14.3. Регуляція водно-сольового обміну

Вода та розчинені у ній солі мають важливе значення для організму людини, тому різка зміна в кількості води та розчинених у ній солей небезпечна для життя. В організмі людини існують механізми, які забезпечують підтримання цих параметрів практично на постійному рівні. Об’єм рідини і концентрація іонів натрію регулюється: антидіуретичним гормоном (АДГ); ренін-ангіотензин-альдостероновою системою (РААС); натрійуретичними пептидами.

С

Рис. 14.2. Механізм дії антидіуретичного гормону: R-рецептор; АЦ-аденілатциклаза; ПК А – протеїнкіназа А; індуктор-ОРО₃^2- - білок, що стимулює експресію гену аквапорину-2

игналом для секреції АДГ є підвищення осмотичного тиску тканинної рідини. Для цього гормона існує два типи рецепторів: V₁ і V₂. Рецептори V₂ локалізовані тільки на епітеліальних клітинах нирок і передають сигнал гормону через аденілатциклазну систему. Внутрішньоклітинне фосфорилування білків супроводжується активацією факторів транскрипції, які беруть участь у синтезі мРНК, яка кодує будову білка аквапорину-2 (рис. 14.2). Цей білок вбудовується в мембрану клітин ниркових канальців, утворює водні канали, і забезпечує реабсорбцію води.

У результаті осмотичний тиск позаклітинної рідини зменшується і зникає стимул, що викликав виділення АДГ у кров із аксонів задньої частки гіпофіза.

Всі позаниркові рецептори належать до V₁-типу. Вони діють через інозитолфосфатидну систему передачі сигналу і за рахунок збільшення концентрації внутрішньоклітинного Ca²⁺ забезпечують вазоконструктурну дію гормону на стінки судин.

У результаті травм, інфекцій, пухлин гіпоталамусу і гіпофізу, порушення передачі сигналу в клітини нирок синтез і секреція гормону знижується, розвивається нецукровий діабет. Ця патологія супроводжується збільшенням екскреції сечі – поліурією (у тяжких випадках до 10 л на добу) і компенсаторним виникненням відчуття спраги.

Р

Рис. 14.3. Система ренін-ангіотензин-альдостерон: АТ – артеріальний тиск, АПФ – ангіотензинперетворювальний фермент, АДГ- антидіуретичний гормон

енін–ангіотензин–альдостеронова система (РААС). У регуляції тиску і електролітного складу крові провідна роль належить ренін-ангіотензин-альдостероновій системі (рис.14.3). Активація цієї системи відбувається при зниженні об’єму і тиску крові, які реєструються барорецепторами нирок. У відповідь на отриманий сигнал у юкстагломерулярному апараті синтезується протеолітичний фермент – ренін. Він секретується у кров, де взаємодіє із синтезованим у печінці білком – ангіотензиногеном і відщепляє від нього з N-кінця декапептид – ангіотензин I. Цей пептид підлягає додатковому гідролізу під дією іншої протеази – ангіотензинперетворювального ферменту (АПФ), який відщеплює з С-кінця ангіотензину I дипептид з утворенням октапептиду – ангіотензину II, який має потужну фізіологічну активність: він звужує судини, підвищуючи в такий спосіб артеріальний тиск, викликає відчуття спраги, стимулює синтез і секрецію альдостерону і таким чином підвищує осмотичний тиск крові.

Рецептори до ангіотензину II розташовуються на гладком’язових клітинах, клітинах кори надниркових залоз і канальцях нефронів. Передача сигналу в клітини-мішені відбувається через інозитолфосфатидну систему.

Гіпертензивна дія ангіотензину ІІ регулюється також кінінами плазми, які мають здатність підвищувати проникність капілярів і розширювати судини, що сприяє зниженню артеріального тиску. Активність ренін-ангіотензинової системи також тісно пов’язана з утворенням у нирках простагландинів, які змінюють чутливість ниркових клітин до дії певних гормонів.

Низка інших тканин містять незалежні ренін-ангіотензинові системи, які генерують ангіотензин ІІ місцевої дії – це стінки кровоносних судин, матка, плацента та оболонки плода, очні яблука, екзокринна частина підшлункової залози, серце, жирова тканина, кора надниркових залоз.

