Schaltzellen sind epitheliale Zellen der Niere, die zwischen die Hauptzellen des Verbindungstubulus und des Sammelrohrs geschaltet sind. Sie verfügen über bestimmte Transportproteine und regulieren damit den Ionentransport und somit den pH-Wert.
Es gibt zwei Typen von Schaltzellen:
Die Hauptfunktion der Schaltzellen Typ A besteht darin, Protonen auszuscheiden bzw. dadurch einen Überschuss an Hydrogencarbonationen (HCO3-) zu produzieren, die den pH-Wert des Blutes erhöhen.
Schaltzellen vom Typ A verfügen apikal, d.h. dem Lumen zugewandt, über einen ATP-abhängigen Kalium-Protonen-Antiporter, einen ATP-abhängigen Protonen-Uniporter sowie über einen Ammoniak-Uniporter. Basolateral finden sich ein Hydrogencarbonat-Chlorid-Antiporter, sowie ein Chlorid-Kalium-Symporter.
Das intrazellulär vorhandene Kohlenstoffdioxid wird in Anwesenheit von Wasser mit einer Carboanhydrase zu Kohlensäure umgesetzt. Diese dissoziiert in ein Proton und Hydrogencarbonat-Ionen. Das Proton wird über die zuvor erwähnten aktiven Transporter in das Lumen sezerniert und mit dem ausgeschleusten Ammoniak zu Ammoniumionen umgesetzt. Das enzymatisch entstandene Hydrogencarbonat-Ion wird über den basolateralen Antiport mit Chlorid-Ionen resorbiert. Die nun intrazellulären Chlorid-Ionen werden dann basolateral in einem Symport mit Kalium wieder in das Blut reabsorbiert.
Die grundlegende Funktion der Schaltzellen Typ B besteht darin, Hydrogencarbonationen (HCO3-) auszuscheiden. Dies geschieht in erster Linie über einen luminal gelegenen Chlorid-Hydrogencarbonat-Antiport. Die Hydrogencarbonationen selbst werden durch das Enzym Carboanhydrase erzeugt. Es setzt das intrazellulär vorhandene Wasser und Kohlendioxid zu Hydrogencarbonat und einem Proton bzw. Hydron um. Das Hydrogencarbonation wird durch den vorgennanten Transporter ladungsneutral gegen ein Chloridion getauscht. Letzteres kann durch einen basolateral gelegenen Chloridkanal in das Interstitium diffundieren.
Das bei der Carboanhydrasereaktion entstandene Proton hingegen muss aktiv (unter ATP-Verbrauch) in das Interstitium transportiert werden. Dieser Vorgang wird durch eine basolateral gelegene Protonenpumpe gesteuert. Die Protonenpumpe ist jedoch auch apikal vorhanden, wodurch Protonen aktiv in das Lumen sezerniert werden können. Darauffolgend kann das Proton mit dem ebenfalls sezernierten Hydrogencarbonation unter Einfluss der Carboanhydrase wieder zu Wasser und Kohlendioxid umgesetzt werden.
Autor: Janica Nolte, DocCheck, erstellt mit BioRender.com; lizenziert unter CC BY-NC-SA 3.0
