Разные статьи: Эпикондилит — лечение эпикондилита ѻ Гингивит: лечение кровоточивости десен ѻ Аллергический дерматит — симптомы и лечение ѻ Как повысить гемоглобин ѻ Остеохондроз шейного отдела ѻ Непроходимость кишечника — симптомы ѻ Лечение перекисью водорода ѻ Как повысить тестостерон ѻ Упражнения для улучшения зрения ѻ Аппендицит — лечение аппендицита ѻ Аденоиды у детей — лечение аденоидов ѻ Симптомы уремии ѻ Атопический дерматит
Главная >> Урология
Содержание
Физиология мочевыделительной системы
Опубликовано: 30.03.2015
Ключевые слова: физиология мочевыделительной системы, почки, нефрон, фильтрация, секреция, реабсорбция.
Почка — основной орган мочевыделительной системы. С его помощью из организма удаляется до 90% чужеродных веществ, продукты метаболизма, а также вода и электролиты. Основной структурной и функциональной единицей почки является нефрон. Всего в почках человека насчитывается около полутора миллионов нефронов.
Нефрон начинается с клубочка, где осуществляется процесс фильтрации приходящей по почечным сосудам крови (см. Фильтрация, реабсорбция, секреция). За сутки фильтруется порядка 150-180 литров жидкости, однако выделяется всего 1,5-1,8 литров, то есть примерно 1% от всего профильтровавшегося количества. Остальной фильтрат подвергается реабсорбции (обратному всасыванию). Основными движущими силами фильтрации являются сила сердечного выброса, тонус приводящей почечной артерии, давление, создаваемое в капсуле Шумлянского-Боумена и реологические свойства крови (в первую очередь — её вязкость).
Другим важным процессом, обеспечивающим функционирование нефрона, является канальцевая секреция. Суть этого процесса заключается в том, что некоторые вещества, не способные фильтроваться (например, крупномолекулярные соединения), из крови, минуя клубочек, попадают непосредственно в просвет проксимального канальца. Данный транспорт является активным и осуществляется при помощи специальных переносчиков.
Жидкая часть крови, прошедшая через клубочек, называется первичная моча. Она представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из воды, электролитов (в первую очередь натрия, калия, хлора и кальция), белков, углеводов и т.д.
Первичная моча попадает в проксимальный каналец, где начинается реабсорбция электролитов и воды. Следует отметить, что все механизмы обратного всасывания, по сути, подчинены достижению важнейшей для организма цели — реабсорбции ионов натрия.
Плазма крови человека содержащей значительное количество натрия. Его сохранение в крови необходимо для поддержания нормальной жизнедеятельности. Вода во всех тканях, и в том числе в почках, транспортируется по осмотическому градиенту, создаваемому ионами натрия. В проксимальных канальцах путём пассивной диффузии (по градиенту концентрации) всасывается обратно в кровь примерно 75% профильтровавшегося натрия, который создает осмотический градиент и тянет за собой воду.
К концу проксимального канальца концентрация натрия в нефроне и кровеносных сосудах выравнивается, что делает невозможным его дальнейшее пассивное всасывание. С этого момента натрий может реабсорбироваться только путём активного транспорта при помощи специфических переносчиков.
Первым к решению этой задачи в конце проксимальных канальцев приступает так называемый Na⁺/H⁺-обменник. Он реабсорбирует ионы натрия из мочи в клетку в обмен на ионы водорода, которые образуются в клетках эпителия проксимального канальца в результате распада угольной кислоты, синтезируемой здесь из углекислого газа и воды под действием фермента карбоангидраза. Образующаяся угольная кислота диссоциирует с образованием протонов водорода, необходимых для реабсорбции натрия, и гидрокарбонат-иона, поступающего в кровь на построение буферной системы. Таким способом реабсорбируется 1-2% от объёма первоначального фильтрата.
Далее в петле Генле, а именно в её толстом восходящем отделе, реабсорбция натрия осуществляется при помощи так называемого Na⁺-K⁺-2C1⁻ котранспортера (NKCC). NKCC-котранспортер — это протеин, локализующийся на апикальной мембране нефроцитов толстого восходящего отдела петли Генле. В его структуре имеются домены (места) для связывания 1 иона натрия, 1 — калия, и двух ионов хлора из мочи, протекающей по нефрону. Присоединив указанные электролиты, NKCC переносит их через мембрану внутрь клетки, осуществляя тем самым процесс реабсорбции.
Данный транспорт носит характер симпорта, то есть совместного, сцепленного перемещения ионов, не подразумевая обменных процессов, подобных вышеописанному Na⁺/H⁺-обменнику. Поэтому движущей силой работы NKCC является внеклеточная концентрация соответствующих электролитов в моче, протекающей вблизи апикальной мембраны нефроцитов петли Генле. Следует отметить, что таким способом в кровь возвращается существенная часть (15-20%) профильтровавшегося натрия и воды.
