Тема « фізіологія виділення »

Лекція № 11

Тема «ФІЗІОЛОГІЯ ВИДІЛЕННЯ»

План

 

1. Система виділення, її будова, функції. Органи виділення (нирки, шкіра, легені, травний канал), їхня участь у підтриманні гомеостазу організму.

 

2. Нефрон як структурна й функціональна одиниця нирки.

 

3. Кровообіг у нирці, його особливості.

 

4. Основні процеси сечоутворення: фільтрація, реабсорбція, секреція в канальцях, механізм.

 

5. Секреторні процеси в канальцях. Кінцева сеча.

 

6. Коефіцієнт очищення (кліренс).

 

7. Визначення швидкості фільтрації в нирках.

 

8. Регуляція сечоутворення.

 

9. Участь нирок у підтриманні азотистого балансу, параметрів гомеостазу.

 

10. Роль ренін-ангіотензин-альдостеронової системи в регуляції водно-сольового обміну.

 

Система виділення має надзвичайно важливе значення для підтримування гомеостазу. У процесі метаболізму утворюються речовини, які не можуть бути використані і підлягають виведенню з організму. Видаляються також деякі чужорідні і токсичні речовини, що надійшли з їжею, або введенні під час проведення лікувальних процедур. У виведенні їх в першу чергу беруть участь нирки, а також шкіра, органи травлення, легені.

Видільна функція шкіри, органів травлення та легень

Одна з функцій шкіри – видільна – забезпечується потовими та частково сальними залозами. Потові залози знаходяться в підшкірній клітковині і поширені на поверхні тіла нерівномірно. Найбільше їх на долонях, підошвах і в пахвових ямках. Кількість поту, яка виділяється за добу в умовах температурного комфорту і відносного спокою, складає в середньому 500 мл. Виділення цієї кількості поту відбувається безперервно і не відчувається звичайно людиною, тому що піт випаровується зразу ж після його виділення на поверхню шкіри. З потом виділяється вода, розчинені в ній солі, сечовина, сечова кислота, азот та інші речовини, які надходять у організм ззовні або утворюються в процесі обміну.

Не дивлячись на деякі відмінності складу поту і сечі, потові залози до деякої міри можуть заміняти нирки в тих випадках, коли внаслідок захворювання нирок зменшується кількість виділення.

На поверхні шкіри до поту домішується деяка кількість сала, яке виділяється сальними залозами. У момент виділення шкірне сало рідке, але швидко гусне. Воно складається головним чином з нейтральних жирів. Під впливом кислот поту шкірне сало розкладається, при цьому утворюються жирні кислоти з характерним запахом.

Органи травлення відіграють істотну роль у виведенні з організму різних речовин екстраренальним шляхом. Ці органи здатні виводити як ендогенні метаболіти, так і екзогенні речовини. Слинні залози можуть виводити продукти метаболізму, наприклад, вуглекислоту, сечовину, сечову кислоту та ін., а також речовини, що поступили в організм ззовні.

У порожнину шлунка разом із шлунковим соком виділяються метаболіти (сечовина, сечова кислота, креатин, креатинін), концентрація яких у внутрішньому середовищі перевищує порогові значення, а так само речовини, які поступили в організм (солі важких металів, фармакологічні препарати).

У процесах екскреції важлива роль належить печінці: вона виводить сечовину, креатинін, холестерин, жовчні пігменти та багато інших речовин.

Підшлункова залоза, як і інші залози травного тракту приймає участь в екскреції органічних речовин ендогенного (сечовина, сечова кислота, креатин, креатинін, молочна кислота та ін.) і екзогенного походження (бром, барвники, фармакологічні препарати).

Різні відділи тонкої кишки виділяють сечовину, сечову кислоту, калій, майже половину всього екскретованого організмом кальцію, фосфор, солі важких металів тощо.

Процеси газообміну, що відбуваються в легенях, забезпечують видалення з внутрішнього середовища організму леткі метаболіти і екзогенні речовини – вуглекислого газу, ацетону, етанолу та ін. Через дихальні шляхи виводиться значна кількість води – від 400 мл у спокої до 1 л при посиленому диханні. Збільшення секреції слизової оболонки дихальних шляхів сприяє виділенню сечовини. Це спостерігається при порушенні відповідної функції нирок.

