Вторичен активен транспорт в нефрона

В последното видео за нефрона говорихме за различните му части и за молекулите, които се реабсорбират в тялото през тях. Ако си спомняш, при проксималния тубул говорихме за реабсорбция на глюкоза, аминокиселини и натрий. Говорихме за възходящото рамо на примката на Хенле. Говорихме за солите – че йоните на натрий, калий и хлор се реабсорбират в него. При дисталния тубул говорихме за калций и други неща. Но тук аз си задавам въпроса: Как точно става това? Как успяваме активно да изпомпваме тези неща, особено обратно на техните концентрационни градиенти? В това видео ще се постарая да обясня по-задълбочено какво се случва на границата на тези тубули, което позволява на тези йони избирателно да се пренесат от лумена, или вътрешността, на тези тубули или да се реабсорбират от филтрата. Механизмът за това е сравнително еднакъв в различните части на нефрона, но нека го разгледаме част по част, защото се реабсорбират различни видове молекули. Няма да обяснявам за абсолютно всички молекули, идеята ми е да добиеш представа за процеса. Да започнем с проксималния тубул ето тук. Нека разгледаме отблизо тази част. Скицирам вътрешността на нефрона отделно. Вътрешната част на нефрона, опростено, изглежда като нещо такова. Това е вътре в тубула. Тук се намира филтратът. Всъщност, ще го нарисувам малко по-подробно. Вътрешната част ще я нарисувам ето така, защото проксималният тубул има такива израстъци, наричани "Brush border". Това вътре е нашият лумен. Тук се съдържа филтратът. Филтратът от гломерула идва от тази посока. Това е вътрешността на нефрона. Стената на тубула е изградена от множество клетки. Ще ги отбележа тук-там. Една клетка тук, друга клетка там. Очевидно това е разрез на цилиндричната форма на тубула, просто за да си го представиш. Още една клетка и тук. И това ще е тяхната базална страна. Когато казваме базална, си представяме, че е основата на клетката. Тези термини е хубаво да се знаят. Звучат солидно. Страната на клетките, която е обърната към лумена, един вид към вътрешността на нефрона, се нарича апикална страна. Другата им страна обикновено се нарича базолатерална. Тя е вид мембрана и ако я разглеждаме като такава, ще я наричаме базолатерална мембрана. Този строеж е един и същ, независимо в коя част на нефрона сме. Дали в проксималния тубул, или примката на Хенле, или в дисталния тубул. Това, което имаме от външната страна на клетките, са перитубулни капиляри. Още една сложна дума. Те изглеждат приблизително по този начин. Те също са вид клетки. Вместо да рисувам всяка клетка, ще я скицирам само като сечение на тръба. Те са порести или пропускливи. В капиляра тече кръв. Отбелязвам кръвта ето тук. Ще скицирам и от другата страна капиляр с кръв. Няма да рисувам много детайли и клетките на капилярните стени. Искам само да добиеш представа как нещата се транспортират от лумена и как се реабсорбират избирателно. Това са перитубулните капиляри. Още една сложна дума, но "пери" означава "около", както в периметър. Следователно е около тубулите. Тези капиляри обграждат тубулите отвсякъде. Ако погледнем за момент общата картинка, капилярите съпътстват навсякъде тубулите. Когато веществата се секретират и реабсорбират навън от нефрона, те отиват в тези капиляри. Това тук е нашият проксимален тубул. Нека видим какво се случва с глюкозата. В базолатералната мембрана на тези клетки има натриево-калиеви помпи. Това е натриево-калиева помпа. Ще скицирам една помпа тук. Може да гледаш отделното видео за натриево-калиевите помпи. Имам едно посветено само на тях. Идеята тук е, че натрият – ще го скицирам като кръгчета с + вътре, се прикрепя към вътрешната страна и към него се присъединява АТФ. Когато АТФ се прикрепи към правилното място в този белтък, той ще промени конфигурацията си. Ще се затвори от тази и ще се отвори от другата страна и при тази промяна на конфигурацията натрият няма да остане свързан с протеина и ще премине от другата страна. Ще премине през базолатералната мембрана и накрая ще премине в кръвта. И тъй като това е натриево-калиева помпа... Когато е в такава отворена конфигурация – ще я скицирам тук. Имам цяло видео за този процес. Калият лесно се прикрепва към нея. Скицирам калиевите йони в кръвта. Опростявам значително това обяснение. Това води до промяна на конфигурацията на белтъка. Няма нужда от АТФ за тази промяна на конфигурацията. Когато се върне в тази конфигурация (в жълто), калият се отделя във вътрешността на клетката, защото протеинът вече е с различна конфигурация. Основната идея е, че натрият се свързва. АТФ се свързва. АТФ отделя фосфата си. Това променя формата на белтъка. По този начин натрият се освобождава, а калият се свързва. Когато калият се свърже, белтъкът се връща в първоначалната си конфигурация. Резултатът е, че натрият се изпомпва навън от клетката, а калият – вътре в нея. Това се нарича активен транспорт. Активен транспорт. Защо се нарича така? Защото използваме АТФ, за да придвижим натрия срещу концентрационния му градиент и да го изведем от клетката. За сметка на това калият се вмъква без голямо усилие, пасивно. Няма нужда от енергията на АТФ. Затова често се нарича натриево-калиева АТФаза. Това е белтък или ензим, който разгражда АТФ и освобождава енергия. Отделената енергия се използва за промяна на конфигурацията, изпомпване на натриеви йони извън клетката и приемане на калиевите йони в клетката. Това е обобщение на материала в тези видеа. Но как това помага за извличане на глюкоза от лумена? Тук