Fyziológia pH, dýchanie, obličky, pečeň
Príspevok dýchania, funkcie obličiek a pečene k homeostáze pH
20 mM/d), močovina sa vylučuje obličkami, z glutamínu sa môže stať bikarbonát (ktorý sa reabsorbuje) a amónium (ktorý sa dostane do moču). Mechanizmus amónia je metabolicky regulovaný: glutamín sa štiepi v proximálnom tubule na α-ketoglutarát - tvoria sa dve molekuly amónia, ktoré sa vylučujú. Amoniak je možné z tubulárneho lúmenu do proximálnej tubulárnej bunky absorbovať iba s ťažkosťami.
Vzostupná končatina Henleovej slučky absorbuje amoniak, ktorý potom vstupuje do interstícia obličkovej drene. Časť recirkuluje v obličkovom tkanive; časť je zachytená a detoxikovaná v pečeni; niektoré sa vylučujú močom (
40 mM/d).
Vylučovanie dusíka (
6-12 g/d alebo asi 100 mg/kg/d) sa vyskytuje hlavne prostredníctvom močoviny (12-25 g/d; molárna hmotnosť 60, z toho dusík: 28). Pri diéte bez bielkovín klesá vylučovanie dusíka za niekoľko dní na menej ako polovicu pôvodnej hodnoty (
Obličky menia svoje vylučovanie H + v závislosti od acidobázického stavu tela: Pri acidóze sa z tela vylučuje viac vodíkových iónov močom, pri alkalóze menej.
Výmena za sodík: Keď bunkové pH klesne, tubulárne bunky vylučujú H + proti Na + na luminálnej membráne (proximálny tubul, distálny tubul, zberná trubica) - najmä ak je metabolizmus kyslý. Bikarbonát sa spotrebuje v lúmene, vytvárajú sa non-hydrogenuhličitanové pufre, ako je fosfát, CO2. To difunduje späť do tubulárnej bunky a znova vytvára H + a HCO3 - .
Konverzia CO2 H2CO3 sa urýchľuje pomocou uhličitej anhydrázy, inhibítor karboanhydrázy má spomalujúci účinok na celý proces a inhibuje absorpciu sodíka. Potom sa vylúčia vodíkové ióny a ióny bikarbonátu sa prevedú do krvi ako pufer. Hlavná časť sekrécie H + sa používa na opätovnú absorpciu bikarbonátu .
Na konci proximálneho tubulu môže byť hodnota pH tubulárnej tekutiny nižšia ako 7,0, terminálny moč môže dosiahnuť pH asi 4,4, čo zodpovedá tisíckrát vyššej koncentrácii vodíkových iónov (7,4 - 4,4 = 3,0; 3 je dekadický logaritmus 1 000).
Vodíkové ióny sa môžu vylučovať ako amónne ióny: pozri nižšie. Acidóza sa kompenzuje obličkami vylučovaním kyslých valencií, čo znamená, že klesá vylučovanie bikarbonátu (používa sa na pufrovanie, produkuje sa CO2, ktorý sa v prípade poruchy dýchania ľahko vydýchne) a vylučovanie „maskovaných vodíkových iónov“ v Forma H 2 PO 4 - (vylučovanie fosfátov prebieha bez prísunu energie) a NH4 + sa zvyšuje (druhá s oneskorením 1-2 dni):
V prípade alkalózy naopak klesá vylučovanie fosforečnanov a (s určitým oneskorením) vylučovania amónneho, v prípade iných ako respiračných porúch klesá aj výdych CO2.
Bunky steny špecializované na výmenu dôležitú pre pH sa nachádzajú v distálnom tubulárnom systéme a v zberných cestách obličiek:
0,1-0,2%) vodíkových iónov sa vylučuje voľne, hlavná časť ako H2PO4 - .
Molekuly, ktoré obsahujú dusík, fosfor alebo síru, sa vylučujú obličkami aj črevom:
30 mM/d od (to zodpovedá
0,2% respiračných vzdialených kyselinových valencií).
Asi 40 mM kyslých valencií sa vylučuje ako amoniak za deň. („Amóniový mechanizmus“ je opísaný nižšie.)
K reabsorpcii dochádza k
80% v proximálnom tubule ako oxid uhličitý (prostredníctvom „mechanizmu CO2-hydrogenuhličitanu“, pretože hydrogenuhličitan sa nemôže dostať cez luminálnu tubulárnu membránu: CO 2 + H2O H2CO3 H + + HCO3 -). Rozsah reabsorpcie závisí od pC O2 a pH moču:
Vysoký pCO2 v tubule zvyšuje gradient a podporuje opätovnú absorpciu;
Ak je pH moču nižšie ako 6,5, hydrogenuhličitan sa už nevylučuje (to znamená, že vylučovanie kyselinou zodpovedá súčtu vylúčenej titrovateľnej kyseliny plus NH4 +).