По мере дальнейшего продвижения фильтрата по нефрону, в дистальных канальцах подключается следующий транспортный механизм, реализуемый еще одним белковым переносчиком — Na⁺-C1⁻ котранспортером. Физиология его работы в чем-то сродни таковой для вышеописанного NKCC-транспортера. Однако есть ряд существенных отличий. Так, четвертичная структура Na⁺-C1⁻ котранспортера включает лишь два связывающих домена: для одного иона натрия и для одного иона хлора, с помощью которых осуществляется непосредственное перемещение электролитов через апикальную мембрану эпителиоцитов дистальных канальцев. Благодаря такой остобенности данный механизм обратного всасывания менее энергозатратен, однако и менее ёмок — этим путём реабсорбируется не более 8-10% профильтровавшихся натрия и воды.
Таким образом, к концу дистальных канальцев суммарно реабсорбируется уже более 90% фильтрата. Тем не менее, процесс возвращения натрия продолжается, и организм, идя на последние, крайние меры, подключает здесь самый энергозатратный механизм, определяемый минералокортикоидным гормоном — альдостероном.
Альдостерон вырабатывается в корковом веществе надпочечников и с током крови попадает в почки. Будучи стероидным гормоном, альдостерон проникает через мембрану внутрь клетки, где связывается со своим цитозольным рецептором. Образуется транспортный комплекс гормон-рецептор. Этот комплекс затем поступает в ядро клетки, после чего рецептор отщепляется и возвращается на исходное место в цитоплазму, а сам гормон, оставшись в ядре, изменяет работу генетического аппарата, что приводит к синтезу специфической иРНК. Последняя направляется к рибосомам, где активирует синтез специального белка-переносчика, который поступает на апикальную мембрану нефроцита и осуществляет реабсорбцию одного иона натрия. Таким сложным способом удаётся вернуть обратно в кровь ещё 2-3% профильтровавшегося натрия.
Завершающим этапом реабсорбции является транспорт натрия, который реализуется в конце дистальных канальцев и собирательных трубках при помощи Na⁺K⁺-обменника. Этот белок, локализующийся на апикальной мембране уротелия, осуществляет обратное всасывание натрия в обмен на калий. Таким путём реабсорбируется 1-2% от профильтровавшегося натрия и воды. Следует заметить, что в результате данного обмена из организма удаляются ионы калия — важнейший электролит для многих клеточных функций. Тем не менее, как уже было сказано выше, задача сохранения натрия для организма первична, все остальные процессы — второстепенны.
1. Лекции по фармакологии для высшего медицинского и фармацевтического образования / В.М. Брюханов, Я.Ф. Зверев, В.В. Лампатов, А.Ю. Жариков, О.С. Талалаева — Барнаул : изд-во Спектр, 2014.
2. Федюкович Н.И. / Анатомия и физиология человека // Феникс, 2003.
3. Сумин С.А. / Неотложные состояния // Фармацевтический мир, 2000.
Обратная связь
ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ
Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение
Как определить диапазон голоса — ваш вокал
Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими
Целительная привычка
Как самому избавиться от обидчивости
Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам
Тренинг уверенности в себе
Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"
Натюрморт и его изобразительные возможности
Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.
Как научиться брать на себя ответственность
Зачем нужны границы в отношениях с детьми?
Световозвращающие элементы на детской одежде
Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия
Как слышать голос Бога
Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)
Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека — Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
Отёска стен и прирубка косяков — Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.
Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) — В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.
Физиология мочевыделительной системы
Лекция № 8
ВЫДЕЛЕНИЕ
План лекции
1. Понятие о функциях процесса выделения. Роль ЖКТ, лёгких и кожи в этом процессе.
2. Функция почек.
3. Строение почек.
2.3. Физиология почек и мочевыводящих путей
Механизм мочеобразования и состав мочи
5. Мочевой пузырь. Регуляция мочевыделения.
6. Строение потовых желез
7. Функции потовых желез
8. Химический состав пота
9. Термическое и эмоциональное потоотделение.
10. Дегидратация (обезвоживание) и его последствия для организма.
11. Нейрогуморальная регуляция потоотделения.
Физиология мочевыделительной системы
Основная функция процессов выделения — поддержание гомеостаза внутренней среды организма. Органы выделения освобождают организм от конечных продуктов обмена, чужеродных и токсичных веществ, избытка воды, солей и органических соединений, поступающих с пищей или образовавшиеся в результате метаболизма.
Конечные продукты обмена называются экскретом, а органы, выполняющие выделительные функции, называются экскреторными.
Функции выведения из организма продуктов обмена веществ выполняют органы пищеварения, лёгкие, кожа и мочевыделительная система
Желудочно-кишечный тракт выделяет воду, желчные кислоты,
пигменты, холестерин, соли тяжёлых металлов, лекарственные препараты, чужеродные органические соединения, неусвоенные остатки пищи. Лёгкие выделяют углекислый газ, воду (400мл/сутки), летучие вещества. Кожа выделяет пот, в состав которого входят вода, соли, продукты азотистого обмена (мочевина).
Ведущую роль в выделительных процессах принадлежит почкам (лат. ren, греч. nephros) и потовым железа. Около 75% выводимых из организма продуктов обмена выделяется почками. Процесс образования и выделения мочи называется диурезом. Функции почек:
1. Почки удаляют из организма продукты распада, излишки воды, солей, вредные вещества и лекарственные препараты.
2. Почки поддерживают на постоянном уровне осмотическое давление в жидких средах за счёт удаления воды и солей.
3. Почки обеспечивают постоянство реакции крови (рН крови) за счёт интенсивности выделения кислых или щелочных солей фосфорной кислоты.
4. Почки участвуют в синтезе некоторых веществ, которые затем и выводят (ренин).
5. Почки осуществляют секреторную функцию. Они выделяют в мочу вещества, которые не могут пройти почечный фильтр клубочковых капилляров. К ним относятся некоторые лекарственные вещества, антибиотики.
6. Почки участвуют в минеральном, липидном, белковом и углеводном обменах.
Таким образом, почки принимают активное участие в поддержании постоянства внутренней среды организма (гомеостаза).
Строение почек. Почки имеют два слоя — корковый и мозговой..
Структурно — функциональной единицей почки является нефрон. У человека общее число нефронов достигает 1 млн. Нефрон представляет собой длинный каналец, начальный отдел которой в виде двустенной чаши окружает артериальный капиллярный клубочек, конечный — впадает в собирательную трубку.
В нефроне выделяют следующие отделы:
1. Почечное (мальпигиево) тельце — это сосудистый клубочек и окружающая его капсула почечного клубочка (капсула Шумлянского — Боумена).
2. Извитой каналец первого порядка.
3. Петля нефрона (петля Генле) имеет нисходящий и восходящий отдел.
4. Извитой каналец второго порядка, который впадает в собирательную трубку.
Клубочки, извитые канальцы I и II порядка, часть петли Генле, располагаются в корковом веществе. В мозговом веществе располагаются часть петли Генле и собирательные трубки.
Собирательные трубки сливаются, образуют общие выводные протоки, которые проходят через мозговой слой к верхушкам сосочков, выступающим в полость почечной лоханки. Лоханка переходит в мочеточник, который впадает в мочевой пузырь.
Кровоснабжение почек. Почки получают кровь из почечной артерии — одной из крупных ветвей аорты. Артерия делится на артериолы, приносящие кровь к клубочку, она распадается на капилляры (первая сеть). Капилляры, сливаясь, образуют выносящую артериолу, диаметр которой в 2 раза меньше диаметра приносящей. Выносящая артериола вновь распадается на сеть: капилляры оплетающих канальцы — вторая сеть капилляров. Артериальные капилляры переходят в венозные, которые сливаются в почечные венулы, затем вены, впадающие в нижнюю полую вену.
Иннервация почек — осуществляется за счёт симпатических и парасимпатических нервов. Симпатические нервы сужают сосуды почек парасимпатические — расширяют.
Юкстагломерулярный комплекс — околоклубочковый комплекс, состоит из миоэпителиоидных клеток, расположенных в стенке приносящей артериолы клубочка и секретирующих биологически активное вещество — ренин. Юкстагломерулярный комплекс участвует в регуляции водно — солевого обмена и поддержании постоянства артериального давления. При увеличении количества ренина повышается артериальное давление, нарушается водно — солевой обмен в организме.
Механизм мочеобразования. В течение суток человек потребляет примерно 2,5 литра воды, в том числе 1500мл в жидком виде и около 650мл с твердой пищей. Кроме того, в процессе распада белков, жиров и углеводов образуется еще около 400 мл воды. Из организма вода выводится главным образом через почки — 1500 мл, остальная — через лёгкие, кожу, частично — с остатками пищи через желудочно-кишечный тракт.
Моча образуется из плазмы крови, протекающей через почки, и является сложным продуктом деятельности нефронов. Давление крови в капиллярах сосудистого клубочка больше, чем в капиллярах других органов и тканей. Оно составляет 60 — 70 % от величины давления в аорте (72-78 /48-56 мм/ рт.ст.). Через почки вся кровь — 5,0 — 6,0 л — проходит за 5 минут. За 1 минуту проходит 1,2 л крови. В течение суток через почки протекает 1000 — 1500л крови. Это позволяет полностью удалить все ненужные и вредные для организма вещества. Образование мочи состоит из 2-х этапов: улътрафилътрация и обратное всасывание — реабсорбция.
Клубочковая улътрафилътрация — происходит в капиллярах клубочков: из плазмы крови фильтруется вода с растворёнными в ней неорганическими и органическими веществами, имеющими низкую молекулярную массу. Эта жидкость первичная моча поступает в капсулу почечного клубочка, а затем в
канальцы почек. По химическому составу она сходна с плазмой крови, но почти не содержит белка.
Процессу фильтрации сопутствует высокое давление крови в капиллярах клубочков, но белки крови удерживают воду и препятствуют фильтрации, плазмы. Если артериальное давление снижается, фильтрация уменьшается. На величину фильтрации влияет спазм или расширение приносящей и выносящей артериолы. Кроме того, на фильтрацию влияет проницаемость мембраны, через которую проходит фильтрация мочи.
Канальцевая реабсорбция — происходит обратное всасывание мочи в кровь, 99% воды, глюкозы, части солей и небольшого количества мочевины. Получается вторичная или конечная моча, которая по составу очень отличается от первичной: в ней много сульфатов, мочевины, креатинина, нет глюкозы, аминокислот, некоторых солей.
