background image

Lecture 3                                                                                                 Dr. Janan Alrefaee 

II. Tubular processing of the glomerular filtrate 

  Substance filtration rate = Glomerular filtration rate x substance plasma concentration.  

Suppose that the substance is freely filtered and not bound to plasma proteins. 

*The reabsorbed substance is transported across the tubular epithelial membranes (passive or 

active  transport) into  the  renal  interstitial fluid,  Water  and solutes  can  be  transported  either 

transcellular  pathway  or  paracellular  pathway  (junctional  space  between  cells)  and  then 

through the peritubular capillary membrane to the blood by ultrafiltration (Fig. 3–1). 

Active  Transport:  it  is  solute  movement  from  low  to  high  concentration  and  requires 

energy.  There are 2 types of active transport: 

Primary  active  transport:  its  energy  source  directly  from  the  hydrolysis  of  adenosine 

triphosphate  (ATP)  by  membrane-bound  ATPase,  ATPase  also  binds  and  moves  solutes 

across the cell membranes as the sodium-potassium ATPase pump. 

A  good  example  of  a  primary  active  transport  system  is  the  reabsorption  of  sodium  ions 

across the proximal tubular membrane; it involves the following steps (Fig.3.2). 

1. Sodium is transported across the basolateral membrane from low concentration at the renal 

tubular cell to high concentration at the interstitium by the sodium-potassium ATPase pump 

and potassium is transported vice versa. This leading to 1-low intracellular sodium and high 

intracellular potassium concentrations and 2- creates a net negative charge within cell. These 

both reasons lead to:  

2.  Sodium  passive  diffuses  (from  high  to  low  concentration)  across  the  luminal  membrane 

into the renal tubular cell. The negative intracellular charge attracts the positive sodium ions 

from the tubular lumen into the cell. 

3.  Sodium,  water,  and  other  substances  are  reabsorbed  from  the  interstitial  fluid  into  the 

peritubular  capillaries  by  ultrafiltration,  a  passive  process  driven  by  the  hydrostatic  and 

colloid osmotic pressure gradients. 

Secondary  active  transport:  it  utilizes  energy  indirectly  from  energy  source  (sodium-

potassium  ATPase pump). when two or more substances  combine with a carrier protein, as 

one of the substances (e.g. sodium) diffuses to the low concentration in the cell, the energy 

released  from  this  transport  is  used  to drive  another  substance  (e.g.  glucose

 

or  amino  acid) 

from its low to high concentration (Fig. 3.3). Glucose and amino acids exit the cell across the 

basolateral membranes by facilitated diffusion.  


background image

Secondary active secretion into the tubules: For e.g. Sodium-hydrogen counter-transport. 

It  happens  when  substances  are  secreted  into  the  tubules  (hydrogen)  by  secondary  active 

transport as counter-transport (opposite direction) with sodium (Fig. 3.3).  

Pinocytosis:  is  an  active  transport  for  reabsorption  of  proteins,  especially  at  the 

the  brush 

border  of 

proximal  tubule  (invagination  of  protein  into  tubule  cell  and  digested  into  amino 

acids then reabsorbed). 

Transport maximum: It is transport limit for the substances that are actively reabsorbed or 

secreted by renal tubule occur when the tubular load of the substance exceeds the capacity 

of the carrier proteins and specific enzymes involved in the transport process. 

Filtered load of substance= GFR * plasma concentration of substance. 

In the adult human, the transport maximum for glucose averages about 375 mg/min. With 

 

the  filtered  load  of  glucose  above  375  mg/min  (uncontrolled  diabetes  mellitus),  the  excess 

glucose  filtered  is  not  reabsorbed  and  passes  into  the  urine.  However,  when  the  plasma 

concentration  of  glucose  rises  above  200  mg/100  ml  (the  filtered  load=  250  mg/min  when 

GFR=125 ml/min), a small amount of glucose begins to appear in the urine, this called the 

threshold for glucose. The reason is that not all nephrons have the same transport maximum 

for  glucose  and  375  mg/min  is  the  transport  maximum  for  the  kidneys  is  reached  when  all 

nephrons have reached their transport maximum for glucose. 

  Other passive and some active reabsorbed substances (as sodium) do not have a transport 

maximum because their transport is determined by gradient-time transport. 

  Water is reabsorbed passively by osmosis (passive) but this can occur only if the tubular 

membrane is permeable to water. 

Reabsorption of chloride, urea, and other solutes by passive diffusion 

Chloride  (negative  charge)  is  reabsorbed  passively  due  to  1-electrical  potentials:  the 

transport of sodium (positive charge) leaves the lumen negatively charged compared with the 

interstitial  fluid.  This  causes  chloride  ions  to  diffuse  passively  through  the  paracellular 

pathway.  

2-concentration  gradient:  after  water  osmosis,  the  chloride  concentrates  in  the  tubular 

lumen (Fig. 3.4).  

3- by secondary active transport as co-transport of chloride with sodium across the luminal 

membrane. 


background image

Urea  is  passively  reabsorbed  from  the  tubule  due  to  concentration  gradient  after  water 

osmosis  (Fig.  3.4).    Urea  reabsorption  is  facilitated  by  specific  urea  transporters  in  some 

parts of the nephron, especially the inner medullary collecting duct; one of urea transporters 

is activated by ADH. About one half of the filtered urea is reabsorbed & the rest passes into 

the urine. 

Creatinine  is  larger  molecule;  almost  all  the  creatinine  filtered  is  not  reabsorbed  but 

excreted in the urine. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 3.1 Reabsorption of filtered water and solutes from the tubular lumen 

 

Figure  3.2  Basic  mechanism  for  active  transport  of  sodium  through  the  tubular 

epithelial cell 


background image

 

Figure 3.3 Mechanisms of secondary active transport 

 

 

Figure  3.4  Mechanisms  by  which  water,  chloride,  and  urea  reabsorption  are  coupled 

with sodium reabsorption 




رفعت المحاضرة من قبل: Deaa Al-deen El-taee
المشاهدات: لقد قام 10 أعضاء و 146 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل