Распределение Nа, К-АТФазы в разных отделах нефрона в общих чертах соответствует градиенту, против которого приходится транспортировать натрий. Показано, что меньше всего ее содержится в проксимальном отделе, а наибольшая активность присуща восходящему колену петли Генле. Согласно исследованиям ташкентских биохимиков (Бекмухаметова 3. У. и др., 1972; Юрасова Т. Ф., 1973; Ташмухамедов Б. А., Гагельганс А. И., 1973), общее содержание натрия в клетках нефрона нарастает в направлении от коры к сосочковой зоне; в мозговой и сосочковой зоне повышена также АТФазная активность. В клетках мозговой и особенно сосочковой зоны концентрация натрия выше, а в моче ниже, чем в проксимальных канальцах. В результате в собирательных трубках реабсорбция натрия уже через апикальную мембрану идет против концентрационного градиента. В связи с этим авторы допускают, что на апикальной мембране собирательных трубок расположен натриевый насос. Активный вход натрия сопровождается выходом ионов калия и водорода. Это соответствует предположению, сделанному Pitts еще в 1961 г.
Каким образом АТФаза стимулируется ионами? Согласно данным Skou (1965), фермент имеет 2 центра: чувствительный к натрию и калию. Молекулы фермента расположены в мембране так, что участок, активируемый калием, обращен кнаружи. В результате АТФаза стимулируется одновременным повышением концентрации натрия внутри и калия снаружи. Оптимальные концентрации натрия — 100, а калия — 20 моль/л, т. е. гораздо выше обычных. Калий можно заменить другими одновалентными катионами (литий, цезий, рубидий, аммоний), натриевый центр более специфичен. Напомним также, что для функции фермента необходимо присутствие магния (примерно 3 ммоль/л). Снижение внутриклеточного натрия, наступающее после адреналэктомии, приводит к угнетению АТФазы, а значит и к уменьшению реабсорбции натрия. Введение адреналэктомиромый калием, обращен кнаружи. В результате АТФаза и уровень внутриклеточного натрия в мозговой и сосочковой зонах (Юрасова Т. Ф., 1973).
Уже упоминалось, что строфантин угнетает активность АТФазы. При этом он действует только с наружной стороны мембраны, т. е. является антагонистом калия. В связи с этим микроинъекция строфантина в аксоплазму гигантского аксона не влияла на ионные потоки.
Перейдем к работе самой АТФазы. Показано, что сначала происходит Na-зависимое фосфорилирование фермента (энергия АТФ при этом сохраняется в виде макроэргической связи). Затем следует стимулируемый калием ионообменный процесс на наружной поверхности мембраны с последующим дефосфорилированием фермента и переносом калия к внутренней поверхности. Было предложено несколько моделей АТФазы. Общим для них является конформация фермента с использованием энергии АТФ. Согласно одной из моделей, которая по режиму работы соответствует насосу эритроцита, каждый раз 3 иона натрия обмениваются на 2 иона калия. Такой насос является электрогенным и свойствен также нервному волокну. При этом увеличивается мембранный потенциал. Если же соотношение между натрием и калием равное, то насос электронейтрален. Есть данные в пользу того, что АТФазный насос почечной клетки является электронейтральным.
Мы остановились подробно на АТФазном насосе в связи с тем, что он, во-первых, играет важную роль в реабсорбции натрия, а во-вторых, сравнительно хорошо изучен. Однако этот насос не является единственным. Даже после полной блокады Nа+, К+-АТФазы в почках реабсорбируется примерно половина профильтровавшегося натрия. В опытах с различными ингибиторами показано, что, хотя 80% энергии для проксимальной реабсорбции натрия заключено в форме АТФ, только половина транспорта натрия зависит от Na+, К+-АТФазы (Оуогу, 1973). Дальнейшего снижения реабсорбции натрия можно достигнуть с помощью ингибиторов гликолиза или транспорта электронов, что говорит о существовании второго энергозависимого натриевого насоса.
Сравнительно-физиологические исследования показали, что степень реабсорбции натрия коррелирует не только с активностью Na+, К+-АТФазы, но и в значительной, а иногда и в большей степени с активностью сукцинатдегидрогеназы (Наточин Ю. В. и др., 1975), чем подтверждаются прежние наблюдения о значении этого фермента в транспорте натрия (Гинецинский А. Г., 1961; Наточин Ю. В., Крестинская Т. В., 1961).
Из других ферментов рецептором для диуретиков, возможно, является аденилатциклаза, которая ингибируется фуросемидом и этакриновой кислотой, причем действие первого в гомогенатах коркового вещества снимается паратиреоидином или изадрином, а в мозговом веществе — вазопрессином, т. е. веществами, стимулирующими аденилатциклазу.
