Vận chuyển tích cực qua màng ống thận

2020-09-09 02:36 PM

Biên tập viên : Trần Tiến Phong
Đánh giá : Trần Trà My, Trần Phương Phương

Khi dịch lọc đi vào ống thận, nó chảy lần lượt qua các phần của ống thận ống lượn gần, quai Henle, ống lượn xa, ống nối và cuối cùng là ống góp trước khi bài tiết ra nước tiểu. Trong quá trình này, một số chất được tái hấp thu trở lại máu, trong khi một số chất khác được bài tiết từ máu vào trong lòng ống.

Cuối cùng, nước tiểu được hình thành và tổng thể những chất có trong nước tiểu là sự tổng hợp của ba quy trình cơ bản ở thận lọc ở cầu thận, bài tiết và tái hấp thu ở ống thận :
Bài tiết nước tiểu = lọc ở cầu thận – tái hấp thu ống thận + bài tiết ở ống thận
Đối với nhiều chất, tái hấp thu ở ống thận đóng một vai trò quan trọng hơn nhiều bài tiết trong việc xác lập tỉ lệ bài tiết ở đầu cuối trong nước tiểu. Tuy nhiên, bài tiết lý giải cho số lượng đáng kể của những ion kali, ion hydro, và một vài chất khác Open trong nước tiểu .
Vận chuyển tích cực hoàn toàn có thể chuyển dời chất tan ngược chiều bậc thang điện hóa và yên cầu nguồn năng lượng sinh ra từ quy trình chuyển hóa. Vận chuyển được liên kết trực tiếp đến nguồn nguồn năng lượng, như quy trình thủy phân của ATP, được gọi là vận chuyển dữ thế chủ động nguyên phát. Một ví dụ về chính sách này là kênh Natri-kali-ATPase thực thi công dụng ở hầu hết những phần của ống thận. Vận chuyển được gắn trực tiếp với 1 nguồn nguồn năng lượng, ví dụ như bậc thang nồng độ ion được gọi là vận chuyển tích cực thứ phát. Tái hấp thu glucose bởi ống thận là một ví dụ về vận chuyển tích cực thứ phát. Mặc dù chất tan hoàn toàn có thể được tái hấp thu bởi chính sách dữ thế chủ động hay thụ động ở ống thận, nước luôn luôn được tái hấp thu bởi chính sách vật lí thụ động gọi là thẩm thấu, có nghĩa là nước khuyếch tán từ nơi có nồng độ chất tan thấp ( nồng độ nước cao ) đến nơi có nồng độ chất tan cao ( nồng độ nước thấp ) .

Chất tan có thể vận chuyển qua màng tế bào hoặc giữa các tế bào

Tế bào biểu mô ống thận, giống như tế bào biểu mô khác, được nối với nhau nhờ vòng bịt ( tight junction ). Khoảng gian bào nằm sau vòng bịt và phân làn tế bào biểu mô ống thận. Chất hòa tan hoàn toàn có thể được tái hấp thu hoặc bài tiết qua tế bào trải qua con đường vận chuyển qua tế bào hay qua khoảng chừng gian bào như trong con đường vận chuyển cạnh tế bào. Natri là chất tan chuyển dời qua cả hai con đường, tuy nhiên hầu hết Natri được vận chuyển bằng con đường qua tế bào. Ở 1 vài đoạn của nephron, đặc biệt quan trọng là ống lượn gần, nước được tái hấp thu qua con đường vận chuyển qua tế bào, và chất tan trong nước, đặc biệt quan trọng là ion Kali, Magie, Clo được kéo theo cùng dịch hấp thu giữa những tế bào .

Vận chuyển chủ động nguyên phát qua màng ống thận được gắn với enzym thủy phân ATP

Điểm đặc biệt quan trọng quan trọng của vận chuyển dữ thế chủ động nguyên phát là nó hoàn toàn có thể chuyển dời chất tan ngược chiều bậc thang điện hóa. Năng lượng cho quy trình vận chuyển tích cực này đến từ việc thủy phân ATP bởi enzym ATPase gắn trên màng tế bào, đây cũng là thành phần của chính sách vận chuyển chất tan qua màng tế bào. Vận chuyển dữ thế chủ động nguyên phát trong thận gồm Natri-KaliATPase, Hydro ATPase, hydro-kali ATPase, và calci ATPase. Một ví dụ hay của vận chuyển dữ thế chủ động nguyên phát là tái hấp thu ion Natri qua màng ống lượn gần, được trình diễn trong hình .

