Рециркуляция мочевины и осмолярность мозгового вещества почек

Мочевина является не просто продуктом обмена веществ, подлежащим выведению; в почках она избирательно рециркулирует между внутренним мозговым собирательным протоком и интерстицием, где она в значительной степени способствует осмолярности внутреннего мозгового вещества. Эта рециркуляция, опосредованная специфическими переносчиками мочевины и регулируемая антидиуретическим гормоном, помогает почкам концентрировать мочу, при этом выводя азотистые отходы.

Definition

Рециркуляция мочевины — это регулируемое перемещение мочевины между внутренним мозговым собирательным протоком, интерстицием, петлями Генле и прямыми сосудами, опосредованное облегченными переносчиками мочевины, которое концентрирует мочевину во внутреннем мозговом веществе таким образом, что она существенно способствует осмолярности мозгового интерстиция, не теряясь из организма.

Scope

Эта тема охватывает то, как мочевина задерживается и рециркулирует в мозговом веществе почек, роль облегченных переносчиков мочевины в собирательном протоке и прямых сосудах, а также то, как мочевина увеличивает осмотический градиент внутреннего мозгового вещества. Она дополняет темы, посвященные формированию градиента и обмену в прямых сосудах. Это справочная физиология, а не клиническое руководство.

Core questions

• Как мочевина концентрируется во внутреннем мозговом веществе?
• Какие переносчики перемещают мочевину и где они экспрессируются?
• Как антидиуретический гормон связывает обработку мочевины с сохранением воды?
• Почему рециркуляция мочевины важна для механизма концентрации мочи?

Key concepts

• Облегченные переносчики мочевины (семейства UT-A и UT-B)
• Проницаемость для мочевины внутреннего мозгового собирательного протока
• Регуляция транспорта мочевины вазопрессином
• Вклад мочевины в осмолярность внутреннего мозгового вещества
• Сопряжение реабсорбции мочевины и воды
• Потребление белка и способность к концентрации

Key theories

Облегченный транспорт и рециркуляция мочевины

Специфические переносчики мочевины семейства UT-A во внутреннем мозговом собирательном протоке и семейства UT-B в нисходящих прямых сосудах позволяют мочевине реабсорбироваться в интерстиций, а затем повторно захватываться кровотоком и петлями, так что мочевина рециркулирует в мозговом веществе и накапливается там, добавляя осмоли во внутренний мозговой интерстиций, что способствует выведению воды из собирательного протока.

Mechanisms

На большей части дистального нефрона каналец относительно непроницаем для мочевины, поэтому мочевина концентрируется по мере реабсорбции воды; во внутреннем мозговом собирательном протоке антидиуретический гормон увеличивает проницаемость для мочевины через переносчики мочевины UT-A, позволяя мочевине перемещаться по градиенту концентрации в интерстиций, где она повышает местную осмолярность. Из интерстиция мочевина может повторно поступать в нисходящие прямые сосуды через переносчики UT-B и петли Генле, так что она рециркулирует в мозговом веществе, а не быстро вымывается. Поскольку антидиуретический гормон повышает как проницаемость для воды, так и проницаемость для мочевины в соответствующих сегментах, реабсорбция воды и накопление мочевины координируются, и задержанная мочевина составляет значительную часть осмотической силы во внутреннем мозговом веществе, что позволяет максимально концентрировать мочу. Способность к концентрации соответственно чувствительна к количеству доступной мочевины, что частично зависит от диетического белка.

Clinical relevance

Поскольку мочевина в значительной степени способствует осмолярности внутреннего мозгового вещества, факторы, изменяющие доступность мочевины или функцию переносчиков, могут изменять максимальную способность к концентрации; эта статья описывает физиологию и не содержит диагностических или терапевтических рекомендаций.

Evidence & guidelines

Описание основано на физиологических и молекулярных обзорах переносчиков мочевины у млекопитающих и механизма концентрации мочи; отсутствуют клинические рекомендации, касающиеся рециркуляции мочевины как физиологического процесса.

History

Классические модели признавали, что мочевина существенно способствует осмолярности внутреннего мозгового вещества, и предлагали внутрипочечную рециркуляцию для объяснения ее накопления. Молекулярная эра затем идентифицировала и клонировала облегченные переносчики мочевины UT-A и UT-B, обеспечив молекулярную основу для регулируемого вазопрессином перемещения мочевины и подтвердив пути рециркуляции, которые были выведены более ранней физиологией.

Key figures

• Jeff M. Sands
• Harold E. Layton
• Robert A. Fenton

Seminal works

• sands-2003

Frequently asked questions

Почему мочевина важна для концентрации мочи, а не просто является продуктом обмена веществ?

Мочевина, задерживаемая и рециркулируемая во внутреннем мозговом веществе, обеспечивает большую часть интерстициальной осмолярности там, и эта осмолярность вытягивает воду из собирательного протока для концентрации мочи.

Как антидиуретический гормон влияет на обработку мочевины?

Он увеличивает проницаемость для мочевины внутреннего мозгового собирательного протока через переносчики UT-A одновременно с увеличением проницаемости для воды, поэтому накопление мочевины и реабсорбция воды координируются во время антидиуреза.