 

Найважливіша роль у видаленні продуктів життєдіяльності належить ниркам. Крім видалення шлаків, нирки виконують також функції щодо підтримки параметрів гомеостазу крові, регулювання кровообігу.

Функції нирок

1. Екскреторна:

а) екскреція кінцевих метаболітів азотистого обміну;

б) екскреція чужорідних речовин;

в) екскреція надлишку органічних і неорганічних речовин, які потрапляють з їжею або утворюються в процесі метаболізму.

2. Гомеостатична:

а) підтримування осмотичного тиску крові на постійному рівні;

б) підтримування іонного балансу організму;

в) підтримування кислотно-основної рівноваги організму;

г) участь у регулюванні кровообігу;

д) участь у регулюванні об'єму циркулюючої крові.

3. Метаболічна:

а) метаболізм білків;

б) метаболізм жирів;

в) метаболізм вуглеводів;

г) метаболізм нуклеїнових кислот та інших органічних сполук.

4. Інкреторна: секреція біологічно активних речовин та ферментів (брадикінін, простагландини, урокіназа, вітамін D₃, еритропоетини, ренін та ін.).

Захисна.

Нирки приймають важливу участь у забезпеченні життєдіяльності організму не тільки шляхом утворення сечі певного складу, але й виділення в кров різних речовин. Здатність нирок продукувати сечу певного складу забезпечує такі функції (сечоутворюючі):

1. Регуляція балансу води і неорганічних іонів.

2. Видалення кінцевих продуктів обміну з крові і їх екскреція з сечею.

3. Екскреція чужорідних хімічних речовин і з'єднань, що надійшли в організм ззовні.

Крім цих функцій нирки, виділяючи в кров певні речовини, виконують такі функції (сечонеутворюючі):

1. Ендокринну (інкреторну).

2. Метаболічну.

Основна функція нирок зводиться до регуляції об'єму, осмолярності, мінерального складу і кислотно-лужного стану організму шляхом екскреції води і мінеральних електролітів в кількостях, необхідних для підтримування їх балансу в організмі і нормальної концентрації цих речовин у позаклітинній рідині. До іонів, які регулюються таким чином, відносяться натрій, калій, хлор, кальцій, магній, сульфат фосфат і іони водню.

Нирки забезпечують видалення кінцевих продуктів обміну. До таких речовин відносяться сечовина (утворюється з білків), сечова кислота (утворюється з нуклеїнових кислот), креатинін (утворюється з креатину м'язів), кінцеві продукти розпаду гемоглобіну, метаболіти гормонів т. ін.

Багато чужорідних речовин, які потрапляють в організм ззовні, екскретуються з сечею. Це ліки, харчові додатки, пестициди та ін.

У нирках виробляються активні речовини, що дозволяє розглядати їх як важливий ендокринний орган, який продукує ренін, еритропоетин, активну форму вітаміну D₃.

Ренін, надходячи в кров, запускає ренін-ангіотензин-альдостеронову систему.

Секреція реніну в юкстагломерулярному апараті регулюється такими основними впливами. По-перше, величиною артеріального тиску в приносній артеріолі. Зниження тиску веде до посилення секреції реніну і навпаки. По-друге, секреція реніну залежить від концентрації натрію в сечі дистального канальця. Збільшення концентрації натрію в сечі канальця, веде до підвищення секреції реніну. По-третє, секреція реніну регулюється симпатичними нервами через бета-адренорецептори. По-четверте, регуляція здійснюється за механізмом зворотнього зв'язку через вміст у крові ангіотензину ІІ і альдостерону.

Клітини юкстагломерулярного апарату нирок продукують фермент ренін у відповідь на зниження ниркової перфузії або зростання впливу симпатичної нервової системи. Він перетворює ангіотензиноген (α₂-глобулін), що синтезується в печінці, в ангіотензин І. Ангіотензин І, під впливом ангіотензинперетворюючого ферменту в судинах легень, перетворюється в ангіотензин II.

