Обмен веществ. Регуляция водно-солевого обмена. (Лекция 5)

1.

Регуляция водно-солевого обмена

2.

Реабсорбция NaCl и воды в разных отделах нефрона
осуществляется с участием разных транспортеров Na+ и H2O
Na+Clкотранспортер
5-10% NaCl
Na+/H+
обменник
60-70%
NaCl
и H 2O
90% НСО3
AQP1
Na 2Cl K
+
-
+
котранспортер
20-30% NaCl
Ca2+
H2O не
всасывается
ENaC
каналы
До 5% NaCl
и 10-15% H2O
Ca2+
AQP2,3,4
Na+/K+ - ATФаза
во всех отделах
нефрона
За сутки у человека из первичной мочи в кровь возвращается 1,7 кг NaCl и 180л воды

3.

Цикл работы Na+-K+-АТФазы
E2 конформация
Na+
уабаин
(или NH4+)
E1 конформация – высокое
сродство к АТФ и Na+
K+
P
АДФ
связывание K+
стимулирует
дефосфорилирование
P
P
K+
Na
+
АТФ
На реабсорбцию натрия за сутки
у человека требуется 2кг АТФ
P
P
фосфорилирование
закрывает доступ
для ионов

4.

Субъединица Na+-K+-АТФазы (каталитическая)
Внеклеточная часть
β-субъединица (шаперон)
уабаин
M1
M2
M3
M4
M5
M6
M7
M8
M9
M10
пора
PI3K
эндоцитоз
ворота
PKC
PKA
TK
Сайт
N каталитического
фосфорилирования
C
α-Субъединица: сродство к
уабаину в порядке убывания
Экспрессия
α3
нервная ткань, яичники
α2
мышца, мозг
α4
семенники
α1
почки, большинство тканей
В почках – γсубъединица,
влияющая на
сродство к АТФ,
Na+ и K+

5.

Архитектура нефрона и основные области действия гормонов
на транспорт натрия (
стимуляция,
ингибирование реабсорбции)
проксимальный
извитой каналец
клубочек
дистальный
плотное пятно
извитой каналец
соединительная
трубочка
Ангиотензин (низ)
Корковый
слой
1-AR
-AR
Инсулин
Глюкокортикоиды
Вазопрессин
Паратгормон
-AR
Кальцитонин
Глюкагон
Инсулин
Глюкокортикоиды
Дофамин
Паратгормон
Ангиотензин (выс)
кортикальное
толстое
восходящее
колено
проксимальный
прямой каналец
медуллярное толстое
восходящее колено
петли Генле
тонкое нисходящее колено
петли Генле
Ангиотензин
PGE2
Эндотелин
Брадикинин
ANP/уродилятин
Фактор, активир.
тромбоциты
Дофамин
Ca2+
тонкое
восходящее
колено
кортикальная
собирательная
трубочка
Инсулин
Вазопрессин
Альдостерон
Брадикинин
2-AR
Дофамин
Эндотелин
PGE2
Мозговой
слой
наружная
медуллярная
собирательная
трубочка
внутренняя
медуллярная
собирательная
трубочка

6.

