Физиология выделения.

Из организма удаляются конечные продукты веществ, различные чужеродные вещества (яды), а также и питательные вещества, если они находятся в избыточном количестве; избыток щелочей, кислот и солей.

1. ЖКТ: печень синтезирует желчь, с помощью которой выводятся билирубин, холестерин, продукты распада Hb, гормоны и продукты их распада, ионы, лекарства, желчные кислоты;

* пищеварительные железы – переводят вещества в пищевые секреты: продукты азотистого обмена, соли те же Ме, лекарственные вещества.

2. легкие с выдыхаемым воздухом удаляется СО₂, пары воды (до 500 мл), разлагаемые летучие метаболиты (аммиак, ацетон), чужеродные вещества (алкоголь, эфир, хлороформ), газы. Если у человека нарушена функция почек, то слизистая дыхательных путей синтезирует продукты азотистого обмена→ неприятный запах изо рта.

3. кожа вместе с потом выделяется вода (500 мл в сутки), мочевина, мочевая кислота, молочная кислота, электролита (Са²⁺ (> чем с мочой), Na⁺, К⁺), креатинин, витамины, лекарства. При недостатке функции почек в поте может появляться большое количество мочевины, что она образует кристаллы. При механ желтухе – в поте много желчных пигментов => пот желтый. Сальные железы выделяют кожное сало (20 мл), который смазывает кожу. С ним выделяется холестерин, аналоги казеина, продукты обмена половых гормонов, витаминов, ферментов.

4. почки. Между органами выделения имеются взаимосвязи => целая выделительная система. Основная нагрузка падает на почки, которые являются жизненно-важным органом, о чем свидетельствуют результаты экспериментов на собаках и наблюдения за людьми. Почки может заменить только искусственная почка.

Функции почек:

1. избирательное удаление различных веществ из крови с целью поддержания относительного постоянства объема и химического состава плазмы крови и др. межклеточных жидкостей. При рН=7 → смерть.

2. выделительные функции почек: продукты азотистого обмена, чужеродных веществ, питательных веществ (глюкозы) при избытке.

3. невыделительные:

· гомеостатические:

- поддержание постоянства водного баланса (состава в организме) (почка может выделять различное количество воды).

- регуляция осмотического давления крови (больше или меньше выводит осмотически активных веществ)

- регуляция рН крови и других жидкостей (> или < выводит Н⁺, кислот, оснований)

· метаболические функции

- обеспечивает гомеостаз обмена вещества, путем выделения избытка питательных веществ;

- участвует в обмене белков, углеводов и липидов. В проксимальных канальцах происходит реабсорция белка, внутриклеточный гидролиз белка. Почка участвует в синтезе фосфотидилинозитол, фосфолипиды, триглицериды. Интенсиыно протекает процесс глюконоогенеза.

Почки при гипергликемии питаются глюкозой, а недостатке глюкозы – ЖК (как сердце).

· эндокринная функция: синтезируется БАВ, с помощью которого почка регулирует ОЦК, гемостаз, систему АД, эритропоэз, кровоток в самой почке, кальц обмен.

Для регулирования эритрпоэза – эритропэтины, АД-ренин, Са – витамин Д₃; + трмбоксан, простациклин, тромбокиназа, простагландины.

Особенности кровоснабжения почек:

Кровоток через обе почки ¼ (1/5) часть от МОК ≈ 1200-1300 мл крови в мин => очень интенсивный кровоток. В течении 4 мин проходит вся кровь. Почки весят ≈ 300г.

≈ 95 % крови проходит через корковый слой (73% от массы почек).

Потребляет от 6 до 10% сего О₂, причем его 80% используется на реабсорбцию Na⁺.

Выделительные функции почка осуществляет благодаря процессу мочеобразования.

Моча образуется в структурно-функциональной единице – нефроне (≈ 1 млн), но не все нефроны постоянно функционируют; т.е. часть находится в резерве.

Различают следующие нефроны:

1) интракортикальные (60-70%) их капиллярные клубочки в коре (середине). Приносящая артериола шире выносящей => высокое давление, максимальный кровоток. Петля Генри тоже в основном, в корковом слое. При нарушении → анурия.

2) Юкстамедуллярные (10-15%) располагаются на границе коркового и мозгового слоя. Гл роль – процесс концентрирования и разведения мочи. От них идут прямые сосуды, спускаются глубоко в мозговой слой и образуют поворотно-противоточную сосудистую систему + осуществляют питательную функцию.

3) Поверхностно расположенные (20-30%)петли Генри, в основном, короткие.

