Физиология выделения лекционный материал Физиология выделения изучает

*Физиология выделения лекционный материал

Физиология выделения изучает механизмы удаления из организма конечных продуктов метаболизма веществ, которые не используются для жизнедеятельности. Выделение – комплекс физиологических процессов, направленных на удаление из организма конечных продуктов обмена веществ (осуществляют почки, потовые железы, лёгкие, желудочно-кишечный тракт и др. ).

Органы выделения

Строение почки Масса почек около 0, 43% массы тела здорового человека Через почки проходит от 1/4 до 1/5 объема крови, выбрасываемой сердцем

Функции почек * Выделительная, или экскреторная, функция. Почки удаляет из организма избыток воды, неорганических и органических веществ, продукты азотистого обмена и чужеродные вещества: мочевину, мочевую кислоту, креатинин, аммиак, лекарственные препараты. * Регуляция водного баланса и соответственно объема крови, вне- и внутриклеточной жидкости (волюморегуляция) за счет изменения объема выводимой с мочой воды. * Регуляция постоянства осмотического давления жидкостей внутренней среды путем изменения количества выводимых осмотически активных веществ: солей, мочевины, глюкозы (осморегуляция). * Регуляция ионного состава жидкостей внутренней среды и ионного баланса организма путем избирательного изменения экскреции ионов с мочой (ионная регуляция). * Регуляция кислотно-основного состояния путем экскреции водородных ионов, нелетучих кислот и оснований. * Образование и выделение в кровоток физиологически активных веществ: ренина, эритропоэтина, активной формы витамина D, простагландинов, брадикининов, урокиназы (инкреторная функция). * Регуляция уровня артериального давления путем внутренней секреции ренина, веществ депрессорного действия, экскреции натрия и воды, изменения объема циркулирующей крови. * Регуляция эритропоэза путем внутренней секреции гуморального регулятора эритрона - эритропоэтина. * Регуляция гемостаза путем образования гуморальных регуляторов свертывания крови и фибринолиза урокиназы, тромбопластина, тромбоксана, а также участия в обмене физиологического антикоагулянта гепарина. * Участие в обмене белков, липидов и углеводов (метаболическая функция). * Защитная функция: удаление из внутренней среды организма чужеродных, часто токсических веществ.

Искусственная почка — аппарат для временного замещения выделительной функции почек. Искусственную почку используют для освобождение крови от продуктов обмена, коррекции электролитноводного и кислотно-щелочного балансов

Строение нефрона Нефрон – функционально-структурный элемент почки, осуществляющий образование мочи, состоящая из мальпигиевого тельца, почечного канальца и собирательной трубочки. ТИПЫ НЕФРОНОВ (около 1, 2 млн. ) Тип Количество Характеристика Суперфициальные 20 -30% располагаются поверхностно в коре, петля Генле короткая, объем фильтрации малый Интракортикальные 60 -70% располагаются в середине коры, основная роль в фильтрации 10 -15% располагаются на границе коры и мозгового вещества, основная роль в концентрировании мочи Юкстамедуллярные

Различные варианты кровоснабжения нефронов почки

Строение клубочка Почечный клубочек состоит примерно из 50 капиллярных петель, покрытых капсулой. Приносящая (афферентная) артериола входит в клубочек и распадается на капилляры, которые, сливаясь, образуют выносящую (эфферентную) артериолу. Диаметр приносящей артериолы почти в 2 раза больше, чем выносящей, что создает условия для поддержания необходимого артериального давления (70 мм рт. ст. ) в клубочке. Юкстагломерулярный аппарат – совокупность структур, включающих приносящую и выносящую артериолы и миоэпителиальные клетки, продуцирующие ренин и ряд других физиологически активных веществ.