За сутки в почках образуется 150 — 180л первичной мочи. После обратного всасывания за сутки остаётся 1 — 1,5 л вторичной мочи. Всасывание является активным процессом, на что затрачивается большое количество энергии.
Некоторые вещества не полностью всасываются из первичной мочи, например при избыточном поступлении сахара часть глюкозы остаётся во вторичной моче. При недостатке поваренной соли она не выводится из организма с мочой. Таким образом, почки регулируют содержание веществ -выводят лишние, задерживают недостающие.
В канальцах нефрона протекает не только реабсорбция, но и выделение некоторых веществ, которые не могут пройти через почечный фильтр в капсуле нефрона. Это лекарственные препараты, антибиотики и др.
Гипоталамусом вырабатывается вазопрессин, который под воздействием гормонов задней доли гипофиза, поступает в кровь. Он усиливает процесс обратного всасывания жидкости, поэтому количество мочи уменьшается.
При недостатке вазопрессина человек испытывает сильную жажду, количество мочи увеличивается до 20 — 25 л. Это заболевание называется несахарный диабет. На образование мочи влияет количество выпитой жидкости, употребление солёной пищи, физическая работа.
Моча. Состоит из 95% воды и растворенных в ней 5% твёрдых веществ: мочевина 2%, мочевая кислота 0,05%, креатинин 0,075%), соли К, Nа. При физической нагрузке в ней может появиться белок. Реакция мочи зависит от пищи: при мясной пище — кислая реакция, овощной — щелочная или нейтральная. Плотность мочи — 1,015 — 1,020 в зависимости от количества жидкости.
Кровь в моче может быть в результате повреждения или при заболевании почек и мочевыводящих органов. Белок отсутствует или определяется в виде «следов» 0,03%. Глюкоза отсутствует, но может быть при гипергликемии.
Цвет мочи зависит от желчных пигментов (билирубин в моче называется уробилином) и от принятой пищи (красная свекла, витамины группы В и т.п.).
В моче присутствуют неорганические соли — хлористый Nа, хлористый К, сульфаты, фосфаты и органические соединения — мочевина, мочевая кислота, креатинин. В моче отмечаются клетки эпителия, лейкоциты, эритроциты (свежие — от камней, выщелоченные — при заболевании почек).
Микробы присутствуют в моче при воспалительных заболеваниях почек и мочевого пузыря.
Из почек моча через мочеточники поступает вмочевой пузырь.
Мочевой пузырь. При поступлении мочи её объём в пузыре постепенно увеличивается, его стенки растягиваются. При достижении определённого объёма напряжение стенок пузыря в результате раздражения механорецепторов резко нарастает и резко повышает давление мочи. Первые позывы к мочеиспусканию появляются, когда объём содержимого пузыря достигает 150 мл. При увеличении объёма до 200 — 300 мл усиливается импульсация от механорецепторов мочевого пузыря в рефлекторный центр мочеиспускания, который расположен во I I — I V сегментах крестцового отдела спинного мозга. Активность парасимпатических волокон тазовых внутренностных нервов стимулирует сокращение мышцы мочевого пузыря и расслабление внутреннего сфинктера мочеиспускательного канала, благодаря которому происходит произвольное опорожнение мочевого пузыря. Симпатическая иннервация расслабляет мочевой пузырь и повышает тонус его сфинктера, увеличивая его вместимость и способность к более длительному удержанию мочи при физических нагрузках.
2. Физиология потовых желез
Строение потовых желез
В коже человека находится три вида желез: молочные, потовые и сальные.
Потовые железы (gll. sudoriferae) встречаются почти во всех участках кожного покрова. Их количество достигает 2,5 млн. Наиболее богата потовыми железами кожа подушечек пальцев рук и ног, ладоней и подошв, подмышечных и паховых складок. В этих местах на 1 см2 поверхности кожи открывается свыше 300 желез, тогда как на других участках кожи — 120 — 200 желез.
Потовые железы по своему строению являются простыми трубчатыми. Они состоят из длинного выводного протока, идущего прямолинейно или слегка извиваясь, и не менее длинного концевого отдела, закрученного в виде клубочка. Диаметр клубочка около 0,3 — 0,4 мм. Концевые отделы располагаются в глубоких частях сетчатого слоя на границе его с подкожной клетчаткой, а выводные протоки, пройдя через оба слоя дермы и эпидермис, открываются на поверхности кожи так называемой потовой порой.
Функции потовых желез.
Выделяя пот, потовые железы:
1) освобождают организм от продуктов распада, образующихся при обмене веществ;
2) путём выделения воды и солей участвуют в сохранении гомеостаза осмотического давления;
3) усиливая теплоотдачу, поддерживают постоянство температуры тела.
Пот содержит 98 — 99% воды, минеральные соли (хлористый натрий и калий) и органические вещества (мочевину, мочевую кислоту, креатинин). Выделяя продукты белкового обмена, потовые железы облегчают деятельность почек. При аэробно-гликолитической физической нагрузке пот может содержать молочную кислоту. При работе умеренной мощности — на фоне снижения диуреза — в нём компенсаторно возрастает содержание мочевины, креатинина и аммиака.