Мочеобразование – совокупность 3 процессов:

1. фильтрации;

2. реасорбции;

3. секреции.

I Фильтрация происходит в капиллярах клубочков. Это переход части крови из капиллярного клубочка в полость капсулы Боумана-Шумлянского.

1. гломеруллярная фальтрация;

2. секреция;

3. канальцевая реабсорбция.

Главная сила, способствующая фильтрации – гидростатическое давление крови в капиллярах, где Ргидр очень высокое. Фильтрации препятствует давление первичной мочи, находящийся в капсуле, онкотическое давление крови.

Р высокое, т.к.к почечная артерия короткая и берет начало от самой аорты; а также разница в d приносящей и выносящей артериолах.

ЭФД (эффект фильтр Р) = Р_r-(Р₀+Р_м)=60-(21+15)= 24 мм рт.ст. – в приводящем конце капилляра. В отводящем конце ЭФД = 58-(33+15)=10 мм рт.ст.

Р_r - гидростатическое давление

Р_о- Р онкотич

Р_м – Р первичной мочи.

Среднее ЭФД = 17 мм рт. ст.

Чем > ЭФД, тем больше будет фильтроваться веществ.

При ↓ АД до 50 мм рт. ст. => капиллярное Р еще ниже→ нет фильтрации.

Количество образующей мочи зависит от:

1. ЭФД;

2. площади фильтрующей мембраны (1, 5-2 м²) – поверхность капилляров клубочка на 100 гр массы почки.

Изменяется при сокращении подоцитов в мезанглиальных клетках.

3. структура мембранного фильтра, q молекулы, размеры фильтрующихся частиц.

1. эндотелий капилляров (фенестрир d=50-100 нм) проходит кровь кроме форм элементов;

2. базальная мембрана (d поры =6 нм) – на проходят крупные молекулы белка с Мr > 70 тыс.; может пройти Нb и альбумины в небольшом количестве.

3. слой подоцитов (d коры = 5-6, 4 нм).

На поверхности эндотелия, подоциты и базовые мембраны находятся молекулы с отрицательным зарядом, которые препятствуют прохождению альбуминов (т.к. те тоже с отрицательным зарядом)

Кf - фильтрационный коэффициент (проницаемость мембранных S фильтр мембран) СКФ зависит от величины ЭФД, S фильтрующих мембран СКФ = Кf * ЭФД от проницаемости фильтрующих мембраны, от массы работающих одновременно нефронов, объема плазмы, проходящей через кору за единицу времени.

СКФ – скорость клубочковой фильтрации у мужчин = 120-130 мл/мин, у женщин = 110 мл/мин.

В сутки первичной мочи образуется 180л, а конечной мочи выделяется ≈ 1, 5л.

II. Реабсорбция – обратное всасывание воды.

Фильтрат (первичная моча) – это плазма крови, лишенная крупных белковых молекул.

СКФ – величина довольно постоянная, мало колеблется, даже при колебаниях АД от 80 до 120 мм рт.ст. И такая стабильность СКФ объясняется миогенными механизмами регуляции тонуса приносящей артеолы – феномены Бевиса-Остроумаова. Если Р крови в приносящей артериоле ↓, то приносящая артериола расширяется. Если АД становится высоким, то приносящая артериола тоже суживается и капиллярное Р не изменяется.

При сильных воздействиях симпатической НС может изменяться СКФ, почечный кровоток даже без резких колебаний АД.

СКФ – важнейший клинический показатель.

Показатель Клеренс – скорость очищения плазмы крови от того или иного вещества. Обычно используется вещество, которое беспрепятственно фильтруется и по ходу канальцев не секретируется, ни реабсорбирует (инулин – полисахарид, вводят внутривенно, создают постоянную концентрацию в крови, определяют; определяют его концентрацию в моче→ рассчитывают СКФ).

Используют и креатинин, но он частично реабсорбируется

V – объем выделенной мочи;

П – содержание в плазме;

М – концентрация инулина в моче.

II. Канальцевая реабсорбция – переход на всем протяжении канальцев из полости канальцев фильтрата в интерстиций и капилляры. Это сугубо избирательный и тонко регулируемый процесс.

Все канальцы имеют Σ протяженность 70-100 км; 40-50 м². Обр. всасывания веществ зависит от концентрации этих веществ в крови:

1) пороговые вещества особенно важны для организма. Характерен порог выведения. Порог выведения – та концентрация вещества в крови, при которой не происходит (в моче) полная реабсорбция. Появляется в моче:

- высокопороговые (все органические, минеральные вещества, вода);

- непороговые (инулин) обратно не всасываются (креатинин);

- низкопороговые (мочевина, аммиак, моч кислота) – появляется при ↑ их в крови.