Локализация рецепторов гормонов в нефроне
Рецептор
Тип
ПТГ/ПТГ-рП
Локализация в нефроне
Локализация в
клетке
Сигнальный путь
Проксимальные канальцы, восходящее колено
петли Генле
Апикальная и
базолатеральная
мембраны
Сопряжен с аденилатциклазой и
фосфолипазой Сβ
Апикальная и
базолатеральная
мембраны
Сопряжен с аденилатциклазой и
фосфолипазой Сβ, PKCζ и PI3K
Рецепторы
дофамина
D1
D2
Проксимальные канальцы, кортикальная часть
собирательной трубочки, восходящее колено
петли Генле
AR
(адренорецепторы)
α1
Проксимальные канальцы, восходящее колено
петли Генле
Сопряжен с фосфолипазой Сβ
AR
(адренорецепторы)
α2
Проксимальные канальцы, восходящее колено
петли Генле
Сопряжен с аденилатциклазой
(негативно) и фосфолипазой Сβ
AR
(адренорецепторы)
β
Проксимальные канальцы, восходящее колено
петли Генле, вставочные клетки
собирательных трубочек
Сопряжен с аденилатциклазой
Рецепторы
ангиотензина II
АТ1
Проксимальные канальцы, восходящее колено
петли Генле, собирательные трубочки
Апикальная и
базолатеральная
мембраны
Сопряжен с аденилатциклазой
(негативно) и фосфолипазой Сβ,
PKCβ. Активация тирозинкиназ
Рецепторы
ангиотензина II
АТ2
Проксимальные канальцы, восходящее колено
петли Генле, собирательные трубочки
Апикальная и
базолатеральная
мембраны
Сопряжен с фосфолипазой А2
NO, cGMP, PK-G
Активация тирозинфосфатаз
Рецепторы
вазопрессина
V2
Восходящее колено петли Генле,
собирательные трубочки
Апикальная и
базолатеральная
мембраны
Сопряжен с аденилатциклазой
Рецепторы
вазопрессина
V1
Собирательные трубочки
Рецептор
глюкокортикоидов
Вдоль всего нефрона, с преобладанием в
клубочках и проксимальных канальцах
Минераллокортик.
рецептор
Дистальные извитые канальцы и
собирательные трубочки
Сопряжен с фосфолипазой Сβ

7.

Транспорт натрия в проксимальных канальцах
Апикальная
сторона
(моча)
Базальная
сторона
(кровь)
H2O
H2O
AQP1
70% NaCl,
90% НСО3
H2O + CO2
AQP1
H2O + CO2
CA
HCO3
-
H
+
Na+
CA
H
+
HCO3-
Na+
NHE-3
Na+
Фосфат
Глюкоза
Аминокислоты
Органические
анионы
SO42-
sodium glucose transporter
(SGLT),
sodium amino acid transporters
sodium phosphate cotransporter
(NaPi-2a -- 3:1; NaPi-2c)
Na+
K+
Cl-
HCO3-
3HCO3NBC-1
3Na+
2K+
Na,K-АТФаза
K+

8.

Na+-HCO3- котранспортер NBC-1.
CAII и CAIV – сайты связывания
карбоангидраз II и IV; PKA – сайт
фосфорилирования протеинкиназой A.
Фосфорилирование NBC-1 ПК-A снижает
отрицательный заряд на базолатеральной
мембране, что способствует
парацеллюлярному транспорту ClПК-A
CAIV
HCO3-/Na+
3:1
цитоплазма
1079
ПК-A
HCO3-/Na+
2:1
Деполяризация
базолатеральной
мембраны
CAII
1
Направление в
базолатеральную
мембрану
Парацеллюлярный
транспорт Cl-

9.

Na+ : 9–14mM in RPTs
Регуляция Na+-K+-АТФазы
в проксимальных канальцах
PP2A
Salt-Inducible Protein Kinase (SIK)
(AMPK) family
Na+
Дофамин PKC-ζ, PI3K
D1Rs
активность
α Na+-K+-АТФаза
эндоцитоз
Na+-K+-АТФаза
(AP-2, клатрин)
снижает способность
TORCs транслоцироваться
в ядро
PP2A
Ca2+, cAMP
Na+
ангиотензин II
AngII type1 Rs
PKCβ
встраивание в мембрану
Na+-K+-АТФаза
(AP-1)
Промотор β -субъединицы Na+-K+-АТФазы
стимулируется T3 (TRE), кортизолом (MRE/GRE), PGE1 и PGE2 (3 PGREs)
Факторы, активирующие PGRE3 --TORC/CREB/CBP/Sp1
(количество β -субъединицы - лимитирующее для формирования α/β гетеродимеров)

10.