В среднем за сутки в условиях комфорта и покоя выделяется 500 — 600 мл пота. Потоотделение резко увеличивается при высокой температуре окружающей среды и при повышении теплообразования в организме во время физических нагрузок. В условиях жаркого климата потеря воды в организме при физической нагрузке может достигать 8 — 10 л в сутки. При очень тяжёлой работе выделение пота у рабочих горячих цехов может составить 12 л за день.
Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может. Поэтому при высокой влажности атмосферы высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насыщенном водяными парами воздухе (например, в бане) пот выделяется в большом количестве, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствует отдаче тепла: только эта часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имеет значение для теплоотдачи ( эта часть пота составляет эффективное потоотделение).
Плохо переносится также непроницаемая для воздуха одежда (резиновая и т.п.), препятствующая испарению пота: слой воздуха между одеждой и телом быстро насыщается парами и дальнейшее испарение пота прекращается.
При потере воды более 2 — 4 % от массы тела она становится фактором, снижающим физическую работоспособность. Потоотделение в этих случаях называется термическим и увеличивает теплоотдачу со всей поверхности тела при испарении: 1 г воды уносит 2,43 кДж. Усиление деятельности потовых желез при эмоциональных реакциях (страхе, радости, гневе) называется эмоциональным,происходит на ладонях, подошвенной стороне стоп, в подмышечных впадинах, на лице, имеет короткий латентный период, быстро достигает максимума и быстро прекращается.
При спортивной деятельности, особенно в условиях ответственных соревнований, усиленное потоотделение обусловлено и термическими, и эмоциональными факторами, которые, в свою очередь, зависят от эмоционального фона, интенсивности и длительности работы. В особых случаях при длительных (более 30 мин) и достаточно интенсивных упражнениях может наступить критическое для организма состояние рабочей дегидратации (обезвоживания) с потерей 13-14 % общего количества воды.
Чтобы сохранить объём циркулирующей крови и предотвратить развитие чрезмерной дегидратации, образование пота в потовых железах замедляется, что ведёт к резкому повышению внутренней температуры тела (в предельных случаях до 42о С).
Одним из тяжёлых последствий дегидратации является уменьшение объёма межклеточной (тканевой) и внутриклеточной жидкости. В клетках с пониженным содержанием воды и изменённым равновесием электролитов нарушается нормальная жизнедеятельность. Это, в частности, относится к сердечной и скелетным мышцам, сократимость которых может значительно снижаться.
Потери электролитов с мочой во время мышечной работы обычно менее значительны, так как образование мочи уменьшено, а реабсорбция натрия усилена, что снижает его экскрецию с мочой. Однако обильное и длительное потоотделение, в конце концов, приводит к значительным потерям солей (до 50-60 г хлористого натрия), что нарушает солевой баланс и может вызвать судороги и потерю сознания.
При потере в связи с дегидратацией более 4% массы тела объём плазмы крови уменьшается на 16-18%. Соответственно снижаются объём циркулирующей крови, венозный возврат и систолический объём крови, компенсаторно повышая ЧСС. Другое следствие уменьшения объёма плазмы — гемоконцентрация с ростом гематокрита и вязкости крови, что увеличивает нагрузку на сердце, снижает его производительность, ухудшает микроциркуляцию в рабочих органах.
Деятельность термических потовых желез регулируется нейрогуморально с участием симпатических холинергических нервов. В механизме эмоционального потоотделения участвуют симпатические холинергические (на ладонях и стопах) и адренергические структуры (в подмышечной и лобковой областях). Центры, регулирующие потообразование, расположены в спинном и продолговатом мозге, а также в гипоталамусе. Потоотделение происходит условно — и безусловно рефлекторно с участием терморецепторов кожи и внутренних органов.
Вопросы к семинару
на тему «ВЫДЕЛЕНИЕ
(Физиология мочевыделительной системы, Физиология потовых желез)
(лекция № 8)
1. Понятие о функциях процесса выделения. Роль ЖКТ, лёгких и кожи в этом процессе.
2. Функция почек.
3. Строение почек.
4. Механизм мочеобразования и состав мочи
5. Мочевой пузырь. Регуляция мочевыделения.
6. Строение потовых желез.
7. Функции потовых желез.
8. Химический состав пота.
9. Термическое и эмоциональное потоотделение.
10. Дегидратация (обезвоживание) и его последствия для организма.
11. Нейрогуморальная регуляция потоотделения.
Физиология мочеобразования
Мочеобразование имеет три фазы:
• Клубочковая фильтрация.
• Канальцевая реабсорбция.
• Канальцевая секреция.
Клубочковая фильтрацияпроисходит в почечном тельце и путём ультрафильтрации плазмы крови из клубочка капилляров в просвет капсулы Боумена-Шумлянского. Фильтрация происходит при АД не менее 30 мм рт. ст. Это критическая величина, соответствующая минимальному пульсовому давлению.
Трёхслойный фильтр почечного тельца напоминает три сита, вставленных одно в другое.
