Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В физиологии почки , tubuloglomerular обратной связи ( ТФР ) является обратной связи системы внутри почек . Внутри каждого нефрона информация из почечных канальцев (область ниже по потоку канальцевой жидкости ) передается в клубочки (область выше по потоку). Тубулогломерулярная обратная связь - один из нескольких механизмов, которые почки используют для регулирования скорости клубочковой фильтрации (СКФ). Он включает концепцию пуринергической передачи сигналов , при которой повышенная концентрация хлорида натрия в дистальных канальцах вызывает базолатеральное высвобождениеаденозин из клеток macula densa . Это инициирует каскад событий, который в конечном итоге приводит СКФ к соответствующему уровню. [1] [2] [3]

Фон [ править ]

Почки поддерживают концентрацию электролитов, осмоляльность и кислотно-щелочной баланс плазмы крови в узких пределах, совместимых с эффективной функцией клеток; и почка участвует в регуляции артериального давления и поддержании постоянного объема воды в организме [4]

Для нормальной функции почек поток жидкости через нефрон должен оставаться в узком диапазоне, чтобы не нарушать способность нефрона поддерживать солевой и водный баланс. [5] Тубулогломерулярная обратная связь (TGF) регулирует канальцевый кровоток путем обнаружения и коррекции изменений СКФ. Активный трансэпителиальный транспорт используется толстой восходящей ветвью петли клеток Генле (TAL) для перекачки NaCl в окружающий интерстиций из люминальной жидкости. Трубчатая жидкость разбавлена, потому что стенки клетки водонепроницаемы и не теряют воду, поскольку NaCl активно реабсорбируется. Таким образом, TAL является важным сегментом системы TGF, и его транспортные свойства позволяют ему выступать в качестве ключевого оператора системы TGF. [5]Снижение СКФ происходит в результате TGF, когда концентрация NaCl на участке сенсора увеличивается в физиологическом диапазоне приблизительно от 10 до 60 мМ. [6]

Механизм TGF представляет собой петлю отрицательной обратной связи, в которой концентрация хлорид-иона ощущается ниже по потоку в нефроне плотным пятном (MD), клетками в стенке канальцев около конца TAL и клубочком. Напряжение мышц в афферентной артериоле изменяется в зависимости от разницы между воспринимаемой концентрацией и целевой концентрацией. [5] Расширение сосудов афферентной артериолы, которое приводит к увеличению давления клубочковой фильтрации и канальцевому току жидкости, происходит, когда МД клетки обнаруживают концентрацию хлорида ниже целевого значения. Более высокая скорость потока жидкости в TAL позволяет меньше времени для разбавления трубчатой ​​жидкости, так что концентрация хлорида MD увеличивается. [5] Клубочковый кровоток уменьшается, если концентрация хлоридов выше целевого значения. Сужение гладкомышечных клеток в афферентной артериоле приводит к снижению концентрации хлорида в MD. TGF стабилизирует доставку жидкости и растворенного вещества в дистальную часть петли Генле и поддерживает скорость фильтрации, близкую к идеальной, используя эти механизмы.

Механизм [ править ]

Макулы Densa представляет собой набор из плотно упакованных эпителиальных клеток на стыке толстой восходящей ветви (TAL) и дистальных извитых каналец (DCT). По мере того, как TAL поднимается по коре почек, он встречает собственный клубок , в результате чего плотное пятно останавливается под углом между афферентной и эфферентной артериолами . Положение macula densa позволяет быстро изменять сопротивление афферентных артериол в ответ на изменения скорости потока через дистальный нефрон.

