background image

Lecture 8                                                                                              Dr. Janan Alrefaee 
2-Thirst  mechanism:  
It  regulates  fluid  intake.  The  thirst  centre  located  in  hypothalamus 
(Fig.7.4, last lecture). 
 
Stimuli for Thirst
 
1-Increased  extracellular  fluid  osmolarity  causes  intracellular  dehydration  in  the  thirst 
centers, thereby stimulating the sensation of thirst. 
2- Decreases in extracellular fluid volume and arterial pressure. 

3- 

 angiotensin II. 

4- Dryness of the mouth and mucous membranes of the esophagus. 

5- Gastrointestinal and pharyngeal stimuli influence thirst (gastric distension 

thirst). 

 
The threshold for drinking 
When  the  sodium  concentration  increases  only  about  2  mEq/L  above  normal,  the  thirst 
mechanism is activated, causing a desire to drink water. 
 
●An  increase  in  sodium  intake  six  times  normal,  slightly  increase  plasma  sodium 
concentration as long as the ADH and thirst mechanisms are both or one of them functioning 
normally and there is fluid intakes.  
 
●angiotensin II and  aldosterone:  
normally  have  little  increases  in sodium  concentration 
(except  under  disease  conditions)  because  that:  1-they  increase  both  sodium  and  water 
reabsorption by the renal tubules. 2- The ADH-thirst system regulates sodium concentration 
when it increases due to them. 
 
Salt-appetite  mechanism  for  controlling  extracellular  fluid  sodium  concentration  and 
volume 
Humans can survive and function normally on 10 to 20 mEq/day sodium intake. 
The  two  primary  stimuli  that  increase  salt  appetite  are  (1)  decreased  extracellular  fluid 
sodium  concentration  and  (2)  decreased  blood  volume  or  blood  pressure,  associated  with 
circulatory insufficiency.  
The neuronal mechanism for salt appetite is analogous to that of the thirst mechanism. 
 
Regulation  of  potassium  (k+)  excretion  and  potassium  concentration  (conc.)  in 
extracellular fluid (ECF) 
Normally  ECF  k+  conc.  is  about  4.2  mEq/L  (±  0.3  mEq/L).

 

Many  cell  functions  are  very 

sensitive  to  changes  in  ECF  k+  conc.  (an  increase  in  plasma  k+  conc.  can  cause  heart 

problem).  Over  98  %  of  the  total  body  k+  is  intracellular  and  only  2  %  in  the  ECF. 

Redistribution  of  k+  between  the  intra-  and  ECF  compartments  provides  a  first  line  of 

defence against changes in ECF k+ conc. 


background image

Factors shift potassium into cells (decrease extracellular potassium concentration) 
1-Insulin (In diabetes mellitus,

 

there is a rise in plasma potassium concentration after eating a 

meal). 
2-aldosterone (Increased potassium intake stimulates secretion of aldosterone). 
3-

 

β-adrenergic stimulation.  

4-

 

Metabolic alkalosis  

 
Factors shift potassium out of cells (increases extracellular potassium concentration)
 
1- β-adrenergic blockade. 
2-

 

Metabolic acidosis.  

3- Cell lysis. 
4-

 

During  prolonged  exercise  (shift  k+  out  of  skeletal  muscle,  rarely  this  may  be  severe 

enough to cause cardiac arrhythmias and sudden death). 

5-Increased ECF osmolarity  (This because osmotic flow of water out of the cells

 cellular 

dehydration  increases  intracellular  potassium  concentration

diffusion  of  potassium  out  of 

the cells as in diabetes mellitus

in plasma glucose) & vice versa.  