Физиология, механизм мочевыделительной системы
Фильтрат — первичная моча — образуется в количестве 125 мл/мин или 170-180 л в сутки и содержит все компоненты плазмы крови, кроме крупномолекулярного белка.
Фазы реабсорбциии секрециипроисходят в канальцах нефрона и начале собирательных трубочек. Эти процессы протекают параллельно, так как одни вещества преимущественно реабсорбируются, а другие — частично или полностью секретируются.
• Реабсорбция — обратное всасывание в капилляры канальцевой сети из первичной мочи воды и других необходимых организму веществ: аминокислот, глюкозы, витаминов, электролитов, воды. Реабсорбция происходит как пассивно, с помощью диффузии и осмоса, т.е. без затраты энергии, так и активно, с участием ферментов и с затратой энергии (5).
• Секреция — функция эпителия канальцев, благодаря которой из крови канальцевой капиллярной сети удаляются вещества, не прошедшие почечный фильтр или же содержащиеся в крови в больших количествах: белковые шлаки, лекарства, пестициды, некоторые краски и др. Для выведения этих веществ эпителий канальцев секретирует ферменты. Почечный эпителий может также синтезировать некоторые вещества, например, гиппуровую кислоту или аммиак, и выделять их непосредственно в канальцы.
Таким образом, секреция — процесс противоположный по направлению реабсорбции (реабсорбция осуществляется из канальцев в кровь; секреция — из крови в канальцы).
В почечных канальцах происходит своеобразное «разделение труда».
• В проксимальном канальце происходит максимальная реабсорбция воды и всех растворённых в ней веществ — до 65- 85% фильтрата. Сюда же секретируются почти все вещества, кроме калия. Микроворсинки почечного эпителия увеличивают площадь всасывания.
• В петле Генле происходит реабсорбция основных ионов электролитов и воды (15-35% фильтра).
• В дистальном канальце и собирательных трубочках секретируются ионы калия и реабсорбируется вода. Здесь начинает формироваться конечная моча (рис. 20.6).
В выведении из организма белковых шлаков, лекарств и других чужеродных веществ большую роль играет секреция.
Рис.5. Деятельность противоточного механизма в почках. А — последовательные этапы выхода Na2+ и воды из канальцев; Б — результат деятельности противоточной системы — неравномерная концентрация электроцитов в почке (густота точек отражает концентрацию электроцитов)
Образование конечной мочи
Конечная мочаобразуется в собирательных трубочках со скоростью 1 мл/мин или 1-1,5 л/сут. Содержание в ней шлаков в десятки раз превышает содержание их в крови (мочевины — в 65 раз, креатинина — в 75 раз, сульфатов — в 90 раз), что объясняется концентрацией мочи, в основном в петле Генле и собирательных трубочках. Это связано с прохождением петель Генле и собирательных трубочек через мозговой слой почки, тканевая жидкость которого имеет высокую концентрацию ионов натрия, что стимулирует реабсорбцию воды в кровь (поворотно-противоточный механизм).
Таким образом, мочеобразование — сложный процесс, в котором принимают участие клубочковая фильтрация, канальцевая активная и пассивная реабсорбция, канальцевая секреция, экскретируемые из организма вещества.
В связи с этим почкам необходимо большое количество кислорода (в 6-7 раз больше на единицу массы, чем мышцам).
Рис. 20.6.Интенсивность процессов реабсорбции в различных частях мочевых канальцев (схема)
Дата добавления: 2016-11-12; просмотров: 856 | Нарушение авторских прав
Похожая информация:
Поиск на сайте:
Физиология, механизм мочевыделительной системы
Выделение – освобождение организма от конечных продуктов обмена, чужеродных веществ и избытка питательных веществ. Главными органами, выполняющими выделительную функцию, являются почки и легкие.
Почки выделяют практически все азотсодержащие вещества, больше половины воды, минеральные соли, избыток питательных веществ, чужеродные вещества.
Легкие удаляют практически весь образующийся в организме углекислый газ, небольшое количество воды, некоторые летучие вещества.
Выделительную функцию кроме почек и легких выполняют также кожа, желудочно-кишечный тракт, слюнные железы и слизистые оболочки.
Железы пищеварительного тракта выделяют соли тяжелых металлов, чужеродные органические соединения, небольшое количество мочевины и мочевой кислоты, лекарственные вещества. Экскреторная функция слюнных желез и всей пищеварительной системы возрастает при нарушении функции почек. При этом заметно увеличивается выведение продуктов обмена белков.
Печень также принимает участие в выделении. С помощью печени через желудочно-кишечный тракт удаляются из крови гормоны и продукты их превращений, продукты обмена гемоглобина, конечные продукты обмена холестерина – желчные кислоты.
Потовые железы играют важную роль в выделении воды. Они выделяют также соли натрия, калия, кальция, мочевину, креатинин, мочевую кислоту, небольшое количество углекислого газа.
Сальные железы выделяют продукты обмена половых гормонов, кортикостероидов, витаминов, ферментов.
Таким образом, многие органы участвуют в процессах выделения, но почка является главным из них.