В последние годы выяснилось, что ионы хлора могут активно реабсорбироваться независимо от натрия. Этот процесс локализован главным образом в восходящем колене петли Генле и может ингибироваться некоторыми диуретиками, например ртутными, а также фуросемидом и этакриновой кислотой.
Мы не касаемся интересных данных о возможных путях транспорта натрия из мочи в интерстиций, например, через межклеточные щели, а также по соприкасающимся поверхностям клеток и базальному лабиринту, поскольку нет достаточных доказательств влияния диуретиков на эти процессы. Остановимся только на большом значении, которое могут иметь потоки натрия из интерстиция через базальную мембрану, а также по межклеточным щелям и далее через латеральную мембрану в клетку и просвет канальца, что снижает производительность натриевых насосов (Лебедев А. А., 1972). Некоторые диуретики повышают проницаемость клеточных мембран для этих шунтирующих потоков, что выражается в снижении итоговой реабсорбции натрия, особенно в проксимальном отделе. Этот вопрос подробно рассмотрен в недавно вышедшей монографии А. А. Лебедева и В. А. Кантария (1976).
Увеличение диуреза и экскреций натрия может быть достигнуто и другими путями, например, путем изменений общей и почечной гемодинамики и фильтрации. Могут иметь значение и физические факторы, например повышение гидростатического давления в перитубулярных капиллярах или снижение онкотического давления в них.
Если говорить о диуретиках, то имеются следующие основные пути для усиления натрийуреза: а) угнетение активного транспорта (в том числе путем уменьшения энергообразования); б) уменьшение проницаемости апикальной мембраны для натрия; в) увеличение проницаемости базальной мембраны для пассивного тока натрия; г) снижение проницаемости для анионов (в том числе активного транспорта хлора); д) перераспределение внутрипочечного кровотока (в том числе вымывание осмотического градиента); е) усиление клубочковой фильтрации. Не исключено, что некоторые диуретики имеют и другие точки приложения в почках. Так, например, фуросемид, этакриновая кислота и меркузал угнетают в гомогенатах активность простагландин-15-окси-дегидрогеназы, что указывает на возможность стабилизации под их влиянием почечных простагландинов.
Следует иметь в виду, что диуретики могут вторично включать механизмы, направленные на снижение их эффекта, в частности усиливать секрецию ренина как у животных, так и у больного человека (Серебровская Ю. А. и др., 1970; Виноградов А. В., Кузьмина А. Е., 1971). Этот эффект связан с потерями натрия и снижением объема циркулирующей крови. Быстрый и сильный диуретический эффект иногда сопровождается некоторым ограничением фильтрации. Почки могут частично компенсировать потери натрия также за счет усиления его реабсорбции в более дистальном по отношению к месту действия диуретика отделе нефрона.
В настоящее время еще недостаточно данных для создания классификации диуретиков, в основу которой был бы положен какой-либо один признак, например место или характер действия в нефроне, хотя такие попытки в последнее время предпринимались (Виноградов А. В., 1971; Лебедев А. А., Кантария В. А., 1975). В связи с этим, как и прежде (Берхин Е. Б.,. 1967), надо придерживаться смешанной химико-фармакологической классификации. Далее будут перечислены все группы диуретиков независимо от степени их изученности в отношении молекулярных механизмов действия.
2. Ингибиторы карбоангидразы
В почечной клетке имеется еще не рассмотренный нами путь переноса натрия, связанный с карбоангидразой. Она ускоряет образование угольной кислоты, а, следовательно, ионов водорода, которые заменяют натрий в фильтруемых соединениях: бикарбонате, двунатриевом фосфате, хлориде натрия, после чего натрий соединяется в клетке с анионом угольной кислоты и реабсорбируется в виде бикарбоната. Таким образом, сохраняются щелочные резервы крови. Этот процесс происходит как в дистальном, так и в проксимальном отделах нефрона.
Когда в медицинскую практику вошли сульфаниламидные препараты, выяснилось, что они могут влиять на кислотно-щелочное равновесие и усиливать потери бикарбоната с мочой, поскольку тормозят карбоангидразу. Это навело на мысль о возможности применять подобные соединения в качестве диуретиков. Вскоре было показано, что если сульфонамидная группа содержится в гетероциклическом соединении, способность угнетать карбоангидразу возрастает в десятки и даже сотни раз. Было синтезировано большое число таких веществ, в том числе диакарб, который подвергся подробному фармакологическому изучению.
Основным механизмом натрийуретического действия диакарба. является уменьшение образования угольной кислоты вследствие угнетения активности карбоангидразы, следовательно, и уменьшение образования' водородных ионов в клетке. Это снижает секрецию водорода в обмен на натрий, что уменьшает его транспорт в кровь и приводит к ощелачиванию мочи и снижению щелочного резерва в крови. Характерным для диакарба является усиление калийуреза, что может иметь клиническое значение при длительном применении.