Феномен Остроумова-Бейлиса Процесс мочеобразования требует создания постоянных условий кровотока. Это обеспечивается механизмами ауторегуляции. При повышении давления в приносящей артериоле ее гладкие мышцы сокращаются, уменьшается количество поступающей крови в капилляры и происходит снижение в них давления. При падении системного давления приносящие артериолы, напротив, расширяются. Благодаря указанным механизмам кровоток в почках остается постоянным при изменении системного артериального давления в пределах 80 -180 мм рт. ст. Давление крови в капиллярах клубочка благодаря механизмам ауторегуляции поддерживается на постоянном уровне и не зависит от изменений общего артериального давления в организме.

Мочеобразование 1. Клубочковая фильтрация 2. Канальцевая реабсорбция 3. Канальцевая секреция

Клубочковая фильтрация Фильтрация – пассивный транспорт веществ крови из клубочковых капилляров в капсулу Боумена-Шумлянского благодаря гидродинамическому градиенту (механизм образования первичной мочи, 150 -180 литров). ЭФФЕКТИВНОЕ ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ (ЭФД) Ркап – гидростатическое давление в капилляре (50 -70 мм рт. ст. ) Рбк – гидростатическое давление в просвете капсулы Боумена-Шумлянского (1520 мм рт. ст. ) Ронк – онкотическое давление в капилляре (25 -30 мм рт. ст) ЭФД = 70 – 30 – 20 = 20 мм рт. ст.

По способности к реабсорбции все вещества первичной мочи делятся на три группы: 1. Пороговые. В норме они реабсорбируются полностью. Это глюкоза, аминокислоты. 2. Низкопороговые. Реабсорбируются частично. Например мочевина. 3. Непороговые. Они не реабсорбируются. Креатинин, сульфаты. Последние 2 группы создают осмотическое давление и обеспечивают канальцевый диурез, т. е. сохранение определенного количества мочи в канальцах. ФИЛЬТРУЕМОСТЬ ВЕЩЕСТВ ЧЕРЕЗ МЕМБРАНУ ПОЧЕЧНЫХ КАНАЛЬЦЕВ Вещество Фильтруемость Н 2 О Молекулярная масса 18 Na+ 23 1, 0 Глюкоза 180 1, 0 Инулин 5, 500 1, 0 Миоглобин 17, 000 0, 75 Альбумин 69, 000 0, 005 1, 0

Канальцевая реабсорбция - это процесс обратного всасывания воды и веществ из содержащейся в просвете канальцев мочи в лимфу и кровь. Факультативная реабсорбция – регулируемое всасывание натрия, воды в дистальном отделе нефрона и собирательной трубочке. Облигантная реабсорбция - нерегулируемое всасывание ионов натрия, калия, воды в проксимальном отделе нефрона и в петле Генле (механизм поддержания постоянства концентрации этих ионов в организме). Порог реабсорбции – величина концентрации вещества в крови, при которой оно не может полностью реабсорбироваться и появляется в моче (для глюкозы – 10 ммоль/л).

В проксимальном и дистальном извитых канальцах происходит реабсорбция и секреция различных веществ. В проксимальном канальце происходит облигатная (не зависящая от нервной и гуморальной регуляции) реабсорбция и секреция, а в дистальном – факультативная (зависящая от нервной и гуморальной регуляции) реабсорбция и секреция. В проксимальном извитом канальце почти полностью реабсорбирутся глюкоза (если ее меньше 10 ммоль/л), аминокислоты, полипептиды, витамины. В дистальном извитом канальце происходит регулируемая реабсорбция кальция, натрия, калия, водородных ионов, фосфатов. Дистальный извитой каналец таким образом обеспечивает регуляцию кальциевого и фосфорного баланса, осмолярность, регуляцию p. H, объема крови.

АКВАПОРИНЫ Аквапорины – специальные белки клеточной мембраны, обеспечивающие перенос воды. Основными свойствами, характеризующими эти мембранные каналы, являются селективность, скорость пропускания и механизм работы. В настоящее время идентифицировано 10 разновидностей аквапоринов у человека. В почке, находится их восемь изоформ (AQP 1, AQP 2, AQP 3, AQP 4, AQP 6, AQP 7, AQP 8 и AQP 11), большинство из которых экспрессируются в клетках проксимальных канальцев, нисходящем сегменте петли Генле, собирательных трубках, кровеносных сосудов и почечной лоханки.

