Роль гормонів у регуляції водно-сольового гомеостазу, Регуляція натрій-калієвого гомеостазу,
Регуляція водно-сольового гомеостазу здійснюється за участю гормонів кори надниркових залоз – альдостерону, задньої частки гіпофіза – вазопресину, передсердного натрійуретичного пептиду.
Регульованими параметрами гомеостазу є концентрація іонів у плазмі крові, величина осмотичного тиску плазми, об'єм циркулюючої крові, що відображають підтримання балансу солей та води в організмі та їх розподіл між клітинним та позаклітинним просторами.
Альдостерон секретується клубочкової зони кори надниркових залоз і регулює концентрацію іонів натрію та калію у внутрішньому середовищі.
Вазопресин утворюється нейронами гіпоталамуса шляхом нейросекреції, транспортується в задню частку гіпофіза, звідки надходить у кров зі збільшенням осмотичного тиску внутрішнього середовища, наслідком є збільшення реабсорбції води в нефронах і зменшення діурезу.
Передсердний натрійуретичний пептид синтезується в передсердях, звідки надходить у кров зі збільшенням венозного припливу крові до передсердь та сприяє збільшенню виділення натрію із сечею, наслідком чого є зменшення об'єму циркулюючої крові (ОЦК).
Регуляція натрій-калієвого гомеостазу
Регуляція натрій-калієвого гомеостазу здійснюється переважно за участю альдостерону та передсердного натрійуретичного пептиду.
Баланс натрію та хлору. Щодня з їжею до травного каналу людини надходить від 8,0 до 10,0 г хлориду натрію (NaCI). Іони Na+ та іони Сl-всмоктуються з кишечника в плазму крові, а звідти шляхом дифузії надходять у міжклітинну рідину. У позаклітинному просторі концентрація іонів Na+ майже в 10 разів більша, ніж у клітинах. Зміст іонів Na + у плазмі крові таміжклітинна рідина становить 135-145 мекв/л. Виділення з організму іонів Na+ відбувається із сечею. Зі 100% профільтрованого натрію в канальцях нефронів реабсорбується активним транспортом 99% натрію і тільки 1% виділяється з організму.
Концентрація хлориду у плазмі крові становить 98-106 ммоль/л. Цей іон фільтрується та реабсорбується в нефронах разом з натрієм, проте реабсорбція хлориду здійснюється пасивно дифузією або активним вторинним транспортом.
Баланс калію. У травний канал з їжею надходить 50-150 ммоль калію (мінімальне надходження 25 ммоль/л), із тонкої кишки всмоктується у кров. Концентрація в плазмі крові іонів К+ знаходиться в межах 3,4-5,2 ммоль/л, що у 20-30 разів менше, ніж у клітинах. У проксимальних канальцях та товстому сегменті петлі Генле відбувається реабсорбція калію пасивним та активним транспортом. Однак у дистальному відділі нефрона здійснюється його секреція в обмін на іони Na*. При високій концентрації калію в плазмі крові він виділяється із сечею – до 100% іонів К+, при нестачі – лише до 3%. Іони калію виділяються також травним каналом, тому що після всмоктування їх із тонкої кишки вони секретуються в порожнину товстої кишки.
Альдостерон та його роль
Клітини клубочкової зони кори надниркових залоз синтезують стероїдні гормони - мінералокортикоїди, серед яких альдостерон становить 90%. Попередником альдостерону, як і багатьох інших стероїдних гормонів, є холестерол. Альдостерон незначно пов'язаний з білками плазми, нормальна його концентрація у плазмі крові становить 0,17 нмоль/л, він руйнується у печінці.
Альдостерон збільшує реабсорбцію іонів натрію та секрецію іонів калію та водню в канальцях нефронів нирок і, таким чином,підтримує баланс цих іонів, а також завдяки осмотичному градієнту розподіл води між клітинами і в позаклітинному просторі.
