2) карбоангидраза (+)
3) креатинкиназа
4) аспартатаминотрансфераза
Карбоангидраза участвует в обратимом превращении углекислого газа и воды в угольную кислоту с последующим образованием ионов водорода и гидрокарбоната: CO2 + H2O ⇄ H2CO3 ⇄ H+ + HCO3−. Фермент значительно ускоряет как гидратацию CO2, так и дегидратацию угольной кислоты, благодаря чему поддерживается быстрый обмен между углекислым газом, протонами и гидрокарбонатом.
В почках карбоангидраза локализуется на апикальной мембране и внутри клеток проксимальных канальцев, а также в интеркалированных клетках дистального нефрона. В просвете канальца она обеспечивает превращение фильтруемого гидрокарбоната в CO2, который поступает в эпителиальную клетку; внутриклеточная карбоангидраза вновь образует H+ и HCO3−. Протоны секретируются в мочу, а гидрокарбонат возвращается в кровь, что является одним из ключевых механизмов реабсорбции фильтрованного гидрокарбоната и поддержания кислотно-основного равновесия.
| Компонент или механизм | Локализация | Основная роль | Диагностическое или клиническое значение |
|---|---|---|---|
| Карбоангидраза IV | Апикальная мембрана проксимальных канальцев | Ускоряет распад угольной кислоты в просвете канальца с образованием CO2 и H2O | Необходима для эффективной реабсорбции фильтрованного гидрокарбоната |
| Карбоангидраза II | Цитоплазма эпителиальных и интеркалированных клеток | Обеспечивает образование H+ и HCO3− из CO2 и воды | Участвует в секреции протонов и регуляции системного кислотно-основного состояния |
| Проксимальная реабсорбция гидрокарбоната | Проксимальный извитой каналец | Сочетает секрецию H+, действие карбоангидразы и транспорт HCO3− в кровь | Нарушение приводит к потере гидрокарбоната с мочой и проксимальному канальцевому ацидозу |
| Секреция протонов | Проксимальные канальцы и α-интеркалированные клетки | Поддерживает подкисление мочи и регенерацию бикарбонатного буфера | Определяет способность почек компенсировать метаболический ацидоз |
| Ингибирование карбоангидразы | Проксимальный каналец | Снижает образование H+ и реабсорбцию HCO3− | Вызывает бикарбонатурию, гиперхлоремический метаболический ацидоз и повышение pH мочи на раннем этапе |
| Нарушение функции карбоангидразы II | Почки, эритроциты, костная ткань | Приводит к дефекту транспорта CO2/HCO3− и секреции кислот | Может проявляться смешанным канальцевым ацидозом, остеопетрозом и церебральными кальцификациями |
| Лактатдегидрогеназа, креатинкиназа, аспартатаминотрансфераза | Различные ткани организма | Участвуют в энергетическом обмене и обмене аминокислот, но не катализируют превращения угольной кислоты | Активность этих ферментов не отражает непосредственно почечную реабсорбцию гидрокарбоната |
Таким образом, карбоангидраза связывает превращения CO2, угольной кислоты, протонов и гидрокарбоната в единый процесс почечной регуляции pH. Ее активность необходима не только для реабсорбции бикарбоната, но и для формирования титруемой кислотности мочи. Фармакологическое подавление фермента используют, например, для уменьшения продукции внутриглазной жидкости, однако системным следствием может быть метаболический ацидоз.