15 - 20 mol CO 2/d) - zďaleka najdôležitejší orgán vylučovania kyselín (odstraňuje z tela asi 250-krát kyslejšiu valenciu ako obličky s kapacitou vylučovania kyselín
0,07 M/d); renálne vylučovanie „neprchavých“ valenčných kyselín však nemôže prevziať žiadny iný orgán.
V prípade hyperventilácie to býva naopak, nastáva hypokapnia (arteriálny pC O2
Centrálne chemoreceptory sa aktivujú zvýšením arteriálneho pC O2 a znížením pH v krvi a alkohole, periférne chemoreceptory znížením arteriálneho p O2 (glomera carotica a aortica, aferencia prostredníctvom IX. A X. lebečných nervov).
Viac podrobností nájdete tu
Respiračná acidóza stimuluje vylučovanie H + v obličkách - vylučovanie amoniaku produkuje viac bikarbonátu (metabolická kompenzácia); pri respiračnej alkalóze je to naopak.
450 mM/d),
Aspartát (
450 mM/d),
Glutamát (
20 mM/d).
Deaminácia aspartátu v pečeni vedie k tvorbe NH3 a močoviny (
Mechanizmus amoniaku. Vylučovanie amónnych iónov je obzvlášť dôležité, pretože je metabolicky regulované. Glutamín sa dostáva do obličiek krvou, je absorbovaný v proximálnom tubule prostredníctvom Na kotransportu (antiporter) a štiepený na glutamát a amoniak (NH3) pomocou glutaminázy.
Amoniak je rozpustný v tukoch a elektroneutrálny, a tak pasívne migruje z tubulárnej bunky do tubulárneho lúmenu (NH3 je tubulárny).
H + je elektrogénne závislý od ATP a vylučuje sa cez antiport Na +/H +.
Akonáhle sa dostanú do tubulárneho lúmenu, H + a NH3 sa spoja a vytvoria NH4 +; kladne nabité amónne ióny môžu byť absorbované do proximálnej tubulárnej bunky iba ťažko, takže zostávajú v lúmene.
Hodnota pK tohto systému je 9,0 - pri pH 7,4 je väčšina (97,5%) prítomná ako NH4 +, iba 2,5% ako NH3. Ak hodnota pH klesne, táto nerovnováha sa zvyšuje (pri pH 5,0 je to viac ako 100: 1 pre NH4 +).
| > 30% protónov sa vylučuje cez NH4 +. |
Iba stúpajúca končatina Henleho slučky absorbuje amoniak (kotransportuje sa so sodíkom a chloridom) a „uvoľňuje“ ho ako amoniak opäť cez bazolaterálnu membránu do interstícia obličkovej drene. To vedie k obohateniu NH4 +. Časť recirkuluje v obličkovom tkanive; časť sa znovu vstrebáva do krvi a detoxikuje sa pečeňou; niektoré sa vylučujú močom (
85%) na vylučovanie dusíka (
900 mM dusíka/deň). Pri bezproteínovej diéte je podstatne menej dusíka, vylučovanie dusíka potom klesá na tretinu (z
120 mg/kg/d na približne 40 mg/kg/d, čo znamená pokles napríklad z 10 g/d na 3 g/d pre osobu s hmotnosťou 80 kg.
Syntéza močoviny (
450 mM/d) konzumuje H + aj HCO3-; toto sa deje v periportálnej oblasti pečeňového laloku.
Vylučovanie močoviny nie je priamo účinné pri pH. Ak však stúpne pH krvi (alkalóza), vylučovanie dusíka močovinou je vynútené (a menej dusíka sa vylučuje amóniom). Pri acidóze je to naopak; zvyšuje sa vylučovanie amónnych iónov (NH3 je slabá báza; hodnota pK systému NH3/NH4 + je 9,2, takže pri pH 7,2 je stokrát viac NH4 + ako NH3).
Požiadavky na acidobázickú rovnováhu sú zohľadnené prostredníctvom systému glutamín-glutamát, do ktorého sú zapojené tkanivá pečene a obličiek:
Pri acidóze sa glutamát čoraz viac používa na viazanie amónia; glutamín sa produkuje (blízko vena centralis, t. J. Menej okysličenej oblasti acinárneho systému). V prípade alkalózy sa však tvorba močoviny zvyšuje.