Функции почек
Функции почек объединяют в четыре основные группы:
1. Экскреторная функция – выведение продуктов обмена белков (мочевины, мочевой кислоты и креатинина), воды, гормоны и продукты их распада, лекарственные средства, избыток питательных веществ. Экскреторная функция почек выполняется в процессе мочеобразования, которое осуществляется с помощью фильтрации, реабсорбции и секреции.
2. Почка участвует в метаболических процессах. В ней активно идет глюконеогенез – особенно при голодании. Почка участвует в обмене липидов. Почка расщепляет белки, реабсорбируемые из первичной мочи с помощью пиноцитоза, участвуя тем самым в обмене белков. В ней синтезируются важные компоненты клеточных мембран, которые затем поступают в кровь. В почке образуется основное количество аргинина, необходимое для организма. В ней расщепляются пептидные гормоны, образуются аминокислоты аланин и серин, образуются вещества, которые выделяются из организма, унося с собой продукты распада белков, гормонов.
3. Почка участвует в регуляции рН, осмотического и артериального давления, постоянства ионного состава плазмы крови, регуляции объема внеклеточной жидкости.
4. Почка продуцирует биологически активные вещества: ренин (активирует ангиотензиноген, который вызывает сужение сосудов), урокиназу (активирует плазминоген, который вызывает фибринолиз), тромбопластин, тромбоксан (способствует агрегации тромбоцитов и сужению сосудов), простациклин (тормозит агрегацию тромбоцитов), эритропоэтин, тромбопоэтин, аденозин.
5. Защитная функция почки заключается в том, что она обезвреживает чужеродные ядовитые вещества.
Механизм мочеобразования
Мочеобразование – это процесс, который протекает в две фазы.
Первая фаза – фильтрационная.
Она протекает в капсуле Шумлянского-Боумена и заключается в образовании первичной мочи. Первичная моча – это плазма крови, лишенная белков. Первичная моча фильтруется из капилляров мальпигиева клубочка в полость капсулы. Для того чтобы была возможна фильтрация, необходима значительная разность давления в сосудах и капсуле. Такое давление в клубочке обеспечивается тем, что почечные артерии отходят непосредственно от брюшной аорты и кровь поступает в эти сосуды под большим давлением.
Анатомия и физиология мочевыделительной системы
Кроме этого, диаметр приносящего сосуда больше диаметра выносящего. Объем фильтрации может изменяться. Так, например, при повышении систолического артериального давления выше 180 мм рт.ст. объем фильтрации увеличивается. Физическая нагрузка, переход из горизонтального положения в вертикальное уменьшает клубочковую фильтрацию. Увеличение онкотического давления плазмы крови препятствует фильтрации согласно закону осмоса.
Вторая фаза – фаза реабсорбции. Фаза реабсорбции – обратного всасывания – идет в проксимальных извитых канальцах нефрона и петле Генле. Моча, которая течет по канальцам и петле нефрона называется вторичной. В проксимальных извитых канальцах реабсорбируется до 65% объема всего фильтрата. Полностью реабсорбируются аминокислоты, глюкоза, витамины, микроэлементы, белки (которые в малых количествах попадают в фильтрат), фосфаты, основная часть бикарбоната, Кроме этого здесь реабсорбируется значительная часть хлора, 50% мочевины, около 65% натрия. Совсем не реабсорбируются креатинин и сульфаты. Вещества, которые реабсорбируются полностью называются пороговыми, а те которые не реабсорбируются называются беспороговыми. Реабсорбция осуществляется с помощью следующих механизмов: 1) вода и мочевина реабсорбируются с помощью осмоса; 2) аминокислоты и глюкоза – посредством натрийзависимого транспорта; 3) белки – пиноцитозом; 4) электролиты – первично-активным и вторично-активным транспортом. Кроме этого проксимальные канальцы выполняют секретирующую функцию.
Петля Генле выполняет функцию создания высокого осмотического давления в мозговом веществе почки. Эта функция осуществляется за счет разности диаметров нисходящего и восходящего колена. Диаметр нисходящего колена меньше диаметра восходящего колена, при этом моча по коленам движется в противоположных направлениях. Таким образом создается давление, которое способствует переходу жидкости в интерстиций, а также способствует движению вторичной мочи. Затем вторичная моча из петли Генли попадает в дистальный извитой каналец. В дистальных извитых канальцах практически заканчивается реабсорбция электролитов и воды. Реабсорбция в этой части нефрона называется факультативной, так как она идет под действием антидиуретического гормона, то есть принудительно. Изотоническая моча из дистальных канальцев переходит в собирательные трубки – конечный отдел нефрона. В собирательных трубках заканчивается формирование небольшого количества (около 1,5 л) концентрированной мочи. В собирательных трубках вторичная моча течет очень медленно, в них реабсорбируются большое количество воды, мочевина и электролиты. В результате образуется конечная моча, которая не содержит сахар, аминокислоты, белок и т.д. Но при этом количество мочевины в ней составляет 2%, в отличие от 0,03%, содержащихся в плазме. Конечная моча из лоханки по мочеточникам поступает в мочевой пузырь и затем удаляется из организма. В течение суток человек выделяет от 1,5 до 2 литров конечной мочи.