11.

Транспорт натрия в проксимальных канальцах
Стимуляция реабсорбции
натрия и воды:
ангиотензин (пикомолярн)
1-AR, -AR
инсулин
Апикальная
сторона
(моча)
Снижение реабсорбции
натрия и воды:
дофамин
паратгормон
ангиотензин (наномолярн)
H2O
H2O
AQP1
H2O + CO2
Повышение экскреции
аммиака,фосфата,кислоты:
глюкокортикоиды
AQP1
H2O + CO2
CA
HCO3
ангиотензинII (PKCβ)
-
H
+
Na+
CA
H
+
HCO3-
HCO3-
3HCO3Na+
NHE-3
ПК-A,
ПТГ, дофамин
(PKCζ,PI3K)
NBC-1
ангиотензинII(PKCβ)
дофамин(PKCζ,PI3K)
ПК-А
Na+
глюкокортикоиды
Базальная
сторона
(кровь)
Фосфат
Глюкоза
Аминокислоты
Органические
анионы
SO42Na+
K+
Cl-
3Na+
соль
2K+
дофамин (PKCζ,PI3K)
(эндоцитоз)
Na,K-АТФаза
K+
ангиотензинII (PKCβ)
инсулин

12.

Предполагаемый механизм стимулирующего действия глюкокортикоидов
на активность Na+/H+ обменника в проксимальных отделах нефрона
Sgk1 – индуцируемая сывороткой и глюкокортикоидами протеинкиназа 1; NHERF2 – фактор 2,
регулирующий NHE
Плазматическая
мембрана
Na+/H+→Na+/NH4+
моча
Na+/K+→Na+/NH4+
кровь
1
P
834
NH4+
NH4+
Na+
Na+
NHE-3
Na,KАТФаза
NHE3
Sgk1
PDZ
PDZ
мРНК
337
NHERF2
мРНК
Глюкокортикоиды

13.

Транспорт ионов в восходящем колене петли Генле
Базальная
сторона
Апикальная
сторона
Na+-K+-АТФаза
3Na+
Bumetanide-sensitive sodium(potassium)-chloride cotransporter
Na+
2K+
2ClK+
BSC-1
K+
K+
K+
Cl-
ROMK
ClClCKB
Na+
K+
Mg2+
Ca2+
парацеллюлярный путь транспорта

14.

Предполагаемая топология и выявленные сайты регуляторного фосфорилирования
Na+-K+-2Cl- котранспортера апикальной мембраны BSC-1/NKCC2. Б. Локализация
изоформ BSC-1/NKCC2 в нефроне.
А
Б
Концентрация Na
Изоформа B
Изоформа A
AMPK
Вазопрессин
(стимуляция
перемещения в
мембрану)
1
1099
Изоформа F
Цитоплазма
потеря соли, алкалоз,
гиперкальциурия
Наружный
мозговой
слой
Внутренний
мозговой
слой
Сродство к ионам:
B>A>F
Недостаточность BSC-1 синдром Бартера:
Корковый
слой

15.

Регуляция BSC-1/NKCC2
PDE2 - фосфодиэстераза 2

16.

Транспорт ионов в восходящем колене петли Генле
Апикальная
сторона
(стимуляция экспрессии)
глюкокортикоиды
Na+-K+-АТФаза
цАМФ
3Na+
Na+
цГМФ
2K+
Базальная
сторона
ангиотензин (Ca2+)
брадикинин (Ca2+)
PGE2 - (EP3,Gαi)
эндотелин ( ПК-С)
ANP,уродилятин (цГМФ)
2ClK+
BSC-1
K
+
цАМФ
K+
вазопрессин
ПТГ
глюкагон
кальцитонин
агонисты β-AR
Cl
-
ROMK
ClClCKB
Na+
K+
Mg2+
Ca2+
стимуляция
реабсорбции
ионов
K+

17.