В проксим канальце происходит всасывание основного объема Н₂О (60%); Na⁺ и почти полностью реабсорбируются органические вещества. В петле Генри продолжается реабсорбция, но главная функция – разведение и концентрация мочи.

Дист. отдел и собир. трубочки – окончательное концентрирование мочи, путем реабсорбции Na⁺ и Сl^- и определяется объем мочи.

Механизм реабсорбции:

1. пассивный транспорт веществ (пр или обглеч диффузия),

2. активный транспорт (первично и вторично активный),

3. эндоцитоз;

4. перенос веществ вместе с растворителем при наличии в мембране больших пор.

Транспорт глюкозы осуществляется с помощью механизма вторично активного транспорта. Глюкоза присоединяется к переносчику, к которому присоединяется и Na⁺. В клетке Na⁺. проникает пассивно и с собой переносит глюкозу с переносчиком => энергия не затрачивается. Из клетки глюкоза переносится с помощью облегченной диффузии по Grad С. У мужчин реабсорбция 375 мг/мин, у женщин – 303 мг/мин глюкозы.

Как правило, у здорового человека глюкоза отсутствует. Глукозурия встречается у здорового человека при избытке углеводов в пище; при очень сильных эмоциональных переживаниях или тяжелой физической нагрузке. Реабсорбция глюкозы зависит от количества Na⁺ в фильтрате (чем ↓ Na⁺, тем Na⁺. фильтрате глюкозы).

Если недостаточно образуются переносчики→ глюкоза в моче. Заболевание обусловлено генетически – почечных сахарный диабет.

Реабсорбция белка – в прокс отделе полностью реабсорбируются Ж доцитозом (пиноцитозом). Образовавшиеся АК покидают эту клетку через базолит мембрану с помощью облегченной диффузии. В норме в моче белка не обнаруживается.

Но у здорового человека белок может быть в моче – протеинурия:

- после приема большого количества пищи (т.е. если профильтровалось > или ↓ реабсорбировалось);

- “маршевая протеинурия” после физической нагрузки (долго идти), ортостате (долго стоять);

- при ↑ венозного Р;

- если содержание белка в крови выше нормы (> 8-10г).

95% молодых людей – протеинурия.

Реабсорбция АК – впроск канальцах реабсорбция до 99% с помощью вторично активного транспорта, сопряженного с Na⁺→ энергия не требуется. Но здесь уже имеется различные переносчики. Есть наследственные генетические аминоацилурия, связана с нарушением транспортных систем.

Реабсорбция Na⁺. перенос Na⁺ осуществляется несколькими путями (обратное всасывание происходит из фильтрата, находящихся в просвете прокс канальца в интерстиций, а затем во вторичную капиллярную систему)

Рис. Ионы Н⁺ секретируются и выделяются с мочой.

Пути реабсорбции Na⁺:

1. через базолат мембрану (Na⁺ и субстрат (S) двигаются в одном направлении – синкорд.)

2. ионы Н⁺ двигаются в противоположном направлении – антикорд.

3. Na⁺ может перемещаться в растворенном виде вместе с растворителем.

4. вместе с перемещением ионов Сl^- перемещается Na⁺.

вместе с Na⁺ транспортируются: глюкоза, АК, фосфаты, бикарбонаты, сульфаты, Са²⁺.

На реабсорбцию Na⁺ используется энергия, но большая часть Na⁺ транспортируется без затрат энергии АТФ.

В прокс канальцев реабсорбция до 90% фосфатов, большая часть бикарбонатов, 80% К⁺, 99%, Са²⁺.

Мочевина – мелкая свободно фильтрующаяся молекула вслед за водой (50%).

Вода реабсорции по закону осмоса вслед за осм активными веществами (Na⁺). Vреаб воды эквивалентен количеству реабсорбирующих осм активных веществ, поэтому первичная моча имеет осмолярность = с осмолярностью плазмы крови (65% Na⁺ реаб в проким канальцах).

Облигатная реабсорбция – обязательная реабсорбция (ед. 65% Н₂О).

Клубочково-канальцевое равновесие - % реабсор вещества всегда постоянен при любых изменениях СКФ.

Петля Генри – поворотно-противоточно-множительная система.