Регуляція секреції альдостерону.Має місце добовий (циркадний) ритм секреції альдостерону - його
МАЛ. 6.41.Регуляція секреції альдостерону та його ефекти в організмі.Знак "+" - стимуляція процесу
максимальна концентрація в плазмі перед пробудженням.
Найважливішими фізіологічними стимулами секреції альдостерону клубочковою зоною кори надниркових залоз є: по-перше, збільшення концентрації іонів К+ у плазмі крові, що безпосередньо стимулює секрецію альдостерону; по-друге, активація ренін – ангіотензин II. Також стимулюють секрецію АКТГ (гормон аденогіпофіза) та зменшення концентрації іонів Na+ у плазмі крові (рис. 6.41).
Утворення ангіотензину IIвідбувається завдяки секреціїренінаюкстагломерулярними клітинами (ЮГК) у нирках.
Ренін- це протеолітичний фермент, секреція якого відбувається при зменшенні наповнення кров'ю аферентної артеріоли клубочка нефрону (гіповолемії) або гіпотензії; при активації β-адренорецепторів ПГК; зниження концентрації натрію в дистальних канальцях нефрону.
Концентрація реніну (а також відповідно альдостерону) збільшується в плазмі крові при зміні пози тіла - у вертикальній позі вона сама, тому що має місце рефлекторна активація β-адренорецепторів; у горизонтальній – найменша, бо відсутня активація β-рецепторів. Ренін перетворює альфа-2-глобулін плазми крові -ангіотензиноген -на ангіотензин I, який під дією ангіотензинперетворюючого ферменту (АПФ) розщеплюється ангіотензину II. АПФ виробляється переважно у легенях, значноменше – у нирках.
Ангіотензин IIвзаємодіє з мембранними рецепторами клітин клубочкової зони з утворенням внутрішньоклітинного посередника - діацилгліцеролу (ДГ) та активації протеїнкінази С
Гіперналіємія -збільшення концентрації іонів К* у плазмі на 1% вже стимулює клітини клубочкової зони, синтезують та секретують альдостерон. Можливо, стимуляція секреції має в основі розвиток деполяризації ендокринних клітин клубочкової зони, що виникає внаслідок позаклітинного збільшення концентрації іонів К+. Деполяризація призводить до відкривання потенціалолежних кальцієвих каналів, через які входять іони Са 2+ у клітину, що забезпечує секрецію гормону (рис. 6.42).
Гіпонатріємія- зменшення концентрації іонів Na+ у плазмі на 10% стимулює клітини клубочкової зони, синтезують і секретують альдостерон, що призво-
МАЛ. 6.42.Регуляція секреції альдостерону при гіперкаліємії
дити до збільшення реабсорбції іонів Na + в канальцях нефрону, і зростання секреції іонів калію та водню. Однак цей ефект залежить від ефективного об'єму крові в кровоносних судинах – при його збільшенні гіперволемії реабсорбція натрію зменшується.
АКТГ- гормон, який синтезується і секретується передньою часткою гіпофіза, діє на пучкову зону, яка виробляє глюкокортикоїди. Однак у великих концентраціях може безпосередньо стимулювати секрецію альдостерону, наприклад, в умовах адаптації до впливу стресових факторів.
Механізм дії альдостерону.Альдостерон є стероїдним гормоном, який проходить крізь мембрану клітини-мішені та взаємодіє з рецепторами цитоплазми, після цього комплекс ГР мігрує до ядра. У ядрі комплекс зв'язується з ядернимрецептором, що посилює транскрипцію мРНК, кодованих геном, що призводить до подальшого синтезу білків на рибосомах.
Мінералокортикоїдні рецептори в клітинах-мішенях однаково чутливі як до альдостерону, так і до кортизолу. У клітині-мішені кортизол перетворюється на кортизон під впливом ферменту Ιΐβ-гідроксистероїддегідрогенази. Таким чином, молекула кортизолу інактивується; тому альдостерон зв'язується зі своїм рецептором навіть у малій концентрації.