Транспорт ионов в собирательных трубочках
ROMK - калиевые каналы наружного медуллярного слоя
Апикальная
сторона
Базальная
сторона
H 2O
H 2O
H2O
AQP-2
K
до 5% NaCl
10-15% H2O
Ca2+
AQP-3/4
K
+
K+
+
ROMK
Na
Na
+
ENaC
H 2O
+
K+
2K+
2K+
3Na+
3Na+
Na,K-ATPase
Na+
Na+
H+
H+
NHE-1

18.

Регуляция активности эпителиального натриевого канала ENaC.
А: субъединичный состав канала. Б: доменная организация убиквитинпротеинлигазы Nedd4-2.
В: Гормоны, индуцируя фосфорилирование Nedd4-2, блокируют инактивацию ENaC.
А
В
деградация
ENaC
Ub
Синдром Лиддля
– мутации PYмотивов –
наследуемая
гипертензия
γ
γ
β
β
Nedd4-2
α
Na+
Псевдогипоальдо
стеронизм-1 –
инактивирующие
мутации ENaC
Инсулин
PI-3,4,5-P3
альдостерон
PDK1/2
Sgk1
C
N
N
C
C
PY-мотивы
ENaC
цитоплазма
Б
Триптофановые
домены WW
убиквитинлигазы
узнают PYмотивы ENaC
Sgk1 или PKA
P
P
PP
C2
WW1
WW2
WW3
WW4
UbL
вазопрессин
Nedd4-2
PDK1/2 - Phosphoinositide-dependent kinase-1/2

19.

(экспрессия)
Альдостерон
Sgk1
Вазопрессин
PK-A
ENaC
Nedd4-2
ENaC
Снижение
скорости
деградации
ENaC
(экспрессия)
(экспрессия)
Альдостерон
Sgk1
Вазопрессин
PK-A
ROMK
Встраивание
в мембрану
экспрессия (α,β субъед.)
Na,K-ATPase
Альдостерон
активация

20.

Стимуляция реабсорбции
натрия, экскреция калия:
альдостерон
вазопрессин
инсулин
Ингибирование
реабсорбции натрия:
Дофамин
агонисты α2 -AR
простагландины
Транспорт ионов в собирательных трубочках
ROMK - калиевые каналы наружного медуллярного слоя
Апикальная
сторона
Базальная
сторона
H 2O
вазопрессин
H 2O
AQP-2
(перемещение в
мембраны и экспрессия)
K
K
+
Na
K+
+
альдостерон
вазопрессин
(Синтез субъединиц,
фосфорилирование
убиквитинпротеинлигазы)
Na
+
ENaC
инсулин
H 2O
AQP-3/4
ROMK
(встраивание)
H2O
+
K+
2K+
2K+
3Na+
3Na+
Na,K-ATPase
Na+
Na+
H+
H+
NHE-1
вазопрессин
(синтез)
PGE2
брадикинин
эндотелин
дофамин
агонисты α2-AR
вазопрессин
инсулин
альдостерон

21.

Предполагаемая структура аквапоринов
Функционируют в форме гомотетрамеров
катионы
H 2O
H2O
LE
H6
H1
NPA
H5
H2
H4
H3
NPA
3x109 молекул/сек
LB
1
PKA
Цитоплазма
271

22.

Механизмы регуляции проницаемости для воды собирательных трубочек почек.
Обозначения: VP – вазопрессин; V2 – рецептор 2 вазопрессина; Gs – G-белок s-типа;
ACVI – аденилатциклаза типа VI; ANP – натрийуретический фактор предсердий;
PKA, PKG – протеинкиназы A и G; AQP2 (3,4) – аквапорин 2 (3,4); CaM – кальмодулин,
Rho- малые G белки
Люминальная мембрана
Базолатеральная мембрана
Кровь
Моча
Rho
ПК-G
цГМФ
NPR-A
ANP , NO
AQP2
Микротрубочки,
деполимеризация
F-актина
?
CaM
V2
P
Gs
ПК-A
цАМФ
ACVI
Избыточная
экспрессия AQP2
при сердечной
недостаточности и
беременности - отек
?
Ca2+
Ca2+-депо
AQP3
H 2O
AQP2
AQP4
Главные клетки собирательных
трубочек
VP
Мутации AQP2,
нарушающие
встраивание в
мембрану или
структуру поры для
воды – несахарный
диабет

23.