има и други видове белтъци. Сега ще дам пример за глюкозата. Да кажем, че имаме протеин тук. Има един доста общ термин за това. Котранспортер или симпортер. Симпортер означава, че пренася два вида молекули в една посока. Котранспортер означава, че едната молекула иска да премине заради концентрационен градиент, а другата молекула се вмъква покрай нея. Представи си как активно пренасяме натрий. Ако активно изпомпваме натрий през базолатералната мембрана, от тази страна ще имаме ниска концентрация на натрий. Ниска концентрация на натрий. Колкото повече изпомпваме, толкова по-малко натрий ще има там и в един момент ще е с по-ниска концентрация от тази в лумена. Натриевият концентрационен градиент, ако я нямаше мембраната, натрият щеше да иска да премине, за да компенсира за изхвърления от помпата навън. Натрият ще премине, ако няма бариера. Клетките се възползват от пасивния транспорт на натрий по градиента, което е следствие от активния транспорт ето тук. Използват енергията от пасивното преминаване на натрий през мембраната, за преноса на глюкоза. Ако искаш да си го представиш, представи си белтък, който се намира от апикалната страна на клетъчната мембрана. Изглежда приблизително така. Не, по-скоро ето така. Това е само за визуално ориентиране. Има повече натриеви йони от тази страна, отколкото от тази, следователно е по-вероятно натрият да се свърже тук. Глюкозата може да се закрепи тук. Това е изключително опростено, но когато те се свържат, белтъкът ще промени формата си. Ще стане нещо подобно. И натрият ще се озове тук отгоре, както и глюкозата. Това сега е вътре в клетката и при тази конфигурация връзката им с аминокиселините не е стабилна, или каквото друго има в белтъка, и се освобождават от вътрешната страна на клетката. Когато се освободи от тях, белтъкът ще възвърне формата си и може да повтори този процес отново и отново. Това е базирано на идеята, че има повече натрий тук, който да предизвиква тази реакция. Натрият се придвижва надолу по концентрационния градиент и ще вземе глюкозата със себе си. Това води до повишаване на концентрацията на глюкоза тук. Да приемем, че стената на капилярите е пропусклива за глюкоза. Тя преминава, ако концентрацията е достатъчно висока и се транспортира надолу по концентрационен градиент и в кръвта ни. Този процес се случва почти по същия начин не точно с глюкоза, но навсякъде из нефрона. Ако погледнем примката на Хенле, или нейното възходящо рамо, ето тук, където се опитваме да изведем солите, принципът е същият. Нека скицирам един лумен. Това са клетки, изграждащи стената на лумена. Това е част от примката на Хенле. Добавям и натриево-калиева помпа. Натрият се изпомпва навън. калият се изпомпва навътре, но калиевите канали са по-пропускливи и калият може да се придвижва и в двете посоки. Това, което се случва с калия, не е толкова важно в случая. Концентрацията на натриеви йони става ниска тук. Имаме симпортер ето тук, както при глюкозата, но в този случай натрият ще послужи за транспорта на хлорни и калиеви йони. И в случая ще ги присъединим към тях. Използваме натриевия концентрационен градиент. Имаме калиеви и хлорни йони. Този симпортер се нарича (NKCC) натрий-калий-хлор котранспортер и е вторият вид такъв във възходящата част на примката на Хенле. Евентуално тук ще се натрупат доста хлорни йони. Както и с калия, стените са пропускливи и в двете посоки, но докато базалната мембрана е пропусклива за хлора, когато концентрацията му се повиши достатъчно, хлорът ще премине оттатък и ще повиши концентрацията на солите в медулата на бъбрека. Същото се случва и в дисталния тубул. Там има калций. Малко по-различно е. Ще скицирам дисталния тубул. Този вид власинки, които стърчат, са само в проксималния тубул. Тези "brush borders". Да се върнем долу. Процесът, в който някакъв вид активен транспорт се използва, за да пренася и други неща, се нарича вторично активен транспорт. Вторично активен транспорт. Полезно е да се знае. Да довършим дисталния тубул. Това е луменът. Записвам лумен ето тук. Имаме клетки от двете му страни. Сещаш се за разреза на тръбичка. Дисталният тубул е малко по-различен. Това е клетка, а това ще е перитубулен капиляр. Това е кръвта ни. Ситуацията тук е, че пак изпомпваме натриеви йони навън. Натриево-калиева помпа. Имам цяло видео подробно за тях. Помпата извежда голямо количество натриеви йони. Апикалната мембрана откъм лумена е порпусклива за калций. Каквато и да е концентрацията на калций, ще го има и тук. Скицирам в бяло калциевите йони. Тук имаме антипортер. Концентрацията на натриеви йони в кръвта е по-висока, защото ги изпомпваме в нея. И натрият, ако следваше концентрационния си градиент, би се върнал обратно. Тук отстрани ще скицирам натрия, който се връща обратно. Представи си го като един вид въртяща се врата, която изкарва калция. Представи си как белтъкът прави това. Аз си го представям като въртяща се врата. Натриевите йони завъртат вратата. Калция е в другата част на вратата и от завъртането се изхвърля навън. Това се нарича антипортер, защото йоните се движат в противоположни посоки. Пак е вторично активен транспорт, защото единственият начин да работи е като използва активно АТФ за извеждане на натрия през клетъчната мембрана в тези случаи. Надявам се, че намираш това за полезно. По-детайлно е от обичайните материали как точно нефронът изпомпва вещества от лумена в перитубулните капиляри. На мен лично ми помага да запомня по-добре нещата. Помага ми да си представя образно какво се случва в нефрона.