Деятельность противоточного механизма в почках

Поворотно-противоточная множительная система – структурнофункциональная организация нефрона, обеспечивающая осмотическое концентрирование/разведение вторичной мочи.

Процесс осмотического разведения (А) и концентрирования (Б) мочи: I - корковое вещество, II - наружное мозговое вещество, III - внутреннее мозговое вещество почки; 1 - клубочек, 2 проксимальный извитой каналец, 3 — нисходящая тонкая ветвь, 4 — восходящая тонкая ветвь, 5 — восходящая толстая ветвь петли Генле, 6 - дистальный извитой каналец, 7 - собирательная трубка коркового слоя почки, 8 — собирательная трубка наружного мозгового вещества почки, 9 — собирательная трубка внутреннего мозгового вещества почки; цифрами указана осмоляльность жидкости просвета канальца и межклеточного вещества; стрелками из просвета канальца обозначена реабсорбция воды (Н 2 О), неэлектролитов (Нэ), электролитов (Э), мочевины (М); сплошными стрелками — активный транспорт

Канальцевая секреция - процесс переноса вещества через клетки из крови в просвет канальца в неизменном виде, что увеличивает скорость экскреции вещества почкой. Перемещаясь внутри клеток к апикальной мембране, секретируемые вещества затем проходят через нее в просвет канальца с помощью облегченной диффузии. Секреция ускоряет выделение почкой некоторых чужеродных веществ, конечных продуктов обмена, ионов.

Клиренс Кли ренс в медицине (англ. clearance очищение: синоним коэффициент очищения) — показатель скорости очищения плазмы крови, других сред или тканей организма от какого-либо вещества в процессе его биотрансформации, перераспределения в организме и (или) выведения из организма. РАСЧЕТ КЛИРЕНСА РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ПОЧЕЧНОГО КРОВОТОКА где Vпл – скорость очищения плазмы; См – концентрация вещества в конечной моче; Спл – концентрация вещества в плазме; Vм – минутный диурез ПКТ – почечный кровоток (мл/мин) ППТ – почечный плазмоток (мл/мин) Нсt – гематокрит. Для расчета почечнго плазмотока используют вещества, от которых кровь полностью очищается при однократном прохождении через почки: кардиотраст, парааминогиппурат (ПАГ), гиппурон. Для измерения клубочковой фильтрации применяют вещества, которые не секретируются и не реабсорбируются в канальцах и поступают в мочу только путем фильтрации: инулин, креатинин, тиосульфат натрия, маннитол, полиэтиленгликоль

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЧЕОБРАЗОВАНИЯ Почечный кровоток 1000 -1800 мл/мин Эффективный почечный плазмоток 600 -650 мл/мин Клиренс инулина 102 -120 мл/мин Клиренс креатинина 90 -132 мл/мин Клиренс парааминогиппуровой кислоты 601 -720 мл/мин Фильтрационная фракция 16 -28% Скорость клубочковой фильтрации 125 мл/мин (мужч. ) 110 мл/мин (женщ. )