AC, adenylate cyclase; AVP, arginine vasopressin; CREB,
cAMP-responsive element-binding protein; Dop, dopamine;
PKA, protein kinase A; PKC, protein kinase C; Ub,
ubiquitin; V2R, vasopressin receptor type 2.
Clin J Am Soc Nephrol 10: 135–146, 2015

24.

Регуляция встраивания аквапорина 5 (AQP5) в плазматическую мембрану клеток околоушной
слюнной железы. Обозначения: M3R - мускариновый рецептор 3 ацетилхолина; a1R - a1-адренорецептор; PLCβ фосфолипаза Cβ; Gq - G-белок группы q; PIP2 - фосфатидилинозитид-4,5-бифосфат; IP3 - инозитол-1,4,5-трифосфат;
IP3R - рецептор IP3; CaM - кальмодулин; CaMKII - кальмодулинзависимая киназа II; nNOS - нейрональная
нитроксидсинтаза; NO - нитроксид; sGC - растворимая гуанилатциклаза; cGMP - циклический гуанозинмонофосфат;
PKG - протеинкиназа G; cADPr - циклическая аденозиндифосфатрибоза; RyR - рианодиновый рецептор
H 2O
Апикальная мембрана
AQP5
AQP5
RyR
CaMKII
Депо Ca2+
cADPr
CaM
IP3R
IP3
nNOS
Ca2+
ПК-G
PIP2
PLC
цГМФ
Gq
M3R
ГТФ
1R
NO
sGC
Базолатеральная мембрана

25.

40-50% от всех
компонентов мочи
Транспорт и концентрирование мочевины в нефроне
UT – транспортеры мочевины; AQP -аквапорин
Корковый
слой
кортикальная
собирательна
я трубочка
восходящий
венозный
сосуд
нисходящий
артериальный
сосуд
AQP-2
Вазопрессин
Мозговой
слой
наружная
медуллярная
собирательная
трубочка
UT-B
UT-A2
внутренняя
медуллярная
собирательная
трубочка
UT-A1
UT-A3
Экскреция

26.

Ауторегуляция концентрирования мочи с участием транскрипционного фактора OREBP
(белка, связывающего чувствительный к осмотическому давлению элемент)
Концентрирование
мочи
OREBP
ORE
AQP2
UT-A1
UT-A2(?)
Осмолитики: сорбит,
глицерофосфохолин
бетаин и др.
Защита клеток от
осмотического шока
цитоплазма
a member of the family of transcriptional activators,
as are nuclear factor κB (NFκB)
OREBP
Недостаток
воды
Поступление
воды
OREBP
ядро

27.

Регуляция обмена кальция

28.

Система ауторегуляции уровня кальция крови
Ca2+
1,25-(OH)2D3
?
PTH
минерализация
всасывание
реабсорбция
кишечник
кость
почки
?
?
кальцитонин
Ca2+

29.

Сенсор Са2+ - CaR
Локализация
Надсемейство
рецепторов
Кd
Регуляторы
экспрессии
гена
Система
проведения
сигнала
Плазматическая
мембрана клеток
паращитовидной
железы, С-клеток
щитовидной
железы, почек,
кишечника,
костной ткани
Рецепторы,
сопряженные с
G-белками
Низкое сродство в
миллимолярной
области (в
соответствии с
концентрациями
кальция в крови)
Са2+
1,25-(ОН)2- D3
ПТГ
Ингибирова
ние
активности
аденилатцик
лазы,
стимуляция
активности
фосфолипаз
С, А2 и D,
подъем
[Ca2+] ,
активация
ПК-С
Поддержание гомеостаза кальция крови

30.