Вплив альдостерону на нирки.Альдостерон збільшуєреабсорбцію іонів Na+ в основному в дистальному відділі нефрону завдяки потенціації в епітелії синтезу білків, індукованих альдостерону. Завдяки цьому:
■ збільшується синтез мембранного ферменту Na + - К + -АТФази, що прискорює швидкість активного транспорту іонів натрію та калію в епітелії дистальних канальців та головних клітинах збиральних трубочок:
■ підвищується кількість утворення натрій-калієвих насосів у базолатеральних мембранах клітин, які забезпечують активний транспорт іонів натрію із клітини в кров;
■ зростає синтез білків, які стимулюють відкриття апікальних Na+-каналів або їх новоутворення, прискорює транспорт іонів Na+ із порожнини канальців у клітини.
Альдостерон одночасно з цим збільшуєсекрецію іонів К+ у просвіт канальців завдяки зростанню числаΝa+- К+- насосіві натрієвих>каналовв апікальній мембрані епітелію.
Альдостерон збільшує секреціюіонів Н+ у просвіт канальців в обмін на транспорт іонів натрію в клітину, що є одним із механізмів регуляції кислотно-основного стану крові. Вплив альдостерону відбувається протягом 10-30 хв і більше, що свідчить про залежність ефектугормону від синтезу нових білків, індукованих альдостерону
Недолік і надлишок альдостерону.Нестача альдостерону виникає при гіпофункції надниркових залоз -первинний гіпоальдостеронізм,що призводить до гіпонатріємії, гіперкаліємії, гіповолемії та гіпотензії.
Неконтрольована продукція альдостерону -первинний гіперальдостеронізм- може бути наслідком виникнення пухлин клубочкової зони, що призводить до гіпернатріємії та гіпокаліємії завдяки секреції іонів калію алкалозу внаслідок збільшення секреції іонів водню; гіперволемії та гіпертонії завдяки затримці іонів натрію тетанії внаслідок зростання деполяризації нервових та м'язових волокон внаслідок порушення натрій-калієвого балансу.
Передсердний натрійуретичний пептид та його роль
Передсердний натрійуретичний пептид (ПНП) синтезується та секретується кардіоміоцитами передсердь, що містять гранули гормону. Це поліпептид, що циркулює в крові та має 28 амінокислотних залишків. Стимулює виділення ПНП розтягування передсердь кров'ю зі збільшенням їх наповнення - гиперволемии, що зумовлює збільшення кількості гранул у кардіоміоцитах.
Механізм дії ПНП на клітини-мішені – це взаємодія з мембранними рецепторами трьох типів, що перетинають мембрану. Два з цих рецепторів (NPR-A, NPR-B) мають у цитоплазмі фрагмент, який є гуанілатциклазою. Третій рецептор (NPR-C) діє через G-білок, активує фосфоліпазу С і пригнічує аденілатциклазу.
ПНП збільшує виведення іонів Na+ нирками при гіперволемії. Слідом за натрієм підвищується виділення води з осмотичним градієнтом, що веде до нормалізації об'єму крові та зменшення концентрації іонів Na* у крові та позаклітинній рідині. Збільшення екскреції іонів Na*нирками (натрійурез) є наслідком впливу ПНП на такі функції клітин-мішеней:
■ розширює аферентні артеріоли у клубочках нефрону, що призводить до збільшення клубочкової фільтрації та надходження іонів Na+ у капсулу нефрону;
■ пригнічує реабсорбцію іонів Na+ у канальцях нефрону, наслідком чого є зростання виведення іонів Na+ із сечею та води за осмотичним градієнтом;
■ гальмує секрецію реніну юкстагломерулярними клітинами (ЮГК), внаслідок чого зменшується концентрація ангіотензину II та альдостерону, що призводить до зниження реабсорбції іонів Na+.