Экскреторная функция почки СОДЕРЖАНИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ И ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В МОЧЕ Компонент Na+ K+ Mg 2+ Ca 2+ (общий) Азот аммиака Хлорид (Cl-) Фосфор неорганический Мочевая кислота Мочевина Креатинин: у мужчин у женщин Индикан Содержание (в расчете на суточное количество мочи) г/сут ммоль/сут 3 -6 130 -260 1, 5 -3, 2 38 -82 0, 1 -0, 2 4, 2 -8, 4 0, 1 -0, 25 2, 5 -6, 2 0, 5 -1, 0 36 -71 3, 6 -9, 0 100 -250 0, 9 -1, 3 29 -45 0, 2 -1, 2 -7, 1 20 -35 1, 0 -2, 0 0, 8 -1, 8 0, 01 -0, 012 333 -583 8, 8 -17, 7 7, 1 -15, 9 0, 047 -0, 056 ОБЩИЕ СВОЙСТВА МОЧИ Суточное количество 500 -2000 мл p. H 5, 0 -8, 0 Удельный вес 1, 010 -1, 025 кг/л Криоскопические границы Осмолярность мочи от – 0, 075 до – 3, 50 400 -1400 мосм/л Основными азотсодержащими веществами мочи у человека являются мочевина, мочевая кислота, креатинин, ион аммония. В моче обнаружены производные гормонов коры надпочечника, эстрогены, антидиуретический гормон, катехоламины, различные витамины (аскорбиновая кислота, тиамин), ферменты (амилаза, липаза, трансаминаза) и др. В условиях патологии в моче обнаруживаются вещества, обычно в ней не выявляемые, — ацетон, желчные кислоты, белок и пр.

Инкреторная функция почки *ренин (ренин-ангиотензиновый механизм) *эритропоэтин - гликопротеид (стимулирует образование эритроцитов в костном мозгу) *урокиназа (гемостаз, активатор плазминогена) *кальциотриол (метаболит витамина D 3) *брадикинин (вазодилататор) *простагландины (увеличивается почечный кровоток растет выделение Na+ фильтрации) и без изменения клубочковой

УРОВНИ НЕРВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ МОЧЕИСПУСКАНИЯ корковый центр стволовой центр спинальный центр первая сенсомоторная зона медиальной поверхности полушарий средний мозг, задняя область гипоталамуса, передний отдел моста II-IV сегменты крестцового отдела спинного мозга

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ПРОЦЕССОВ РЕАБСОРБЦИИ И СЕКРЕЦИИ В ПОЧЕЧНЫХ КАНАЛЬЦАХ Фактор Эффект Механизм Вазопрессин (антидиурети-ческий гормон) усиливает реабсорбцию H 2 O в активация аденилат-циклазы, дистальном отделе и собирательной образование ц. АМФ, аквапоринов и трубочке гиалуронидазы Альдостерон образование специфических Naусиливает реабсорбцию Na+ и секрецию транспортирующих белков, К+ в дистальном отделе канальца +/K+-насоса активация Na Натрийурети-ческий гормон (атриопептид) уменьшает реабсорбцию Na+ и Cl- в ингибитор Na+/K+-АТФазы проксимальном отделе нефрона Паратгормон тормозит канальцевую реабсорбцию фосфора, бикарбоната, активирует активация аденилатциклазы (ц. АМФ) реабсорбцию Mg 2+ и Са 2+ Кальцитонин снижает канальцевую реабсорбцию опосредуется ц. АМФ и активацией фосфора, бикарбоната, тормозит протеинкиназ реабсорбцию Mg 2+ и Са 2+ Глюкагон увеличивает реабсорбцию восходящем отделе Na+ в повышение опосредованной Gбелком активности аденилатциклазы и увеличению ц. АМФ

Диурез – процесс образования мочи (как правило, в ночное время диурез меньше, чем днём). Никтурия – преобладание ночного диуреза над дневным (в норме дневной диурез должен составлять 2/3 суточного). Водный диурез – образование больших объёмов гипотонической мочи вследствие уменьшения проницаемости для воды стенки канальцев. Осмотический диурез – образование больших объёмов мочи вследствие уменьшения реабсорбции осмотически активных веществ. Антидиурез – явление снижения выделения мочи (при обезвоживании, избытке вазопрессина). Олигурия – уменьшение суточного количества мочи. Анурия – суточный диурез (менее 7% от нормы). Аминоацидоурия – наличие аминокислот в моче. Полиурия – увеличение суточного диуреза в 2 раза и более. Изостенурия – выделение мочи с ограничением колебания удельного веса мочи в течение суток в пределах 1. 012 -1, 014 кг/л. Гиперстенурия – увеличение удельного веса мочи до 1, 030 кг/л и более. Гипостенурия – снижение удельного веса мочи до 1, 010 кг/л и ниже.