1α,25 – дигидроксивитамин D3

31.

1 этап гидроксилирования витамина D3 - в печени,
2 этап – в клетках эпителия проксимальных канальцев почек.
Механизм преимущественного синтеза 1,25(OH)2D3
в проксимальных канальцах почек
эпителий проксимального
канальца
кровь
1α-гидроксилаза
1,25-(OH)2-D3
1α-гидроксилаза = CYP27B1
Мегалин
мегалин
DBP25-OH-D3
(DBP – транскальциферин)
Рахит с ложной недостаточностью витамина D
Повреждение костной ткани
(мегалин – семейство рецепторов ЛНП)
моча

32.

Взаимосвязи эндокринных компонентов системы регуляции обмена кальция.
Простые стрелки – превращения витамина D3; двойные стрелки – стимуляция; двойные
пунктирные стрелки – ингибирование.
Витамин D3
24,25-(OH)2D3
CYP2R1
Рахит
1α-Гидроксилаза
CYP27B1
Рахит
25-OH-D3
24-Гидроксилаза
1α,24,25-(OH)2D3
25-Гидроксилаза
1α,25-(OH)2D3
Физиологическая роль?
[Ca2+]o
Паратгормон
Кальцитонин
Рецептор 1,25-(ОН)2-D3 - VDR взаимодействует с витамин D –чувствительными элементами VDRE

33.

J Mol Endocrinol. 2004 Feb;32(1):87-98.
Предполагаемый механизм адаптации экспрессии 24гидроксилазы почки к уровню кальция и 1,25-(OH)2-D3 VDR
- рецептор 1,25-(OH)2-D3
Избыток Ca2+
1,25-(OH)2-D3
Кальцитонин
Аденилатциклаза
PKA
Фосфолипаза Cβ
PKCξ
ПТГ
Репрессорный комплекс
VDR RXR VDR RXR
VDRE-2
VDRE-1
Ets1
Sp1
NF-Y
EBS
GC
CCAAT
34-кратная стимуляция
1,25-(OH)2-D3
4,7-кратная стимуляция
кальцитонином
117-кратная стимуляция
кальцитонином + 1,25-(OH)2-D3
мРНК CYP24

34.

Модель репрессии 1,25-диоксивитамином D3 собственного биосинтеза
корепрессоры
коактиваторы
Nucleic Acids Res.
2007;35(8):2734-47

35.

Паратгормон

36.

Негативная регуляция экспрессии гена паратгормона (PTH).
А: 1,25-(OH)2D3 вызывает вытеснение позитивного регулятора NF-Y. Б: Ca2+
через ацетилирование белка APE1 вызывает конденсацию хроматина
nVDRE – негативные витамин D-чувствительные элементы, nCaRE – негативный кальцийчувствительный элемент
А
D3
VDR/RXR
nVDRE1
NF-Y
NF-Y
VDR/RXR
-793
Б
PTH
nVDRE2
-746
Ca2+
ацетилирование
HAT
HDAC
CaR
p300
APE1
PTH
nCaRE
-3,5 тпн
гистоны
AP-endonuclease (APE1/Ref-1), a multifunctional protein central to repairing abasic sites and single-strand

37.

Рецепторы паратгормона – ПТГ,
надсемейство рецепторов, сопряженных с G-белками
Рецептор
ПТГ - РЦ1
связывает
ПТГ, ПТГ-рП
ткани,
связанные с
обменом
кальция
Рецептор
ПТГ – РЦ2
связывает
ПТГ
мозг,
поджелудочная
железа,
семенники,
плацента,
клетки сосудов
активирует
фосфолипазу Сβ
без участия G
белков,
через G белки –
цАМФ, Са2+
в гене –
3 промотора
( в костной
ткани и
почках – Р3)

38.