Плотное пятно использует состав канальцевой жидкости в качестве индикатора СКФ. Большая концентрация хлорида натрия указывает на повышенную СКФ, в то время как низкая концентрация хлорида натрия указывает на пониженную СКФ. Хлорид натрия ощущается плотным пятном в основном с помощью апикального котранспортера Na-K-2Cl (NKCC2). Связь между TGF и NKCC2 можно увидеть при применении петлевых диуретиков, таких как фуросемид . [7]Фуросемид блокирует реабсорбцию NaCl, опосредованную NKCC2, в плотном пятне, что приводит к увеличению высвобождения ренина. За исключением использования петлевых диуретиков, обычная ситуация, которая вызывает снижение реабсорбции NaCl через NKCC2 в плотном пятне, представляет собой низкую концентрацию NaCl в просвете канальцев. Снижение поглощения NaCl через NKCC2 в плотном пятне приводит к увеличению высвобождения ренина, что приводит к восстановлению объема плазмы, и к расширению афферентных артериол, что приводит к увеличению потока плазмы в почках и увеличению СКФ.

Обнаружение macula densa повышенной концентрации хлорида натрия в просвете канальцев, что приводит к снижению СКФ, основано на концепции пуринергической передачи сигналов . [1] [2] [8]

В ответ на усиление потока канальцевой жидкости в толстой восходящей конечности / повышение концентрации хлорида (соли) натрия в плотном пятне:

  1. Повышенная фильтрация в клубочках или сниженная реабсорбция натрия и воды проксимальным извитым канальцем вызывает повышение концентрации хлорида натрия в канальцевой жидкости плотного макулы.
  2. Апикальные котранспортеры Na-K-2Cl (NKCC2), которые находятся на поверхности клеток macula densa, подвергаются воздействию жидкости с более высокой концентрацией натрия, и в результате больше натрия транспортируется в клетки.
  3. Клетки macula densa не имеют достаточного количества Na / K-АТФаз на своей базолатеральной поверхности, чтобы вывести этот добавленный натрий. Это приводит к увеличению осмолярности клетки .
  4. Вода течет в клетку по осмотическому градиенту, вызывая набухание клетки. Когда клетка набухает, АТФ выходит через базолатеральный, активируемый растяжением, неизбирательный канал макси-аниона. [9] АТФ затем превращают в аденозина с помощью эктопаразитицид-5'-нуклеотидазы . [10]
  5. Аденозин сужает афферентную артериолу путем связывания с высоким сродством с рецепторами A 1 [11] [12] a G i / G o . Аденозин с гораздо меньшим сродством связывается с рецепторами A 2A и A 2B [13], вызывая расширение эфферентных артериол. [12]
  6. Связывание аденозина с рецептором A 1 вызывает сложный сигнальный каскад с участием субъединицы G i, дезактивирующей Ac , тем самым снижая цАМФ и субъединицу G o, активируя PLC , IP3 и DAG . [14] IP3 вызывает высвобождение внутриклеточного кальция, который распространяется в соседние клетки через щелевые соединения, создавая «кальциевую волну TGF». [10] Это вызывает сужение сосудов афферентных артериол, снижая скорость клубочкового фильтрата.
  7. G i и повышенный уровень внутриклеточного кальция вызывают снижение цАМФ, что ингибирует высвобождение ренина из юкстагломерулярных клеток. [14] Кроме того, когда клетки densa макулы обнаруживают более высокие концентрации Na и Cl, они ингибируют синтетазу оксида азота (уменьшая высвобождение ренина), но наиболее важным механизмом ингибирования синтеза и высвобождения ренина является повышение концентрации кальция в юкстагломерулярных клетках. [7]

В ответ на снижение потока канальцевой жидкости в толстой восходящей конечности / снижение концентрации соли в плотном пятне:

  1. Снижение фильтрации в клубочках или повышенная реабсорбция натрия и воды проксимальным извитым канальцем вызывает снижение концентрации хлорида натрия в жидкости в канальце у плотного макулы.
  2. NKCC2 имеет более низкую активность , а затем вызывает сложный сигнальный каскад с участием активацию: р38, (ERK½) , (MAP) киназы , (ЦОГ-2) и микросомального простагландина Е синтазы (mPGES) в макуле Densa. [7]
  3. Это вызывает синтез и высвобождение PGE2 .
  4. PGE2 действует на рецепторы EP2 и EP4 в юкстагломерулярных клетках и вызывает высвобождение ренина. [7]
  5. Высвобождение ренина активирует РААС, приводя ко многим результатам, включая повышение СКФ.