Ангіотензин-ІІ володіє сильною вазоконстрикторною дією. Це пояснюється наявністю чутливих до ангіотензину II рецепторів у прекапілярних артеріолах, які правда розміщені в організмі нерівномірно. Тому дія на судини в різних ділянках неодинакова. Системний судиннозвужуючий ефект супроводжується зменшенням кровотоку в нирках, кишках і шкірі і збільшенням його в мозку, серці і надниркових залозах. Проте дуже великі дози ангіотензину II можуть викликати звуження судин серця і мозку. Встановлено, що збільшення вмісту реніну і ангіотензину в крові посилює відчуття спраги і навпаки. Крім цього ангіотензин II безпосередньо, або, перетворившись в ангіотензин III, стимулює виділення альдостерону. Альдостерон, що виробляється в кірковому шарі надниркових залоз, володіє надзвичайно високою здатністю посилювати зворотнє всмоктування натрію в нирках, слинних залозах, травній системі, змінюючи таким чином чутливість стінок судин до впливу адреналіну і норадреналіну. Враховуючи тісний взаємозв'язок між реніном, ангіотензином і альдостероном їх фізіологічні ефекти об'єднують однією назвою ренін-ангіотензин-альдостеронова система.

Еритропоетин – це пептидний гормон, який приймає участь в регуляції продукції еритроцитів кістковим мозком. Стимулом до його секреції є зниження вмісту кисню в нирках.

Активна форма вітаміну D₃ – це стероїдний гормон, який утворюється в клітинах проксимального канальця і стимулює всмоктування кальцію в кишках, суттєво посилює резорбцію кісток і активує реабсорбцію кальцію в канальцях нирок.

У нирках синтезується активатор плазміногену – урокіназа.

Крім речовин, які проявляють системну, віддалену дію, нирки виділяють фізіологічно активні речовини з переважно локальною, місцевою дією. Простагландини посилюють нирковий кровотік, натрійдіурез, зменшують чутливість клітин до вазопресину (АДГ). Фактори росту відповідають за збільшення розмірів нирки і її розвиток як в ході ембріогенезу, так і компенсаторної гіпертрофії. Кініни, зокрема брадикінін регулює нирковий кровотік, виділення натрію.

Оксид азоту (NO), що утворюється в нирках, знижує чутливість збиральних канальців до вазопресину (АДГ), сприяючи виділенню води, інгібує активність Nа⁺, К⁺-АТФ-ази в різних сегментах нефрона та вхід Nа⁺ в клітини збиральних трубочок.

Нирки забезпечують підтримування стабільного рівня у внутрішньому середовищі організму вуглеводів, жирів та білків. Так, у кірковій речовині висока активність новоутворення глюкози – глюконеогенезу. Збагачення організму глюкозою за рахунок глюконеогенезу в 10 разів інтенсивніше її реабсорбції. При розрахунку на 1 г кіркової речовини глюконеогенез нирок переважає печінковий.

Внутрішнє середовище організму поповнюється за рахунок синтезу в нирках фосфоліпідами, тригліцеридами та ін.

Внаслідок перетворення білків у клітинах проксимальних канальців, нирки сприяють дотриманню вмісту амінокислот у крові на належному рівні.

 

Сечоутворення

Процес сечоутворення відбувається при взаємодії усіх структур нефрона і капілярів. Можна виділити 3 основні фізіологічні процеси, які відбуваються в комплексі і забезпечують утворення кінцевої сечі:

n клубочкова фільтрація,

n канальцева реабсорбція,

n канальцева секреція.

 

Канальцева секреція

У сучасній фізіологічній науці термін секреція має два значення. Перше означає процес перенесення в незміненому вигляді речовини з перитубулярних капілярів через інтерстиціальну рідину в просвіт канальця. Таким чином секретуються органічні кислоти та основи, іони К⁺. Друге – виділення з клітин канальця утворених там речовин в його просвіт. Це скажімо стосується секреції аміаку, водню.

Секреція органічних кислот та основ. У проксимальних канальцях діють транспортні системи, які активно здійснюють секрецію. Одна з них забезпечує видалення з організму органічних кислот (парааміногіпурову, сечову кислоти, оксалати, пеніцилін, сульфаніламіди, фуросемід тощо).

Найбільш вивчено секрецію парааміногіпурової кислоти (ПАГ), речовини, яку використовують для вивчення канальцевої секреції ниркового плазмо- та кровотоку. Ця речовина активно переноситься в клітини проксимального канальця через базолатеральну мембрану. Виникаюча при цьому висока внутрішньоклітинна концентрація створює градієнт для полегшеної дифузії ПАГ через апікальну мембрану в просвіт канальця.

