția de azot (
900 mM azot/zi). Cu o dietă fără proteine, este semnificativ mai puțin azot, excreția de azot scade apoi la o treime în decurs de o săptămână (de la
120 mg/kg/zi până la aproximativ 40 mg/kg/zi, ceea ce la o persoană de 80 kg este o scădere de ex. 10 g/zi până la 3 g/zi înseamnă.
Sinteza ureei (
450 mM/d) consumă atât H +, cât și HCO3 -; acest lucru se întâmplă în zona periportală a lobului ficatului.
Excreția ureei nu este direct eficace pentru pH. Dacă pH-ul din sânge crește (alcaloză), totuși, excreția azotului prin uree este forțată (și mai puțin N este excretat prin amoniu). În acidoză este invers; excreția ionilor de amoniu crește (NH3 este o bază slabă; valoarea pK a sistemului NH3/NH4 + este de 9,2, deci la un pH de 7,2 există de 100 de ori mai mult NH4 + decât NH3).
Cerințele echilibrului acido-bazic sunt luate în considerare prin intermediul sistemului glutamină-glutamat, în care sunt implicate țesuturile hepatice și renale:
În acidoză, glutamatul este din ce în ce mai utilizat pentru a lega amoniul; se produce glutamină (lângă vena centrală, adică regiunea mai puțin oxigenată a acinarului). În cazul alcalozei, pe de altă parte, crește formarea ureei.