Детоксикационные системы, их роль в обеспечении физической деятельности

Под выделением понимают освобождение организма от конечных продуктов обмена. В результате обмена веществ в организме образуются метаболиты. Часть этих продуктов является токсичными для органов выделения, поэтому в организме сформировались механизмы, направленные на снижение уровня их токсичности. Так, например, аммиак, образующийся в процессе метаболизма белков, токсичен для большенства тканей организма, особенно для нервных клеток. Поэтому в печени аммиак превращается в мочевину. Мочевина выводится из организма в составе общего азота. За сутки из организма человека выводится до 15-18 грамм общего азота. Также в общий азот входит мочевая кислота – конечный метаболит обмена нуклеиновых кислот, и билирубин, образующийся из гемоглобина. В печени происходит обезвреживание токсинов, поступающих из кишечника. Они образуются из остатков белка, не переваренного и не усвоенного организмом. Основными продуктами гниения и брожения в кишечнике являются - индол, скатол, фенол, крезол. При обезвреживании они соединяются с серной и глюкуроновой кислотами, образуя менее токсичные вещества. Следовательно, процессам выделения предшествуют процессы так называемого защитного синтеза.

К органам выделения относятся: почки, легкие, кишечник, потовые железы. Выделительные органы выполняют следующие функции:

- газообмен с окружающей средой;

- удаление продуктов обмена и снижение концентрации пороговых веществ (глюкоза, витамины, аминокислоты);

- участие в поддержании постоянства внутренней среды организма (водно-солевой баланс, кислотно-основное состояние).

Все метаболиты выводятся из организма в растворённом состоянии, а следовательно, зависят от объёмов воды в организме. Содержание воды в организме зависит от возраста, пола и текущего функционального состояния. В организме взрослого человека вода составляет примерно 2/3 массы тела. У мужчин — около 60 %, у женщин — 50 % общей массы тела. У детей содержание воды в перерасчете на 1 кг массы тела в 2—4 раза больше, чем у взрослых.

Половина всей воды организма приходится на мышцы, около 1/8 — на скелет, 1/20 — на кровь.

Около 63 % воды организма находится внутри клеток. Это так называемая внутриклеточная вода. Остальная вода составляет биологические жидкости организма: плазму, межклеточную жидкость, лимфу.

В организме вода находится в разных состояниях. В зависимости от степени связанности выделяют следующие три состояния воды: свободная, гидратационная и иммобилизованная.

Вода в организме выполняет важные функции – участвует в:

· транспорте веществ при усвоении пищи в желудочно-кишечном тракте,

· доставке питательных веществ к клеткам организма,

· выделении из организма продуктов обмена с мочой и потом,

· поддержании структур и функций клеточных органелл.

Биохимические реакции, такие как гидролиз, гидратация, дегидрирование углеводов, липидов, белков, АТФ, не возможны без участия воды. Вода диссоциирует на ионы Н⁺ и ОН^-. Тем самым вода участвует в поддержании кислотно-основного равновесия среды организма, а также создаёт осмотическое давление, зависящее от концентрации органических и неорганических веществ, растворенных в ней, а также от гидратации белков.

В суставах, связках и мышечных клетках вода выполняет роль смазки трущихся поверхностей. Около 50% отдаваемого тепла выделяется из организма путем испарения воды – терморегуляция организма.

Водный баланс организма поддерживается поступлением 2,5 литров в сутки с пищей – 0,750 л, с питьем – около 2,25 л. Ещё 0,25 л воды образуется ворганизме в результате обменных процессов (метаболическая вода). Выведение воды за сутки производится следующим образом: 1,5 л выделяется почками с мочой, около 0,5 л – с потоотделением, с выдыхаемым воздухом теряется 0,35 л воды, с конечными продуктами переваривания пищи удаляется около 0,15 л воды. Таким образом, всего за сутки выделяется около 2,5 л воды.

Регуляция водного баланса осуществляется эндокринной и нервной системами. Главным регулятором является антидиуритический гормон вазопрессин. Он поступает в кровь из гипофиза и способствует задержке воды при снижении объёма плазмы крови. Такое состояние возникает при физических нагрузках, в которых усиливается потоотделение.

Обмен воды также регулируется альдостероном – гормоном надпочечников, который, задерживая натрий, препятствует выведению воды из организма. Уменьшение объёма плазмы вызывает возбуждение определённых участков головного мозга, вызывающих чувство жажды.