У проксимальних канальцях, подібно до ПАГ, секретується сечова кислота. Крім цього вона активно і реабсорбується в тому ж проксимальному канальці. Тому кількість сечової кислоти екскретованої – це частина її, яка секретувалась, а не реабсорбувалася.

У проксимальних канальцях існує і активна транспортна система для виділення органічних основ (ацетилхоліну, адреналіну, серотоніну, тіаміну тощо). Секреція цих речовин відбувається подібно до виділення органічних кислот.

Секреція аміаку. У канальцевих клітинах дезамінування амінокислоти глутамін супроводжується появою аміаку. Будучи нейтральним, добре розчинним у жирах, він легко дифундує через апікальні клітинні мембрани в канальцеву рідину. Але, якщо його не зв'язати в сечі, то він може повернутися клітину або міжклітинну рідину. У сечі завдяки присутності Н⁺ аміак перебуває у стані рівноваги з амонієм: NН₃ + Н⁺⇆NН₄⁺

Іон амонію погано проникає через мембрану і, зв'язуючись з катіонами, виділяється з сечею. Таким чином, кисла сеча, яка містить велику кількість Н⁺, сприяє секреції аміаку.

 

Склад вторинної сечі
Білок	0,01-0,1 г/добу
Продукти метаболізму білків:
– аміак	29-50 ммоль/добу
– загальний азот	5-12250 ммоль/добу
– сечовина	333-583 ммоль/добу
Продукти метаболізму вуглеводів:
– глюкоза	0-0,725 ммоль/добу
Мікроскопія осаду сечі дорослих:
– епітеліальні клітини	0-3 в полі зору
– лейкоцити	1-3 в полі зору
– еритроцити	поодинокі в полі зору
– циліндри: – гіалінові	поодинокі в полі зору
– зернисті і восковидні	відсутні
– солі	невелика кількість уратів та оксалатів
– проба за Нечипоренком /л	1-2 · 10^6 еритроцитів
	2-4 · 10^6лейкоцитів/л
– проба за Амбюрже	1 · 10^3 еритроцитів/хв
	2 · 10^3 еритроцитів/л
	1-2 гіалінових циліндри/хв

 

Показники функціонального стану нирок:
Добовий діурез	1-1,5л
Ефективний фільтраційний тиск	25 мм рт ст. /3,3кПа
Клубочкова фільтрація	90-130 мл/хв 1,73 м^2
Нирковий поріг для глюкози	8-10 ммоль/л
Реабсорбція води	98-99%
Нирковий кровотік	1150-1250 мл/хв,73 м^2
Нирковий плазмотік	550-600 мл/хв 1,73м^2
Секреція парааміногіпурової кислоти (ПАГ)	80 мг/хв 1,73м^2
Проба за Зимницьким:
– максимальна відносна густина	не нижче 1,018 г/см^3
– денний діурез	2/1

Лекція № 11

Тема «ФІЗІОЛОГІЯ ВИДІЛЕННЯ»

План

 

1. Система виділення, її будова, функції. Органи виділення (нирки, шкіра, легені, травний канал), їхня участь у підтриманні гомеостазу організму.

 

2. Нефрон як структурна й функціональна одиниця нирки.

 

3. Кровообіг у нирці, його особливості.

 

4. Основні процеси сечоутворення: фільтрація, реабсорбція, секреція в канальцях, механізм.

 

5. Секреторні процеси в канальцях. Кінцева сеча.

 

6. Коефіцієнт очищення (кліренс).

 

7. Визначення швидкості фільтрації в нирках.

 

8. Регуляція сечоутворення.

 

9. Участь нирок у підтриманні азотистого балансу, параметрів гомеостазу.

 

10. Роль ренін-ангіотензин-альдостеронової системи в регуляції водно-сольового обміну.

 

Система виділення має надзвичайно важливе значення для підтримування гомеостазу. У процесі метаболізму утворюються речовини, які не можуть бути використані і підлягають виведенню з організму. Видаляються також деякі чужорідні і токсичні речовини, що надійшли з їжею, або введенні під час проведення лікувальних процедур. У виведенні їх в першу чергу беруть участь нирки, а також шкіра, органи травлення, легені.