Критической мишенью сигнального каскада транс-JGA является афферентная артериола клубочков; его ответ состоит в повышении чистого сосудосуживающего тонуса, что приводит к снижению давления в капиллярах клубочков (PGC) и потока клубочковой плазмы. Эфферентные артериолы, по-видимому, играют меньшую роль; экспериментальные данные подтверждают как сужение сосудов, так и расширение сосудов, причем, возможно, первое находится в более низком диапазоне, а второе - в более высоком диапазоне концентраций NaCl (2). Когда обратная регуляция тонуса афферентных артериол предотвращается путем прерывания петли обратной связи, и когда сенсорный механизм полностью активируется путем насыщения концентраций NaCl, TGF снижает СКФ в среднем примерно на 45%, а PGC примерно на 20%. Сопротивление афферентных артериол увеличивается на 50% или меньше, что соответствует уменьшению радиуса примерно на 10%.если выполняется закон Пуазейля. Таким образом, вазоконстрикция, вызванная TGF, обычно ограничена по величине.[6]

Модуляция [ править ]

Агент-посредник высвобождается или генерируется в зависимости от изменений концентрации NaCl в просвете. Размер ответа TGF напрямую зависит от этих изменений. «Частично из-за поразительного эффекта делеции аденозиновых рецепторов A1 (A1AR), аденозин, образующийся из высвобожденного АТФ, был предложен в качестве критического медиатора TGF. [6] Модулирующий агент влияет на ответ TGF без участия в просвете NaCl. являются вазоактивными веществами, которые изменяют либо величину, либо чувствительность TGF-ответа. [6]

Факторы, снижающие чувствительность к TGF, включают: [15]

  • предсердный натрийуретический пептид
  • оксид азота
    • Окислительный стресс в плотном пятне определяется взаимодействием между оксидом азота (NO) и супероксидом (O). Ответ TGF обычно контролируется NO, вырабатываемым в плотном пятне. [16]
  • лагерь
  • PGI 2
  • высокобелковая диета

Это влияет на порог, при котором контур расхода Генле инициирует обратную связь. Высокобелковая диета влияет на активность обратной связи, повышая скорость клубочковой фильтрации отдельного нефрона и снижая концентрации Na и Cl в жидкости ранних дистальных канальцев. На сигнал, вызывающий обратную связь ТГ, это влияет. Увеличение нагрузки на почки с высоким содержанием белка диеты является результатом увеличения реабсорбции из NaCl . [17]

  • Обратная связь по соединительным канальцам клубочков (CTGF) : CTGF инициируется увеличением концентрации натрия в сегменте соединительных канальцев нефрона и включает активацию эпителиального натриевого канала (ENaC). CTGF обладает способностью модулировать механизм TGF и имеет решающее значение для понимания повреждения почек, наблюдаемого при чувствительной к соли гипертонии [18] [19] и у доноров почек. [20]

Факторы, повышающие чувствительность к TGF, включают: [15]

  • аденозин
  • тромбоксан
  • 5-HETE
  • ангиотензин II
  • простагландин E2
  • альдостерон
    • Альдостерон в просвете соединительных канальцев усиливает обратную связь клубочков соединительных канальцев (CTGF) за счет негеномного эффекта с участием рецепторов GPR30 и натрий-водородного обменника (NHE). Альдостерон внутри просвета соединительного канальца усиливает CTGF через путь цАМФ / PKA / PKC и стимулирует образование O2-, и этот процесс может способствовать повреждению почек за счет увеличения давления в капиллярах клубочков. [21]

См. Также [ править ]

  • Юкстагломерулярный аппарат
  • Почка
  • Миогенный механизм
  • Почечное тельце
  • Трансформирующий фактор роста

