Почечная регуляция кислотно-основного состояния

Почки являются одним из двух органов — наряду с легкими — которые поддерживают кислотно-основное равновесие организма. Они делают это по двум направлениям: реабсорбируют почти весь отфильтрованный бикарбонат, чтобы предотвратить его потерю, и генерируют новый бикарбонат, одновременно выводя ежедневную нагрузку фиксированными кислотами в виде титруемой кислоты и аммония. Эти процессы поддерживают пополнение буферного резерва организма.

Definition

Почечная регуляция кислотно-основного состояния — это совокупность тубулярных процессов, посредством которых почки реабсорбируют отфильтрованный бикарбонат и выводят чистую ежедневную кислотную нагрузку — главным образом в виде аммония и титруемой кислоты — тем самым генерируя новый бикарбонат для поддержания системного кислотно-основного равновесия.

Scope

Эта тема охватывает вклад почек в гомеостаз кислотно-основного состояния: реабсорбцию бикарбоната, чистую экскрецию кислоты через титруемую кислоту и аммониогенез, а также сегментарную основу этих функций. Это физиологический справочник, который не предоставляет критериев для диагностики или лечения кислотно-основных нарушений.

Core questions

• Как почки реабсорбируют большую отфильтрованную нагрузку бикарбонатом?
• Как генерируется новый бикарбонат для замещения того, который расходуется на буферизацию метаболической кислоты?
• Какую роль играют титруемая кислота и аммоний в чистой экскреции кислоты?
• Как почки регулируют экскрецию кислоты в ответ на ацидоз?

Key concepts

• Реабсорбция бикарбоната (проксимальный каналец)
• Чистая экскреция кислоты
• Титруемая кислота (например, фосфатная буферизация)
• Аммониогенез и экскреция аммония
• Секреция ионов водорода
• Карбоангидраза
• Почечная компенсация респираторных нарушений

Mechanisms

Проксимальный каналец реабсорбирует подавляющее большинство отфильтрованного бикарбоната: секретируемые ионы водорода соединяются с люминальным бикарбонатом, образуя углекислый газ и воду (реакция ускоряется карбоангидразой), которые поглощаются и регенерируют бикарбонат внутриклеточно для возврата в кровь. Для выведения ежедневной метаболической кислотной нагрузки почки секретируют ионы водорода, которые буферизуются в моче фосфатом и другими буферами (титрованая кислота) и, что важно, генерируют и выводят аммоний; аммониогенез из глутамина в проксимальном канальце дает новый бикарбонат для крови. При ацидозе аммониогенез усиливается, увеличивая чистую экскрецию кислоты и генерацию бикарбоната, что является основным адаптивным ответом почек и более медленным компонентом компенсации наряду с легкими (Hamm 2015; Curthoys 2014; Adrogué 1998; Guyton & Hall 2020).

Clinical relevance

Почечная регуляция кислотно-основного состояния объясняет, как почки поддерживают бикарбонатный буфер организма и компенсируют хронические кислотно-основные нарушения, а расстройства этих процессов лежат в основе почечных канальцевых ацидозов. Эта статья описывает нормальную физиологию для справки и не является основой для диагностики или лечения кислотно-основных нарушений у конкретного человека.

Evidence & guidelines

Механизмы, обобщенные здесь, взяты из физиологических обзоров и справочников. Статья носит описательный характер и не представляет клиническое лечение кислотно-основных нарушений в качестве рекомендаций.

History

Роберт Питтс и его коллеги в середине двадцатого века установили, что почки выводят кислоту в виде титруемой кислоты и аммония и реабсорбируют отфильтрованный бикарбонат, определяя чистую экскрецию кислоты. Более поздние работы картировали транспортеры и ферменты — карбоангидразу, проксимальный глутаминовый путь — которые осуществляют реабсорбцию бикарбоната и аммониогенез (Hamm 2015; Curthoys 2014).

Key figures

• Robert Pitts
• L. Lee Hamm
• Norman Curthoys
• Donald Seldin

Seminal works

• hamm-2015
• curthoys-2014
• adrogue-1998

Frequently asked questions

Чем почки отличаются от легких в поддержании кислотно-основного равновесия?

Легкие быстро регулируют кислотно-основное состояние, изменяя выведение углекислого газа, тогда как почки действуют медленнее, реабсорбируя отфильтрованный бикарбонат и выводя фиксированную метаболическую кислотную нагрузку, одновременно генерируя новый бикарбонат; вместе они обеспечивают быструю и устойчивую регуляцию.

Почему важна экскреция аммония?

Генерация аммония из глутамина позволяет почкам выводить большое количество кислоты и при этом добавлять новый бикарбонат в кровь; этот путь усиливается при ацидозе и является основным способом увеличения чистой экскреции кислоты почками.