Распределение Nа, К-АТФазы в разных отделах нефрона в общих чертах соответствует градиенту, против которого приходится транспортировать натрий. Показано, что меньше всего ее содержится в проксимальном отделе, а наибольшая активность присуща восходящему колену петли Генле. Согласно исследованиям ташкентских биохимиков (Бекмухаметова 3. У. и др., 1972; Юрасова Т. Ф., 1973; Ташмухамедов Б. А., Гагельганс А. И., 1973), общее содержание натрия в клетках нефрона нарастает в направлении от коры к сосочковой зоне; в мозговой и сосочковой зоне повышена также АТФазная активность. В клетках мозговой и особенно сосочковой зоны концентрация натрия выше, а в моче ниже, чем в проксимальных канальцах. В результате в собирательных трубках реабсорбция натрия уже через апикальную мембрану идет против концентрационного градиента. В связи с этим авторы допускают, что на апикальной мембране собирательных трубок расположен натриевый насос. Активный вход натрия сопровождается выходом ионов калия и водорода. Это соответствует предположению, сделанному Pitts еще в 1961 г.
Каким образом АТФаза стимулируется ионами? Согласно данным Skou (1965), фермент имеет 2 центра: чувствительный к натрию и калию. Молекулы фермента расположены в мембране так, что участок, активируемый калием, обращен кнаружи. В результате АТФаза стимулируется одновременным повышением концентрации натрия внутри и калия снаружи. Оптимальные концентрации натрия — 100, а калия — 20 моль/л, т. е. гораздо выше обычных. Калий можно заменить другими одновалентными катионами (литий, цезий, рубидий, аммоний), натриевый центр более специфичен. Напомним также, что для функции фермента необходимо присутствие магния (примерно 3 ммоль/л). Снижение внутриклеточного натрия, наступающее после адреналэктомии, приводит к угнетению АТФазы, а значит и к уменьшению реабсорбции натрия. Введение адреналэктомиромый калием, обращен кнаружи. В результате АТФаза и уровень внутриклеточного натрия в мозговой и сосочковой зонах (Юрасова Т. Ф., 1973).
Уже упоминалось, что строфантин угнетает активность АТФазы. При этом он действует только с наружной стороны мембраны, т. е. является антагонистом калия. В связи с этим микроинъекция строфантина в аксоплазму гигантского аксона не влияла на ионные потоки.
Перейдем к работе самой АТФазы. Показано, что сначала происходит Na-зависимое фосфорилирование фермента (энергия АТФ при этом сохраняется в виде макроэргической связи). Затем следует стимулируемый калием ионообменный процесс на наружной поверхности мембраны с последующим дефосфорилированием фермента и переносом калия к внутренней поверхности. Было предложено несколько моделей АТФазы. Общим для них является конформация фермента с использованием энергии АТФ. Согласно одной из моделей, которая по режиму работы соответствует насосу эритроцита, каждый раз 3 иона натрия обмениваются на 2 иона калия. Такой насос является электрогенным и свойствен также нервному волокну. При этом увеличивается мембранный потенциал. Если же соотношение между натрием и калием равное, то насос электронейтрален. Есть данные в пользу того, что АТФазный насос почечной клетки является электронейтральным.
Мы остановились подробно на АТФазном насосе в связи с тем, что он, во-первых, играет важную роль в реабсорбции натрия, а во-вторых, сравнительно хорошо изучен. Однако этот насос не является единственным. Даже после полной блокады Nа+, К+-АТФазы в почках реабсорбируется примерно половина профильтровавшегося натрия. В опытах с различными ингибиторами показано, что, хотя 80% энергии для проксимальной реабсорбции натрия заключено в форме АТФ, только половина транспорта натрия зависит от Na+, К+-АТФазы (Оуогу, 1973). Дальнейшего снижения реабсорбции натрия можно достигнуть с помощью ингибиторов гликолиза или транспорта электронов, что говорит о существовании второго энергозависимого натриевого насоса.