Жажда возникает при недостаточном поступлении воды в организм или при избыточном ее выделении (усиленное потоотделение, диспепсия). А также при избыточном поступлении минеральных солей, т.е. при повышении осмотического давления крови. В различных участках сосудистого русла, особенно в области гипоталамуса (супраоптическое ядро), находятся специфические клетки ― осморецепторы, содержащие вакуоль, заполненную жидкостью. Эти клетки огибаются капиллярными сосудами. При повышении осмотического давления крови, в результате разности осмотического давления, жидкость из вакуоли будет выходить в кровь. Выход воды приводит к сморщиванию вакуолей, что вызывает возбуждение осморецепторов. Субъекивно возникает ощущение сухости слизистой оболочки полости рта и глотки. При этом раздражаются рецепторы, импульсы от которых так же поступают в гипоталамус и усиливают возбуждение группы ядер, называемых центром жажды. Импульсы от них поступают в кору головного мозга, формируя субъективное чувство жажды, котороя состоит из двух фаз:

· фаза сенсорного насыщения — при раздражении рецепторов слизистой оболочки полости рта и глотки поступившей водой, в кровь выходит депонированная вода;

· фаза истинного или метаболического насыщения — в результате всасывания в тонкой кишке принятой воды и поступления ее в кровь.

Выделительная функция пищеварительного тракта сводится не только к удалению неперевариваемых остатков пищи, но рассматривается значительно шире. Так, например, со слюной удаляются азотистые шлаки, особенно у больных нефритом. При нарушении тканевого дыхания недоокисленные продукты сложных органических веществ также появляются в слюне. При отравлениях у больных с симптомами уремии наблюдается гиперсаливация (усиленное слюноотделение), которую в определенной степени можно рассматривать как дополнительный выделительный механизм.

Через слизистую оболочку желудка выделяются некоторые красители (например, метиленовый синий или конгорот), которые используются для диагностики заболеваний желудка при гастроскопии. Кроме того, через слизистую желудка удаляются соли тяжелых металлов, лекарственные и другие вещества.

Поджелудочная железа и кишечные железы также экскретируют пурины и лекарственные вещества, соли тяжелых металлов.

Легкие с выдыхаемым воздухом удаляют такие конечные продукты как углекислый газ и воду. Кроме того, через альвеолы легких удаляется большинство ароматических эфиров, углеводы, сивушные масла, а также кетоны при диабете.

Сальные железы при нормальном функционировании организма не выделяют конечных продуктов обмена. Секрет сальных желез служит для смазывания кожи жиром. Выделительная функция молочных желез проявляется в период лактации. Поэтому при попадании в организм матери токсических и лекарственных веществ, эфирных масел и т.д., они выделяются с молоком и могут оказывать воздействие на организм ребенка.

Потовые железы, которые удаляют конечные продукты обмена и тем самым участвуют в поддержании многих констант внутренней среды организма, являются выделительными органами кожи. С потом из организма удаляется вода, соли, молочная и мочевая кислоты, мочевина, креатинин и др. В норме доля потовых желез в удалении продуктов белкового обмена невелика. При заболеваниях почек, особенно при острой почечной недостаточности, потовые железы значительно увеличивают объем удаляемых продуктов в результате увеличения потоотделения (до 2 л и более) и значительного увеличения содержания мочевины в поте. Иногда мочевины выделяется настолько много, что она в виде кристалликов откладывается на теле и белье человека. С потом также могут выделяться токсины и лекарственные вещества. Для ряда веществ потовые железы являются единственным органом выделения (например, мышьяковистая кислота, ртуть). Эти вещества, выделяясь с потом, накапливаются в волосяных луковицах и коже, что позволяет определить наличие данных веществ в организме даже спустя много лет после гибели организма.

Главными же выделительными органами организма человека являются почки. Им принадлежит ведущая роль в поддержании гомеостаза. Функции почек многообразны. Они принимают участие в регуляции:

• объема крови и других жидкостей внутренней среды;

• постоянства осмотического давления крови и других жидкостей организма;

• ионного состава жидкостей внутренней среды;

• кислотно-основного состояния;

• экскреции конечных продуктов азотистого обмена;

• экскреции избытка органических веществ, поступающих с пищей или образовавшихся в процессе метаболизма (например, глюкозы, аминокислот,витаминов);

• метаболизма белков, жиров и углеводов;

• артериального давления;

• эритропоэза;

• свертывания крови;

• секреции ферментов и физиологически активных веществ (ренина, брадикинина, простагландинов, витамина D₃ и др.).