В петле Генри продолжается реабсорбция, Na⁺, CL^-, Са²⁺, К⁺ и др.; здесь реабсорбируется 25% Na⁺; 10-15% Н₂О. здесь происходит концентрирование мочи в нисходящем колене и разведение – в восходящем колене. В петлю Генри поступает моча изоосмотичная плазме крове (300 мосмолей/л). Из петли в дист каналец переходит гипотоничная моча (100 люсмолей/л). В петле различная проницаемость для воды и электролитов в восходящем и нисходящем колене – пространственно разграничена проницаемость.

В нисходящем колене мембрана проницаемы для воды, в восходящем колене мембрана непроницаемы для воды, а проницаемы для Na⁺, CL^- и др. ионов. Все –таки мембрана восходящего колена проницаемы и для Na⁺, CL^-, когда моча поступает в нисходящее колено → по осмотич Grad вода реабсорбируется в интерстиции, при этом осморярность мочи значительно (в несколько раз) увеличивается до 1000 мосмолей. В восходящем колене реабсорбция NaCl и осмолярность мочи ↓ и на выходе уже равно 100 мосмолей.

=> больше реабсорбируется NaCl, чем Н₂О => на выходе гипотоническая моча.

Вода выходит из нисходящего колена.

Активный транспорт Na⁺ и др. ионов из восходящего колена создает гиперосмотическую среду в интер => в нисходящем колене вода будет раебсорбироваться в интерстиции по Gmd осм Р. Рис.

На любом уровне (поперечном) в обоих коленах можно обнаружить поперечный концентр Gmd – разность осмолярных жидкостей в восходящем и нисходящем коленах (200 мосмолей).

Продольный Grad - ↑ концентрации или осмолярности мочи по направлению к вершине петли.

Моча с осмолярностью 100 мослемолей поступает в дистальный сегмент, где происходит дальнейшая реабсорбция, особенно NaCl → 50 мосмолей.

≈ 15% нефронов имеют петлю генри, спускающуюся в мозг слой и эти нефроны создают гиперсмотическую серду, окруж собир трубочку всех нефронов и определяют окончательную концентрацию мочи. Создание гиперосмотичности в интерстиции кроме NaCl и др ионов участвует и мочевина, которая циркулирует в системе воб трубка – интерстиций – восходящее колено – соб трубка.

Дист атдел соб трубки становится проницаемым ля мочевины под воздействием АДГ→ мочевина диффундирует в интерстиций, где поддерживает гиперосмотическую среду, но здесь не накапливается и переходит в восходящее колено → соб трубочку.

Поворотно-противоточная сосудистая системы. Рядом с петлей Генри имеются и петли прямых сосудов, которые имеют шпилькообразую форму. Эти сосуды поддерживают ициросмотическую среду интерстиция. Вода из сосуда, а NaCl обратно в интерстиций, а вода обратно в сосуд.

Если кровоток усиливается, то NaCl не успевает вернуться → мочи выделяется больше (диурез – количество выделяемой мочи).

Из соб трубочек выделяется вода. Соб трубочки обеспечивают, главным образом, концентрацию мочи и ее объем. В отличии от прокс канальцев в дист сегменте и соб трубочках факультативная реабсорбция – это тонка регулируемый процесс (Н2О – АДГ, Na⁺ - альдостеронами). Если ↑ АДГ → много мочи – несахарный диабет (до 25 л мочи в сутки гипотоничной). При недостатке АДГ – антидиурез.

Канальцевая секреция – активный перенос веществ из кров в интрестиций, а затем внутрь канальца. Процесс обратный реабсорбции. Секреция наблюдается, если нужно ↑ выведения некоторых веществ (лекарственных веществ, Na⁺, Н2О, К+, Н+).

В прокс канальцах секретируется > Н+, чем дист, а К+ - наоборот.

рН мочи неодинакова по ходу канальцев: 7, 4 → 6, 7→ 6→ 5, 8 (на выходе).

Секрецию К+ ↑ альдостерон, а Na⁺ - наоборот.

Регуляция функций почек.

Почка – эффекторный орган и входит в состав различных функциональных систем, обеспечивает гомеостаз и приспосабливается к потребностям организма благодаря регуляции ее функций. В почке регулируются фильтрация, реабсорбция и секреция.

От различных рецепторов таких как осморецепторы, валюмоR,

Регуляция фильтрации путем регуляции гемодинамики, как системы, так и в самой почке:

1. биогенная ауторегуляция кровотока в почке;

2. влияние симпатической НС и катехоламинов на тонус приносящей и выносящей артериолы (α – АД R) → сужение сосудов → ↓ кровоток, ↓ СКФ, ↓ диурез.

Симпатическая НС – “полевая” анурия.

Условные обозначения.

Er или E_r – эритроциты

www.mybsmu.com

© Vano, 2006 All Rights Reserved.