 
Renal potassium excretion 
The filtered k+ is reabsorbed as fallow: 65 % in the proximal tubule, 25 to 30% in the loop of 
Henle,  especially  in  the  thick  ascending  part.  The  most  of  the  day-to-day  regulation  of  k+ 
excretion  occurs  at  the  late  distal  tubules  and  cortical  collecting  tubules

 

where  k+  can  be 

either reabsorbed or secreted, depending on the needs of the body. 
With a normal k+ intake of 100 mEq/day, the kidneys must excrete about 92 mEq/day (the 
remaining 8 mEq are lost in the feces). About one third (31 mEq/day) of this amount of k+ is 
secreted into the distal and collecting tubules, this amount modify depending on body need.  
 
Potassium secretion by principal cells of late distal and cortical collecting tubules (Fig. 
8.1): 
Secretion of k+ from blood into interstitium then by sodium-potassium ATPase pump 
into tubular cell then passively into tubular lumen (downhill).The luminal membrane of the 
principal cells has channels that specifically permeable to potassium ions.

 

 

 
Factors that regulate potassium secretion by the
 principal cells 
 
1-

 

Increased  ECF  potassium  concentration  (rise  above  4.1  mEq/L,  slightly  less  than  the 

normal  concentration)  stimulates  potassium  secretion  and  excretion.  It  also  stimulates 
aldosterone secretion which further stimulates potassium secretion. 
 
2-

 

Aldosterone:  It  especially  increases  the  permeability  of  the  luminal  membrane  for 

potassium  and  encourages  potassium  secretion  and  reduces  ECF  k+  conc.  back  toward 
normal occur when potassium intake is raised & increase ECF k+ conc. (Figure 8.2).   
 


background image

3-increased distal tubular flow rate stimulates potassium secretion and viceversa 
The  mechanism:  With  normal  tubular  flow  rate,  the  potassium  is  secreted  into  the  tubular 

fluid



 the luminal potassium concentration  



 potassium secretion. With 

 tubular flow 

rate,  the  secreted  potassium  is  continuously  flushed  down  the  tubule  which  minimizes  the 

luminal potassium concentration 



net potassium secretion.  

This is important to preserve normal potassium excretion during changes in sodium intake. 

For  e.g.,  with 

sodium  intake



  aldosterone  secretion



  potassium  secretion  and 

excretion. However, the high distal  tubular  flow  rate  that occurs  with  a  high  sodium  intake 
tends  to  increase  potassium  secretion.

 

Therefore,  these  two  effects  of  high  sodium  intake, 

counterbalance each other, so that there is little change in potassium excretion and viceversa. 
 
4-Acute acidosis decreases potassium Secretion 
Acute  increases  in  hydrogen  ion  concentration  of  the  ECF  (acidosis)  reduce  potassium 
secretion (by reducing the activity of the sodium-potassium ATPase pump) & vice versa.  
With more prolonged acidosis, lasting over a period of several days, there is an increase in 
urinary  potassium  excretion  due  to  inhibit  proximal  tubular  sodium  chloride  and  water 
reabsorption,  which  increases  distal  volume  delivery,  thereby  stimulating  the  secretion  of 
potassium.  This  effect  reverses  the  inhibitory  effect  of  hydrogen  ions  on  the  sodium-
potassium ATPase pump. 
 
Intercalated  cells:  through  them  potassium  are  reabsorbed  in  the  late  distal  and  collecting 
tubules  with  severe  potassium  depletion  &  potassium  secretion  is  stopped.

 

This  by  a 

hydrogen-potassium  ATPase  transport  mechanism  located  in  the  luminal  membrane.

 

Then 

the potassium diffuses through the basolateral membrane of the cell into the blood.

 

But under 

normal  conditions  this  transporter  plays  a  small  role  in  controlling  the  excretion  of 
potassium. 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 

 

 

Figure  8.1  Mechanisms  of  potassium  secretion  and  sodium  reabsorption  by  the 
principal cells of the late distal and collecting tubules. 

 

 

 

Figure 8.2 Primary mechanisms by which high potassium intake raises potassium 

excretion 




رفعت المحاضرة من قبل: Deaa Al-deen El-taee
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 136 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