Hình. Cơ chế cơ bản để vận chuyển tích cực natri qua tế bào biểu mô ống. Bơm natri-kali vận chuyển natri từ bên trong tế bào qua màng đáy, tạo ra nồng độ natri nội bào thấp và điện thế nội bào âm. Nồng độ natri nội bào thấp và điện thế âm làm cho những ion natri khuếch tán từ lòng ống vào tế bào qua đường viền bàn chải .
Ở màng đáy của tế bào biểu mô ống thận, màng tế bào có 1 lượng lớn bơm Natri-kali-ATPase, chúng thủy phân ATP và sự dụng nguồn năng lượng để vận chuyển ion Natri ra khỏi tế bào vào khoảng chừng kẽ. Đồng thời, kali được vận chuyển từ khoảng chừng kẽ vào trong tế bào. Bơm ion này hoạt động giải trí giúp duy trì nồng độ
Natri thấp và Kali cao ở trong tế bào, đồng thời tạo ra 1 điện tích âm khoảng chừng – 70 milivon trong tế bào .
Bơm hoạt động giải trí đẩy Natri qua màng đáy tạo điều kiện kèm theo cho Natri khuyếch tán thụ động qua màng đỉnh, từ trong lòng ống thận vào trong tế bào, vì 2 lí do : ( 1 ) Một gadient nồng độ sống sót giữa nồng độ Natri trong tế bào thấp ( 12 mEq / L ) còn nồng độ Natri trong lòng ống thận cao ( 140 mEq / L ) làm Natri khuyếch tán vào trong tế bào và ( 2 ) điện thế – 70 milivon trong tế bào hút những ion Natri dương từ lòng ống thận vào trong tế bào .
Sự tái hấp thu Natri của kênh Natri-kali-ATPase có ở hầu hết những thành phần của ống thận. Ở một vài phần của nephron, cũng có thêm những tương hỗ khác để chuyển dời 1 lượng lớn Natri vào trong tế bào. Tại ống lượn gần, mặt ngọn màng tế bào có những diềm bàn chải ( phía hướng về lòng ống ) giúp tăng diện tích quy hoạnh mặt phẳng lên khoảng chừng 20 lần. Ngoài ra còn có những protein mang gắn với ion natri nằm trên mặt ngọn tế bào, sau đó giải phóng Natri vào trong tế bào, đây là chiêu thức khuyếch tán thuận hóa Natri qua màng tế bào. Những protein mang Natri cũng quan trọng trong chính sách vận chuyển tích cực thứ phát của nhứng chất khác, như glucose và acid amin .
Như vậy quy trình tái hấp thu natri từ trong lòng ống vào máu gồm tối thiểu 3 bước :
1. Natri khuyếch tán qua màng ống ( hay còn gọi màng đỉnh ) vào trong tế bào dưới tính năng của gradient điện thế tạo bởi bơm Natri – Kali-ATPase nằm ở màng đáy tế bào .
2. Natri vận chuyển qua màng đáy ngược chiều bậc thang điện hóa nhờ bơm Natri – Kali-ATPase .
3. Natri, nước, và những chất tan khác được tái hấp thu từ dịch kẽ vào những mao mạch cạnh ống thận nhờ quy trình siêu lọc, một quy trình thụ động được kiểm soát và điều chỉnh bằng chênh lệch áp lực đè nén thủy tĩnh và áp lực đè nén keo huyết tương .

Tái hấp thu tích cực thứ phát qua màng đỉnh tế bào

Ở quy trình vận chuyển tích cực thứ phát, hai hoặc nhiều hơn chất tan tương tác với một protein màng đặc hiệu ( một chất mang ) và được vận chuyển cùng nhau qua màng tế bào. Khi một chất tan ( ví dụ Natri ) khuyếch tán theo chiều gradient điện thế của nó, nguồn năng lượng giải phóng ra được sử dụng để vận chuyển chất tan khác ( ví dụ glucose ) ngược chiều gradient điện thế .
Do đó, quy trình vận chuyển tích cực thứ phát không cần cung ứng nguồn năng lượng trực tiếp từ ATP hay từ nguồn giầu phosphat khác. Thay vào đó, nguồn nguồn năng lượng được giải phóng trực tiếp từ quy trình khuyếch tán theo chiều bậc thang điện hóa của những chất vận chuyển cùng .
Hình cho thấy vận chuyển tích cực thứ phát của glucose và amino acid tại ống lượn gần. Trong cả 2 trường hợp, protein mang đặc hiệu ở diềm bàn chải kết hợp đồng thời ion Natri với 1 phân tử amino acid hoặc 1 phân tử glucose. Cơ chế vận chuyển này giúp vô hiệu hầu hết glucose và amino acids trong lòng ống thận. Sau khi vào trong tế bào, glucose và amino acids thoát qua màng đáy bằng cách khuyếch tán, nhờ nồng độ cao glucose và amino acids trong tế bào mà protein vận chuyển đặc hiệu tạo ra .
Đồng vận chuyển Natri glucose ( SGLT2 và SGLT1 ) nằm trên diềm bàn chải của tế bào ống lượn gần và vận chuyển glucose vào trong chất tế bào ngược chiều bậc thang điện hóa, như đã được nói đến trước kia .
Khoảng 90 % lượng glucose được tái hấp thu bởi SGLT2 ở phần đầu ống lượn gần ( đoạn S1 ), và 10 % còn lại đưuọc vận chuyển bởi SGLT1 ở đoạn xa ống lượn gần. Ở màng đáy tế bào, glucose khuyếch tán từ tế bào ra khoảng chừng kẽ nhờ kênh vận chyển glucose – GLUT2 ở đoạn S1 và GLUT1 ở phần sau ( đoạn S3 ) của ống lượn gần .
Mặc dù vận chuyển glucose ngược chiều bậc thang điện hóa không sử dụng trực tiếp ATP, sự tái hấp thu glucose phụ thuộc vào vào nguồn năng lượng tiêu tốn trong quy trình vận chuyển tích cực nguyên phát của kênh Natri Kali ATPase ở màng đáy tế bào .

Hình. Cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát. Tế bào phía trên cho thấy sự đồng vận chuyển glucose và axit amin cùng với những ion natri qua đỉnh của tế bào biểu mô ống, tiếp theo là sự khuếch tán thuận tiện qua màng đáy. Tế bào phía dưới cho thấy sự phản vận chuyển những ion hydro từ bên trong tế bào qua màng đỉnh và vào lòng ống ; sự chuyển dời của những ion natri vào trong tế bào, theo một gradien điện hóa được thiết lập bởi bơm natri-kali trên màng đáy, cung ứng nguồn năng lượng để vận chuyển những ion hydro từ bên trong tế bào vào lòng ống. ATP, adenosine triphosphat ; GLUT, chất vận chuyển glucose ; NHE, chất trao đổi natrihydrogen ; SGLT, đồng vận chuyển natri-glucose .
Nhờ hoạt động giải trí của bơm này, gradient điện hóa cho sự khuyếch tán được thuận hóa qua màng đỉnh tế bào được duy trì, và chính sự khuyếch tán Natri vào trong tế bào phân phối nguồn năng lượng cho vận chuyển đồng thời glucose qua màng đỉnh tế bào. Do đó, quy trình tái hấp thu này của glucose được gọi là “ vận chuyển tích cực nguyên phát ” vì glucose được hấp thu ngược chiều bậc thang điện hóa, nhưng là thứ phát sau quy trình vận chuyển tích cực nguyên phát của Natri .

Điểm quan trọng khác là một chất được vận chuyển tích cực khi có ít nhất một bước trong quá trình tái hấp thu liên quan đến vận chuyển tích cực nguyên phát hay thứ phát, mặc dù bước còn lại trong quá trình tái hấp thu là thụ động. Đối với tái hấp thu glucose, vận chuyển tích cực thứ phát xảy ra ở màng đỉnh tế bào, nhưng khuyếch tán được thuận hóa thụ động xẩy ra ở màng đáy tế bào, và hấp thu thụ động bởi quá trình siêu lọc xẩy ra ở mao mạch quanh ống thận.

Bài tiết tích cực thứ phát vào trong ống thận

Một vài chất tan được bài tiết vào trong ống thận bởi quy trình vận chuyển tích cực thứ phát, thường tương quan đến quy trình vận chuyển ngược chiều với Natri. Trong vận chuyển ngược chiều, nguồn năng lượng giải phóng từ việc chuyển dời thuận chiều của một chất ( ví dụ ion Natri ) được cho phép chất thứ hai vận động và di chuyển ngược chiều theo hướng ngược lại .
Một ví dụ của vận chuyển ngược chiều, được biểu lộ trong hình, là bài tiết tích cực của ion hydro cùng với tái hấp thu Natri ở màng đỉnh của ống lượn gần. Trong trường hợp này, Natri đi vào trong tế bào cùng với hydro đi ra khỏi tế bào bởi vận chuyển ngược chiều Natri-hydro. Trung gian của quy trình vận chuyển này là một protein chuyên biệt ( trao đổi natri – hydro ) ở diềm bàn chải của màng đỉnh tế bào .
Khi Natri được vận chuyển vào trong tế bào, ion hydro ra ngoài tế bào theo chiều ngược lại vào trong lòng ống. Các nguyên tắc cơ bản của quy trình vận chuyển tích cực nguyên phát và thứ phát .

Ẩm bào – vận chuyển tích cực, cơ chế của tái hấp thu protein

Một số phần của ống thận, đặc biệt quan trọng là ống lượn gần, tái hấp thu những phân tử lớn như protein bằng cách ẩm bào, một loại nhập bào. Trong quy trình này, protein gắn vào diềm bàn chải của màng đỉnh, phần màng tế bào này lõm vào trong tế bào cho đến khi tách ra trọn vẹn, hình tành 1 túi chứa protein. Khi vào trong tế bào, protein phân cắt thành amino acids và được tái hấp thu qua màng đáy vào trong khoảng chừng kẽ. Bởi vì ẩm bào cần nguồn năng lượng, nên nó được coi là một dạng vận chuyển tích cực .

Mức vận chuyển tối đa của những chất được tái hấp thu tích cực

Đa số những chất tan được tái hấp thu và bài tiết tích cực đều được vận chuyển đến tỉ lệ số lượng giới hạn, được gọi là mức vận chuyển tối đa. Giới hạn này do sự bão hòa mạng lưới hệ thống vận chuyển, khi một lượng chất đi vào ống thận ( gọi là tải lượng ống thận ) vượt quá năng lực của protein mang và enzym chuyên biệt tương quan đến quy trình vận chuyển .
Hệ thống vận c huyển g luc ose ở tế bào ống lượn g ần là một ví dụ nổi bật. Bình thường, hầu hết glucose không Open trong nước tiểu do glucose lọc qua cầu thận đều được tái hấp thu ở ống lượn gần. Tuy nhiên, khi tải lượng lọc vượt quá năng lực tái hấp thu glucose của ống thận, glucose bài tiết ra nước tiểu .
Ở người trưởng thành, mức vận chuyển tối đa glucsose trung bình khoảng chừng 375 mg / phút, khi tải lượng lọc glucose khoảng chừng 125 mg / phút ( GFR x glucose huyết tương = 125 ml / phút x 1 mg / ml ) .
Khi tăng lưu lượng lọc cầu thận và / hoặc nồng độ glucose huyết tương tăng, tải lượng lọc glucose trên 375 mg / phút, glucose thừa không được tái hấp thu và thải ra nước tiểu .
Hình cho thấy mối quan hệ giữa nồng độ glucose huyết tương, lượng glucose lọc ở cầu thận, ngưỡng vận chuyển glucose ống thận, và tỉ lệ glucose trong nước tiểu. Khi nồng độ glucose huyết tương là 100 mg / 100 ml và năng lực lọc thông thường ( 125 mg / phút ) thì không có glucose trong nước tiểu. Tuy nhiên, khi nồng độ glucose huyết tương tăng khoảng chừng 200 mg / 100 ml, mức lọc cầu thận tăng lên khoảng chừng 200 mg / phút, một lượng nhỏ glucose mở màn Open trong nước tiểu. Điều này gọi là ngưỡng glucose của thận. Lưu ý rằng glucose Open trong nước tiểu ( quá ngưỡng ) xảy ra trước khi đạt được mức vận chuyển tối đa. Lí do có sự khác nhau giữa ngưỡng và mức vận chuyển tối đa là không phải toàn bộ nephrons đều đạt được mức vận chuyển tối đa glucose cùng lúc, 1 số ít nephron khởi đầu bài tiết glucose trước khi những nephrone khác đạt được mức vận chuyển tối đa. Tổng mức vận chuyển tối đa ở thận thông thường khoảng chừng 375 mg / phút, đạt được khi toàn bộ nephron đều đạt hiệu suất tái hấp thu glucose tối đa .
Glucose huyết tương ở người khỏe mạnh phần đông không cao đến mức bài tiết glucose ra nước tiểu, kể cả sau bữa ăn. Tuy nhiên, trong bệnh đái tháo đường, glucose huyết tương có tăng lên mức cao, gây ra tải lượng lọc glucose vượt quá mức vận chuyển tối đa glucose dẫn đến bài tiết glucose trong nước tiểu. Sau đây là mức vận chuyển tối đa của 1 số ít chất quan trọng tái hấp tích cực .