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Арулкумаран Н., Тернер С.М., Сикма М.Л., Певица М., Анвин Р., Там Ф.В. (1 января 2013 г.). «Пуринергическая сигнализация при воспалительном заболевании почек» . Границы физиологии . 4 : 194. DOI : 10,3389 / fphys.2013.00194 . PMC  3725473 . PMID  23908631 .Внеклеточный аденозин способствует регуляции СКФ. Почечный интерстициальный аденозин в основном образуется в результате дефосфорилирования высвобожденного АТФ, АМФ или цАМФ ферментом экто-5'-нуклеотидазой (CD73) (Le Hir and Kaissling, 1993). Этот фермент катализирует дефосфорилирование 5'-AMP или 5'-IMP до аденозина или инозина, соответственно, и располагается в основном на внешних мембранах и митохондриях клеток проксимальных канальцев, но не в дистальных канальцах или клетках собирательного протока (Miller et al. ., 1978). АТФ, потребляемый для активного транспорта плотным пятном, также способствует образованию аденозина с помощью 5-нуклеотидазы (Thomson et al., 2000). Внеклеточный аденозин активирует рецепторы A1 на сосудистых афферентных гладкомышечных клетках артериол, что приводит к сужению сосудов и снижению СКФ (Schnermann et al., 1990).
  2. ^ a b Praetorius HA, Leipziger J (1 марта 2010 г.). «Внутрипочечная пуринергическая передача сигналов в контроле почечного канальцевого транспорта». Ежегодный обзор физиологии . 72 (1): 377–93. DOI : 10.1146 / annurev-Physiol-021909-135825 . PMID 20148681 . 
  3. ↑ Persson AE, Lai EY, Gao X, Carlström M, Patzak A (1 января 2013 г.). «Взаимодействие между аденозином, ангиотензином II и оксидом азота на афферентной артериоле влияет на чувствительность тубулогломерулярной обратной связи» . Границы физиологии . 4 : 187. DOI : 10,3389 / fphys.2013.00187 . PMC 3714451 . PMID 23882224 .  
  4. ^ Widmaier Е.П., Рафф Н, Странг КТ (2016). Физиология человека Вандера: механизмы функции тела . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: образование Макгроу-Хилл.
  5. ↑ a b c d Ryu H, Layton AT (март 2014 г.). «Трубчатый поток жидкости и дистальная доставка NaCl, опосредованная тубулогломерулярной обратной связью в почках крысы» . Журнал математической биологии . 68 (4): 1023–49. DOI : 10.1007 / s00285-013-0667-5 . PMC 3757103 . PMID 23529284 .  
  6. ^ а б в г Шнерманн Дж (2015). «Одновременная активация множественных вазоактивных сигнальных путей при сужении сосудов, вызванных тубулогломерулярной обратной связью: количественная оценка». Ежегодный обзор физиологии . 77 : 301–22. DOI : 10.1146 / annurev-Physiol-021014-071829 . PMID 25668021 . 
  7. ^ a b c d Пети-Петерди Дж, Харрис Р.С. (июль 2010 г.). «Macula densa, зондирование и сигнальные механизмы высвобождения ренина» . Журнал Американского общества нефрологов . 21 (7): 1093–6. DOI : 10,1681 / ASN.2009070759 . PMC 4577295 . PMID 20360309 .  
  8. ^ Карлстрёй M, Wilcox CS, Welch WJ (август 2010). «Рецепторы аденозина A (2) модулируют тубулогломерулярную обратную связь» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 299 (2): F412-7. DOI : 10,1152 / ajprenal.00211.2010 . PMC 2928527 . PMID 20519378 .  
  9. ^ Комлоши Р, Пети-Peterdi Дж, Fuson А.Л., Fintha А, Rosivall л, Белл PD (июнь 2004 г.). «Базолатеральное высвобождение АТФ Macula densa регулируется просветом [NaCl] и потреблением соли с пищей» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 286 (6): F1054-8. DOI : 10,1152 / ajprenal.00336.2003 . PMID 14749255 . 
  10. ^ a b Burnstock G, Evans LC, Bailey MA (март 2014 г.). «Пуринергическая передача сигналов в почках при здоровье и болезни» . Пуринергическая сигнализация . 10 (1): 71–101. DOI : 10.1007 / s11302-013-9400-5 . PMC 3944043 . PMID 24265071 .  