Альдостерон – гормон кори надниркових залоз, який синтезується з холестеролу. Його органами-мішенями є клітини звивистих канальців нефронів (рис. 14.4). Альдостерон, як стероїдний гормон, діє через внутрішньоклітинні рецептори, стимулюючи синтез білків-переносників іонів Na⁺, які забезпечують реабсорбцію останніх із первинної сечі в клітини; білків-перенощиків К⁺, здійснюючи екскрецію цих іонів у сечу; Na⁺-, К⁺-АТФази, що підтримує різницю концентрацій іонів на плазматичній мембрані клітин; ферментів цитратного циклу, що забезпечує утворення АТФ, необхідного для забезпечення енергією органу.

П

Рис. 14.4. Роль альдостерону в

регуляції осмотичного тиску крові

ідвищення осмотичного тиску, викликане альдостероном, є сигналом для секреції АДГ і затримки води в організмі.

Зростання тиску й об'єму крові за механізмом негативного зворотного зв'язку виключає роботу РААС, що супроводжується зниженням секреції реніну, рівня ангіотензину ІІ і альдостерону, вазодилятацією та збільшенням екскреції води та NaCl із сечею.

Включення РААС є екстреною реакцією організму на зменшення об'єму рідини при крововтратах, діареї, блюванні, потовиділенні. При стенозі (звуженні) хоча б однієї ниркової артерії навіть за умови нормального тиску та об’єму крові відбувається раптове збільшення секреції реніну, тиск крові зростає понад норму, розвивається ниркова форма гіпертонії, яку може спричинити також і гіперпродукція альдостерону (гіперальдостеронізм), що виникає внаслідок гіпертрофії клітин клубочкової зони нирок, яка виробляє альдостерон. Реабсорбція іонів натрію і підвищення їх концентрації в плазмі крові служить сигналом для секреції АДГ і затримки води. Одночасно спостерігається гіпокаліємія, дефіцит іонів магнію і м'язова слабість.

За таких умов інгібітори синтезу простагландинів (індометацин), і β-адреноблокатори (пропранолол), можуть знижувати секрецію реніну, а інгібітори ангіотензинперетворювального ферменту, такі як каптоприл і еналаприл, попереджують перетворення ангіотензину І на ангіотензин ІІ.

Натрійуретичні пептиди. Передсердний натрійуретичний пептид, виділений з серця, являє собою сукупність двох пептидів – атріопептину І, що містить 28 амінокислотних залишків та атріопептину ІІ, який утворений меншою кількістю амінокислот і містить один дисульфідний зв'язок. Вони синтезуються та зберігаються в спеціальних гранулах кардіоміоцитів, їх секрецію стимулюють підвищення артеріального тиску, збільшення осмолярності плазми, збільшення частоти серцевих скорочень, підвищення концентрації катехоламінів і глюкокортикоїдів. Тканинами-мішенями служать клубочки нирок і периферійні артерії.

Атріопептини пригнічують секрецію АДГ, реніну, альдостерону, розширюють судини, і діючи на стадії утворення первинної сечі, збільшують екскрецію натрію хлориду та води.

Інший натрійуретичний пептид вперше був виділений з мозку свині, тому його назвали мозковим натрійуретичним пептидом. У мозку людини його концентрація незначна, більша його кількість знаходиться в серці (його шлуночках).

Натрійуретичний пептид С, наявний у мозку, гіпофізі, нирках і клітинах ендотелію судин у незначній концентрації знаходиться в серці. він, імовірно, відіграє роль паракринного трансмітера.

Натрійуретичні пептиди, що містяться в крові, діють на нирки, збільшуючи екскрецію натрію, імовірно, впливають шляхом дилатації аферентних артеріол і релаксації мезангіальних клітин. Обидва ці ефекти посилюють фільтрацію у клубочках, а також діють на ниркові канальці, пригнічують реабсорбцію натрію. До інших ефектів належить збільшення проникності капілярів, що призводить до виходу води з судин і зниження артеріального тиску, крім того, вони сприяють розслабленню гладком’язових елементів в артеріолах і венулах. Ці пептиди також знижують секрецію реніну і протидіють пресорним ефектам катехоламінів та ангіотензину ІІ.

Фактор інгібування Na⁺-, К⁺-АТФази – уабаїн, стероїд, який синтезується в надниркових залозах. Він стимулює виділення натрію з сечею шляхом інгібування ферменту Na⁺-, К⁺-АТФази і більшою мірою виявляє вплив на підвищення артеріального тиску, ніж на його зниження.