Chất tan và mức vận chuyển tối đa

Glucose 375 mg / phút .
Phosphate 0.10 mmol / phút .
Sulfate 0.06 mmol / phút .
Amino acids 1.5 mmol / phút .
Urate 15 mg / phút .
Lactate 75 mg / phút .
Protein huyết tương 30 mg / phút .
Mức vận chuyển tối đa của những chất tan được bài tiết tích cực Các chất tan được bài tiết tích cực cũng Open mức vận chuyển tối đa như sau :

Chất tan và mức vận chuyển tối đa

Creatinine 16 mg / phút .
Para-aminohippuric acid 80 mg / phút .

Các chất được vận chuyển tích cực nhưng không thể hiện mức vận chuyển tối đa

Lý do mà những chất hòa tan được vận chuyển tích cực thường bộc lộ cực lớn vận chuyển là mạng lưới hệ thống chất mang vận chuyển trở nên bão hòa khi tải trọng ống tăng lên. Một số chất được tái hấp thu thụ động không chứng tỏ mức vận chuyển tối đa do tại vận tốc vận chuyển của chúng được xác lập bởi những yếu tố khác, ví dụ điển hình như ( 1 ) gradient điện hóa so với sự khuếch tán của chất qua màng, ( 2 ) tính thấm của màng so với chất, và ( 3 ) thời hạn mà chất lỏng chứa chất đó vẫn còn trong ống. Vận chuyển kiểu này được gọi là vận chuyển theo thời hạn theo gradient vì vận tốc vận chuyển nhờ vào vào gradien điện hóa và thời hạn chất ở trong ống, do đó nhờ vào vào vận tốc dòng chảy của ống .

Hình. Mối tương quan giữa lượng glucose đã lọc, vận tốc tái hấp thu glucose của ống thận, và vận tốc bài tiết glucose trong nước tiểu. Mức vận chuyển tối đa là vận tốc tối đa mà glucose hoàn toàn có thể được tái hấp thu từ ống. Ngưỡng glucose đề cập đến lượng glucose đã lọc mà tại đó glucose khởi đầu được bài tiết qua nước tiểu .

Các chất được vận chuyển thụ động không thể hiện mức vận chuyển tối đa và có các đặc điểm của vận chuyển theo thời gian gradient, có nghĩa là tốc độ vận chuyển phụ thuộc vào (1) gradien điện hóa, (2) tính thấm của màng đối với chất, và ( 3) thời gian chất lỏng chứa chất tiếp xúc với màng tế bào của ống lượn.

Một ví dụ về vận chuyển gradient thời hạn là tái hấp thu Natri ở ống lượn gần, nơi mà năng xuất mức vận chuyển tối đa của bơm Natri-Kali-ATPase ở màng đáy thường lớn hơn nhiều so với vận tốc khuyếch tán thực của Natri khi một lượng có ý nghĩa Natri được vận chuyển qua khoảng chừng giữa hai tế bào vào lòng ống thận trải qua màng bịt tế bào biểu mô. Mức độ rò rỉ dịch vào khoảng chừng kẽ của thận phụ thuộc vào vào ( 1 ) tính thấm màng bịt và ( 2 ) những lực vật lý ở khoảng chừng kẽ, dùng để xác lập mức độ tái hấp thu quy trình siêu lọc từ dịch kẽ vào mao mạch cạnh ống thận. Do đó, Natri vận chuyển ở ống lượn gần hầu hết tuân theo nguyên tắc vận chuyển gradient – thời hạn hơn là mức vận chuyển tối đa ống thận .
Điều này có nghĩa là nồng độ Natri ở ống lượn gần càng lớn thì mức độ tái hấp thu của nó càng lớn. Ngoài ra, khi vận tốc chảy của dịch trong ống thận càng chậm thì Phần Trăm Natri được tái hấp thu từ ống lượn gần càng tăng .
Ở những đoạn xa của nephrone, tế bào biểu mô có nhiều màng bịt hơn và vận chuyển lượng Natri nhỏ hơn. Ở những đoạn này, tái hấp thu Natri Open mức vận chuyển tối đa giống như những chất tan được vận chuyển tích cực khác. Hơn nữa, mức vận chuyển tối đa hoàn toàn có thể tăng bởi hormone, như là aldosteron .

Source: https://suachuatulanh.edu.vn
Category : Dịch Vụ Khác