Cellular mechanism of the furosemide sensitive transport system in the kidney

Summary

Experiments were performed in the distal tubule of the doubly-perfused kidney of Amphiuma to determine active and passive forces, involved in the transport processes of potassium, sodium and chloride. Ion-sensitive microelectrodes and conventional microelectrodes were applied to estimate intracellular ion activities, cell membrane potentials and net flux of potassium and chloride under control conditions and during inhibition of active transport. Sodium chloride cotransport, located in the luminal cell membrane is postulated, based on the following observations:

Total omission of sodium from the tubular lumen inhibits furosemide sensitive chloride reabsorption, decreases the lumen positive transepithelial potential difference and leads to a dramatic decrease of intracellular chloride. The experiments further suggest that potassium ions are involved in the sodium chloride transport system because potassium reabsorption is inhibited by furosemide and because intracellular sodium falls significantly when potassium ions are removed from the tubular fluid. Furthermore, there is experimental evidence that the luminal potassium uptake mechanism is suppressed after potassium adaptation. Under these conditions potassium transport is found to be insensitive to furosemide.

The data suggest a furosemide sensitive contransport system for sodium, chloride and potassium, operative in the luminal cell membrane. The energy for this carrier-mediated transport process is provided by the large “downhill” gradient of sodium across the luminal cell membrane which is maintained by the sodium pump located in the peritubular cell membrane.

Zusammenfassung

Experimente am distalen Tubulus der doppelt perfundierten Niere des Amphiuma wurden ausgeführt, um die aktiven und passiven Kräfte zu bestimmen, die in die Transportprozesse von Kalium, Natrium und Chlorid involviert sind. Ionen-sensitive und konventionelle Mikroelektroden wurden verwendet, um intrazelluläre Ionenaktivitäten, Zellmembranpotentiale und Kalium- und Chlorid Nettoflüsse unter Kontrollbedingungen und während Hemmung des aktiven Transports abzuschätzen.

Auf der Basis folgender Beobachtungen wird ein Natrium-Chlorid Kotransport postuliert, der in der luminalen Zellmembran lokalisiert ist: Entfernung von Natrium aus dem Tubuluslumen hemmt die Furosemid empfindliche Chloridresorption, verringert die luminal positive transepitheliale Potentialdifferenz und führt zu dramatischem Abfall des intrazellulären Chlorids. Die Experimente schlagen ferner vor, daß Kaliumionen im Natrium-Chlorid Transportsystem involviert sind, weil die Kaliumresorption durch Furosemid gehemmt wird, und weil intrazelluläres Natrium signifikant abfällt, wenn die Kaliumionen aus der Tubulusflüssigkeit entfernt werden. Weiters gibt es experimentelle Hinweise, daß nach der Kalium Adaptation der luminale Kalium-Aufnahmemechanismus unterdrückt ist. Unter diesen Bedingungen ist der Kaliumtransport unempfindiich auf Furosemid.

Die Daten schlagen ein Furosemid empfindliches Kotransport-System für Natrium, Chlorid und Kalium in der luminalen Zellmembran vor. Die Energie für diesen Carriervermittelten Transportprozeß wird von einem großen „Bergab“-Gradienten von Natrium über die luminale Zellmembran bereitgestellt, der seinerseits durch die in der peritubulären Zellmembran lokalisierte Natriumpumpe aufrechterhalten wird.