background image

Lecture 4                                                                                                Dr. Janan Alrefaee 

Reabsorption and secretion along different parts of the nephron 

  Tubular reabsorption is highly selective unlike glomerular filtration which is nonselective.  

1-Proximal tubular reabsorption 

Normally,  about  65  %  of  the  filtered  load  of  sodium  and  water  and  a  slightly  lower 

percentage  of  filtered  chloride  are  reabsorbed  by  the  proximal  tubule  before  the  filtrate 

reaches the loops of Henle.  

*The  osmolarity  remains  constant  (isotonic,  300  mOsm/L),  along  the  proximal  tubule 

because the water reabsorption of the proximal tubules proportional to Na reabsorption.   

*The  high  capacity  of  the  proximal  tubule  reabsorption  results  from  its  special 

epithelial cell characteristics (Fig.4.1), as following: 

1- Highly metabolic. 2- Have large numbers of mitochondria for active transport. 3- Have an 

extensive  brush  border  on  the  luminal  (apical)  side  of  the  membrane  and  have  extensive 

labyrinth  of  intercellular  and  basal  channels  which  provide  an  extensive  membrane  surface 

area on the luminal and basolateral sides of the epithelium. 3-The brush border is loaded with 

carrier protein.  

The reabsorbtion and secretion of the proximal tubule as follow: 

*In the first half of the proximal tubule: sodium is co-transport with glucose, amino acid 

and other solutes. 

*In the second half of the proximal tubule: a little glucose and amino acids remain to be 

reabsorbed from its lumen, while sodium is reabsorbed mainly with chloride as high chloride 

concentration. 

* Others as HCO3- and K+ are reabsorbed from proximal tubule.  

* Proximal tubule is moderately passively reabsorbed urea. 

*Sodium is reabsorbed by counter-transport secreting hydrogen ions into tubular lumen. 

*The  proximal  tubule  is  also  the  site  for  secretion  of  organic  acids  and  bases  (bile  salts, 

oxalate,  urate,  catecholamines),drugs,  toxins  and  para-aminohippuric  acid  (PAH).*The 

average  person  can  clear  about  90  %  of  the  PAH  from  the  plasma  flowing  through  the 

kidneys  and  excrete  it  in  the  urine,  so  PAH  clearance  is  used  to  estimate  the  renal  plasma 

flow). 

 

 


background image

 

2-Solute and water transport in the Loop of Henle 

The  thin  descending  and  thin  ascending  segments  of  the  loop  of  Henle  have  thin  epithelial 

membranes  with  no  brush  borders,  few  mitochondria,  and  minimal  levels  of  metabolic 

activity (Fig. 4.2). 

In  descending  thin  segment  about  20  %  (high  permeability)  of  the  filtered  water  is 

reabsorbed  but  it  is  moderately  permeable  to  urea  and  sodium.  The  ascending  limb

including both the thin and the thick portions, is impermeable to water. 

The  thick  segment  of  the  loop of  Henle has thick  epithelial  cells  that  have  high  metabolic 

activity (Fig. 4.2). About 25 % of the filtered loads of sodium, chloride, and potassium are 

reabsorbed in the loop of Henle, mostly in the thick ascending limb. 

*The  thin  segment  of  the  ascending  limb  has  a  much  lower  reabsorptive  capacity  than  the 

thick segment. 

In the thick ascending limb (Fig. 4.3), the sodium is reabsorbed by 1- 1sodium-2chloride-

1potassium  co-transporter  {by  it,  the  energy  from  downhill  sodium  reabsorption  drive  the 

potassium reabsorption uphill (its action is inhibited by“loop” diuretics as furosemide)}.and 

2- by sodium hydrogen counter-transport mechanism. 

*There is also paracellular reabsorption of Mg++, Ca++, Na+, and K+, in the thick segment 

due  to  relative  more  +ve  charge  in  lumen  than  interstitial  fluid  due  to  a  slight  backleak  of 

potassium ions into the lumen. 

Distal Tubule 

The first portion of the distal tubule is part of the juxtaglomerular complex. The next part is 

the  early  distal  tubule  is  highly  convoluted  and  reabsorbs  sodium,  potassium, and  chloride, 

but  is  impermeable  to  water  and  urea  (diluting  segment).  About  5  %  of  sodium  chloride  is 

reabsorbed in the early distal tubule by sodium-chloride co-transporter (inhibited by thiazide 

diuretics)  (Fig.  4.4).  Chloride  diffuses  from  the  cell  into  the  renal  interstitial  fluid  through 

chloride channels in the basolateral membrane (Fig. 4.5). 

Late distal tubule and cortical collecting tubule: both have same functions which are:  

1- Both have two cell types, the principal cells and the intercalated cells (Fig. 4.4). 

*Principal  cells:  reabsorb  sodium  and  secrete  potassium  (depend  on  Na-K  ATPase  pump 

and concentration gradient) under the effect of the aldosterone hormone (Fig. 4.6). Principal 

cells reabsorbe water as well. 


background image

*Intercalated  cells  secrete  hydrogen  (by  hydrogen-ATPase)  and  reabsorb  both 

bicarbonate and potassium ions. 

2- Almost completely impermeable to urea. 

3-The  permeability  of  both  segments  to  water  is  controlled  by  the  concentration  of 

antidiuretic hormone ADH (vasopressin). With high levels of ADH, these  tubular segments 

are permeable to water, but in the absence of ADH, they are almost impermeable to water. 

Medullary collecting duct (fig. 4.7) 

It  is  the  final  site  process  the  urine  and  reabsorbs  less  than  10  %  of  the  filtered  water  and 

sodium. The epithelial cells of it are nearly cuboidal with smooth surfaces and relatively few 

mitochondria.  The characteristics of medullary collecting duct are: 

1.  The permeability of it to water is controlled by the level of ADH (

ADH increases its 

permeability to water forming concentrated urine). 

2.  It is permeable to urea (important in concentrated urine). 

3.  It secretes hydrogen ions against a large concentration gradient (important in acid-base 

balance). 

Concentrations of different solutes in the different tubular segments: 

A solute concentration in the tubular fluid is determined by its degree of reabsorption versus 

water  reabsorption.  Inulin,  is  not  reabsorbed  or  secreted  by  the  renal  tubules,  so  its 

concentration reflect water reabsorption at different parts of the renal tubule. 

 

Figure  4.1  Cellular  ultrastructure  and  primary  transport  characteristics  of  the 

proximal tubule 


background image

           

 

Figure 4.2 Cellular ultrastructure and transport characteristics of loop of Henle 

 

 

 

 

Figure 4.3 Mechanisms of sodium, chloride, and potassium transport in the thick 

ascending loop of Henle. 

 

 

 


background image

 

 

Figure 4.4 Cellular ultrastructure and transport characteristics of the early distal 

tubule and the late distal tubule and collecting tubule. 

 

 

 

 

Figure 4.5 Mechanism of sodium chloride transport in the early distal tubule 

 

 


background image

 

 

 

Figure 4.6 Mechanism of sodium chloride reabsorption and potassium secretion in the 

late distal tubules and cortical collecting tubules. 

 

 

 

Figure 4.7 Cellular ultrastructure and transport characteristics of medullary collecting 

duct.   




رفعت المحاضرة من قبل: Deaa Al-deen El-taee
المشاهدات: لقد قام 10 أعضاء و 154 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