Кальцитонин

39.

эстрогены
[Ca2+]
С- клетки щитовидной железы
глюкагон, пентагастрин
CaR
Кальцитонин
[упреждение подъема кальция в крови при его поступлении с пищей]

40.

Регуляция обмена кальция в
костной ткани, почках и кишечнике

41.

Стимуляторы формирования
остеокластов - интерлейкины,
факторы, стимулирующие рост
колоний и др. гематопоэтические
цитокины
Разрушение неорганического
и органического компонента
Формирование органического
матрикса и его минерализация
Полный цикл 4-8 месяцев

42.

Обмен кальция в костной ткани
эстрогены
снижение Ca2+ крови
СaR
пролиферация,
активация,
миграция
ПТГ-Рц
ПТГ
предшественник
1α-гидроксилаза
D3 в почках
повышение
Ca2+ крови
дифференцировка,
слияние
цитокины
остеокласт
1,25-(ОН)2-D3
кальцитонин
ПТГ-Рц
пролиферация,
миграция
остеобласт
Т3,Т4
резорбция кости
глюкокортикоиды
Остеопорозпроцесс снижения
минерализации
кости
эстрогены
Ca2+ крови
формирование органического
матрикса и его минерализация
Инсулин, ИФР-1
Пептид,связанный
с геном кальцитонина

43.

Реабсорбция кальция в почках осуществляется парацеллюлярным путем в
восходящем колене петли Генле и трансцеллюлярным путем в дистальных
извитых канальцах, соединительных и собирательных трубочках
проксимальный
извитой каналец
клубочек
плотное
пятно
дистальный
извитой
каналец
кортикальная
собирательная
трубочка
кортикальное
толстое
восходящее
колено
проксимальный
прямой каналец
Парацеллюлярный
транспорт Ca2+
медуллярное
толстое
восходящее
колено петли
Генле
тонкое
нисходящее
колено петли
Генле
соединительная
трубочка
Корковый
слой
Мозговой
слой
Трансцеллюлярный
транспорт Ca2+
наружная
медуллярная
собирательная
трубочка
тонкое
восходящее
колено
внутренняя
медуллярная
собирательная
трубочка

44.

Предполагаемый механизм регуляции кальцием крови реабсорбции Ca2+ из мочи в
восходящем колене петли Генле
Через свой сенсор (CaR) Ca2+ подавляет стимулируемую гормонами (через цАМФ)
реабсорбцию Na+; активируя фосфолипазу A2, способствует аккумуляции арахидоновой
кислоты (AK), метаболит которой (предположительно 20-HETE :20-hydroxyeicosatetraenoic acid)
ингибирует активность Na+/K+/2Cl- котранспортера и K+ канала апикальной мембраны. Положительный
потенциал на люминальной поверхности клеток снижается, что снижает парацеллюлярный перенос Ca2+
Моча
Кровь
Na+
2ClK+
Гормоны
[ПТГ]
Cl-
цАМФ
20-HETE
K+
CaR
АК
PLA2
Ca2+
Парацеллюлярный транспорт
CaR
Ca2+
Ca2+
вазопрессин
ПТГ
глюкагон
кальцитонин
агонисты β-AR

45.

Роль гормонов и сенсора Ca2+ в регуляции реабсорбции кальция в почках
0,4
Ca2+ мочи
0,2
Без PTH и
витамина D
норма
Инактивирующие
мутации CaR
0
4
6
8
Ca2+ сыворотки
10

46.

Трансцеллюлярный транспорт кальция в дистальном отделе нефрона
Кальций поступает в клетки из мочи через каналы TRPV5 и 6. В примембранной области
кальций связывается с кальбиндином D (9K) и затем переносится к базолатеральной
мембране кальбиндином D (28K). Посредством кальбиндина D (9K) кальций доставляется
к транспортерам Na+/Ca2+-обменнику (NCX) и Ca2+-АТФазе (PMCA), экскретирующим
кальций в кровь. Экспрессия элементов системы стимулируется кальцием и 1,25(OH) 2D3
Кальбиндин D (9K)
Кальбиндин D (28K)
моча
кровь
Na+/Ca2+-обменник(NCX)
Ca2+-канал (TRPV5)
Ca2+
Ca2+
Na+
Ca2+
Ca2+
Ca2+-канал (TRPV6)
TRPV - transient receptor potential cation channel subfamily V
ингибируются кальцием при участии кальмодулина
Ca2+-АТФаза (PMCA)

47.

А. Архитектура кальциевого канала TRPV6 (=CAT1). Б. Функциональные
элементы субъединицы канала. Ингибирование канала кальцием происходит прямо и
через кальмодулин (CaM). Фосфорилирование PKC задерживает инактивацию. Связывание
белка S100A10 обеспечивает встраивание в плазматическую мембрану.
А
Ca2+
Б
Связывание
S100A10
ПК-C
1
Цитоплазма
Связывание CaM
Быстрая
инактивация
Анкириновые
повторы
725
Связывание CaM
TRPV5 и/или 6 экспрессируются в клетках кишечника, почек, плаценты,
в клетках поджелудочной, слюнной , предстательной, молочной железы, желудка

48.

Координированная регуляция обмена кальция и воды
[паращитовидная железа]
Ca2+
секреции PTH
[восходящее колено петли Генле]
CaR
[собирательная трубочка]
вазопрессин
реабсорбции Na+
люминального
потенциала
реабсорбции Ca+
реабсорбции H2O
концентрирования
мочи
экскреции Ca2+ при
предотвращении
образования камней
разбавленная
моча

49.

50.

Обмен фосфата

51.

ткань
% фосфата форма
в организме
Костная ткань 85%
Мягкие ткани
гидроксилапатиты
фосфат кальция
14%
Внеклеточные 1%
жидкости
неорганическая
форма-30%,
органическая – 70%

52.

Основные транспортеры фосфата в проксимальном отделе нефрона, где
реабсорбируется 60-70% (А) и их регуляция (Б)
Регуляторы реабсорбции Pi
кровь
негативные
позитивные
Паратгормон
СТГ
Дофамин
ИФР
Фосфатонины (FGF23, sFRP-4, MEPE)
1,25(OH)2D3
2Na+
Глюкокортикоиды
↓ Pi
Pi
ANP
моча
А
↑ Pi
3Na+
Pi
PiT1/2
Б
NaPi-IIc
PTH, Pi , Ca2+
3Na+
Метаболический ацидоз
Эстрогены
Pi
NaPi-IIa
PTH (Ca2+)
Нокаут гена NaPi-lla у мыши: реабсорбция Pi
снижена на 70% при компенсаторном
повышении NaPi-llc
Нокаут гена у мыши NaPi-llc – без последствий
Но у человека мутации NaPi-llc –
наследственный гипофосфатемический рахит
Pi
(дестабилизация)
(интернализация)
TFE3
NaPi-IIa
NaPi-IIс
мРНК NaPi-IIa
PRE
Фосфатчувствительный элемент

53.

Структурная организация представителей трех групп зависимых от
Na+ транспортеров фосфата
465
NaPi-1
NaPi-IIa
637
679
PiT-1

54.

Механизм гормональной регуляции реабсорбции Pi
Моча
Микроворсинки
Моча
Na/Pi
Na/Pi
Гормон
NaPi-lla
NHERF-1
Окаймленная
клатрином ямка
ПТГ
Гормон
дофамин
ANP
FGF23
ПКC
ПКA
ПКG
MAPK/ERK
C-концевые
а.к. TRL
Фосфорилирование
Ранняя
эндосома
PDZ1
PDZ2
NHERF-1
Деградация
в лизосоме