  11. ↑ Spielman WS, Arend LJ (февраль 1991 г.). «Аденозиновые рецепторы и передача сигналов в почках» . Гипертония . 17 (2): 117–30. DOI : 10.1161 / 01.HYP.17.2.117 . PMID 1991645 . 
  12. ^ а б Валлон V, Оссвальд H (2009). «Аденозиновые рецепторы и почка» . Справочник по экспериментальной фармакологии . 193 (193): 443–70. DOI : 10.1007 / 978-3-540-89615-9_15 . ISBN 978-3-540-89614-2. PMC  6027627 . PMID  19639291 .
  13. ^ Feng MG, Навар LG (август 2010). «Афферентный артериолярный вазодилататорный эффект аденозина преимущественно включает активацию аденозинового рецептора A2B» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 299 (2): F310-5. DOI : 10,1152 / ajprenal.00149.2010 . PMC 2928524 . PMID 20462966 .  
  14. ^ Б Ortiz-Capisano MC, Atchison DK, Harding P, Lasley RD, Beierwaltes WH (октябрь 2013 г. ). «Аденозин ингибирует высвобождение ренина из юкстагломерулярных клеток посредством пути, опосредованного рецептором A1-TRPC» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 305 (8): F1209-19. DOI : 10,1152 / ajprenal.00710.2012 . PMC 3798729 . PMID 23884142 .  
  15. ^ a b Boron WF, Boulpaep EL (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier Saunders. ISBN 978-1-4160-2328-9.
  16. ↑ Song J, Lu Y, Lai EY, Wei J, Wang L, Chandrashekar K, Wang S, Shen C, Juncos LA, Liu R (январь 2015 г.). «Окислительный статус в macula densa модулирует тубулогломерулярную обратную связь при гипертензии, индуцированной ангиотензином II» . Acta Physiologica . 213 (1): 249–58. DOI : 10.1111 / apha.12358 . PMC 4389650 . PMID 25089004 .  
  17. ^ Seney FD, Persson EG, Райт FS (январь 1987). «Модификация сигнала обратной связи тубуло-клубочковых с помощью диетического белка». Американский журнал физиологии . 252 (1 балл 2): F83–90. DOI : 10.1152 / ajprenal.1987.252.1.F83 . PMID 3812704 . 
  18. Перейти ↑ Wang H, D'Ambrosio MA, Garvin JL, Ren Y, Carretero OA (октябрь 2013 г.). «Подключение канальцев клубочковой обратной связи при гипертонии» . Гипертония . 62 (4): 738–45. DOI : 10.1161 / HYPERTENSIONAHA.113.01846 . PMC 3867812 . PMID 23959547 .  
  19. ^ Ван H, Romero CA, Masjoan Juncos JX, SR Памятник погибшим, Петерсон Е.Л., Carretero О.А. (декабрь 2017). «Влияние потребления соли на дилатацию афферентных артериол: роль клубочковой обратной связи соединительных канальцев (CTGF)» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 313 (6): F1209 – F1215. DOI : 10,1152 / ajprenal.00320.2017 . PMC 5814642 . PMID 28835421 .  
  20. ^ Памятник погибшим СР, Рен Y, Masjoan Juncos JX, Kutskill К, Ван Н, Н Кумар, Петерсон Е.Л., Карретеро О.А. (апрель 2017 г.). «Соединение канальцев гломерулярной обратной связи опосредует тубулогломерулярную обратную связь, восстанавливающую после односторонней нефрэктомии» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 315 (4): F806 – F811. DOI : 10,1152 / ajprenal.00619.2016 . PMC 6230744 . PMID 28424211 .  
  21. ^ Ren Y, Janic B, Kutskill K, Петерсон Е.Л., Carretero О.А. (декабрь 2016). «Механизмы усиления обратной связи клубочковых канальцев альдостероном» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 311 (6): F1182 – F1188. DOI : 10,1152 / ajprenal.00076.2016 . PMC 5210193 . PMID 27413197 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бреннер и Ректор Почка (7-е изд.). Сондерс, отпечаток Elsevier. 2004 г.
  • Итон, округ Колумбия, Пулер JP (2004). Почечная физиология Вандера (8-е изд.). Lange Medical Books / McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-135728-9.