За 24 часа через почки проходит 800-900 литров крови, из которой образуется 100 литров первичной мочи. Вся плазма крови за сутки очищается 60 раз.
Регуляция деятельности почек
Деятельность почек регулируется:
1) вегетативной нервной системой симпатическими волокнами и блуждающим нервом, а также корой больших полушарий через ее влияние на эндокринную систему;
2) гуморальная регуляция осуществляется с помощью следующих гормонов:
а) вазопрессин – гормон гипофиза (осморецепторы дают информацию о содержании солей в крови, если их концентрация повышается, то начинает вырабатываться вазопрессин, который запускает секрецию фермента, стимулирующего канальцевую реабсорбцию);
б) антидиуретический гормон – гормон гипофиза стимулирует обратное всасывание воды;
в) тироксин – гормон щитовидной железы – усиливает мочеобразование;
г) адреналин – гормон надпочечников уменьшает мочеобразование.
Выведение мочи
Моча после прохождения через извитые канальцы по выводным протокам поступает в лоханки, а затем по мочеточникам в мочевой пузырь. Опорожнение мочевого пузыря осуществляется рефлекторно. Симпатическая нервная система способствует накоплению мочи (сжимает сфинктер), а парасимпатическая – выведению мочи (расслабляет круговую мышцу). Центр мочеиспускания находится в крестцовом отделе спинного мозга. На деятельность этого центра оказывают Возбуждающее влияние продолговатый мозг, задний гипоталамус и передний отдел моста, а средний мозг и кора больших полушарий тормозящее. Позыв к мочеискусканию возникает при объеме мочи 150-200 мл. После опорожнения в мочевом пузыре остается примерно 30 мл мочи.
Роль почки в регуляции объема воды в организме и осмотического давления. Регуляция объема воды и осмотического давления в организме взаимосвязана. Имеется несколько механизмов поддержания этих показателей организма, и все они реализуются посредством изменения интенсивности выведения воды и электролитов. Регуляция выведения воды и электролитов из организма осуществляется в основном посредством изменения объема реабсорбции с помощью гормонов (АДГ, альдостерона, паратгормона, брадикининов и натрийдиуретического гормона). Кроме этого существует механизм регуляции с помощью изменения скорости клубочковой фильтрации за счет изменения фильтрационного давления, которое определяется в основном АД. Возможна также поведенческая регуляция с помощью изменения количества поступления воды и электролитов.
Участие почек в регуляции артериального давления. Имеются несколько путей влияния почек на АД.
1. Регуляция АД за счет изменения количества выводимой из организма воды с помощью гормонов.
2. С помощью сосудистых реакций.
3. Посредством регуляции ионного состава плазмы крови.
Участие почек в регуляции кислотно-основного состояния и ионного состава плазмы крови. Стабильность этих показателей для организма весьма важна. Так, в процессе метаболизма постоянно образуются кислоты и основания, причем часто в непропорциональных количествах. Тем не менее, рН крови поддерживается на постоянном уровне: венозной – 7,34, артериальной – 7,4. Это один из самых жестких показателей организма, отклонение рН внутренней среды более чем на 0,4 несовместимо с жизнью. Постоянство внутренней среды организма обеспечивается буферными системами крови, легкими, почками и желудочно-кишечным трактом.
Диапазон колебаний рН мочи составляет 4,5-8,5. При этом концентрация Н+ ионов в моче может изменяться в 1000 раз, что является внешним показателем важной роли почек в регуляции рН крови. Ионный состав плазмы регулируется почкой в процессе регуляции осмолярности и АД. Роль почек в регуляции кислотно-основного состояния реализуется двумя путями:
1. Анионы сильных кислот выводятся почками с мочой в виде соответствующих соединений. Например, NaH2PO4.
2. Выведение и нейтрализация угольной кислоты осуществляется с помощью образования СО2, которая поступает в кровь. И в виде ионов Н+. Затем часть образовавшихся ионов Н+ выводится при помощи соединения Н+ с ионами Н2РО4-. Часть ионов Н+ выводится из организма в виде иона NH4+. Часть ионов Н+ реагируют с анионами НСО3-. Некоторое количество ионов Н+ выводится в свободном виде.
Состав конечной мочи
С помощью почек из организма выводятся практически все азотсодержащие продукты обмена белков. С мочой за сутки выделяется 25-35 г мочевины, 0,4-1,2 г азота, 0,5 г аминокислот, 0,5-1,0 г мочевой кислоты, 1,5 г креатинина, 3-6 г натрия, 1,5-3,0 г калия. В норме концентрация азотсодержащих веществ в моче составляет: креатинина 60-100 ммоль/л, мочевины 5 ммоль/л, мочевой кислоты 0,25-0,30 ммоль/л, аммиака 0,03-0,08 ммоль/л. Белков и глюкозы в норме в моче нет. В мочу попадают в небольших количествах производные продуктов гниения белков в кишечнике – фенола, индола и скатола. В конечной моче имеются пигменты, образующиеся из билирубина (уробилиноген). В конечной моче также имеются производные гормонов, витамины, ферменты, электролиты. Плотность мочи составляет 1,005-1,025, осмотическое давление ее составляет 15-16 атм.