Слайд 2
Живой организм человека является открытой системой, что предполагает
непрерывный обмен веществом, энергией и информацией между ним и
окружающей его средой.
А непрерывный обмен веществом и энергией между организмом и окружающей его средой предполагает динамическую взаимосвязь между поступлением в организм и выведением (выделением, удалением) из него веществ и (или) энергии.
Слайд 3
Выделение – часть обмена веществ, осуществляемая путем выведения
из организма конечных и промежуточных подуктов метаболизма, чужеродных и
излишних веществ для обеспечения оптимального состава внутренней среды и нормальной жизнедеятельности.
Слайд 4
Выделение
Процесс выделения имеет важнейшее значение для гомеостаза, так
как он обеспечивает:
1. Освобождение организма от продуктов обмена, которые
уже не могут быть использованы
2. Чужеродных и токсических веществ
3. Избытка воды, солей и органических соединений, которые поступили с пищей или образовались в ходе метаболизма
Слайд 5
В выделении перечисленных веществ у человека принимают участие:
1.
Почки
2. Легкие
3. Кожа (потовые железы)
4. Желудочно-кишечный тракт
Слайд 6
Главное назначение органов выделения — это поддержание постоянства
внутренней среды организма.
Нарушение процессов выделения неизбежно ведет к
появлению патологических сдвигов гомеостаза вплоть до гибели организма.
Слайд 7
Участие легких в выделении. Легкие выводят из организма
:
1. Углекислый газ
2. Пары воды
3. Некоторые летучие вещества (пары
эфира или хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении, аммиак, иод)
Слайд 8
Кожа осуществляет выделительную функцию за счет деятельности потовых
и в меньшей степени сальных желез. Через кожу (с
потом) выводятся из организма :
Вода
Соли
Некоторые органические вещества, в частности мочевина, мочевая кислота, молочная кислота
Слайд 9
Секреция пота
Секреторные клетки образуют первичный пот, содержащий воду
и ионы, как в плазме крови.
По мере продвижения первичного
пота по протоку адсорбируются ионы Na+, Cl-, но при этом секретируются некоторые продукты обмена (к примеру, мочевина).
Слайд 10
Потоотделение
При повышении температуры пота выделяется больше.
В результате
может теряться не только больше воды, но и большое
количества ионов (поэтому металлургам рекомендуют пить подсоленую воду).
Слайд 11
Роль потовых желез в удалении продуктов белкового обмена
возрастает при заболеваниях почек, особенно при острой почечной недостаточности.
С секретом сальных желез из организма выделяются свободные жирные и неомыляемые кислоты, продукты обмена половых гормонов.
Слайд 12
Через желудочно-кишечный тракт выделение происходит следующим образом:
Слюнные и
желудочные железы выделяют некоторые тяжелые металлы, ряд лекарственных веществ
(морфий, хинин, салицилаты), чужеродные органические соединения (краски – индигокармин, нейтральный красный)
Печень удаляет из крови гормоны (тироксин, фолликулин), продукты обмена гемоглобина, азотистого метаболизма, лекарственные препараты и др. вещества
Поджелудочная железа и кишечные железы экскретируют соли тяжелых металлов, пурины, лекарственные вещества
Слайд 13
Выделительная функция пищеварительных желез особенно выявляется при нагрузке
организма избыточным количеством различных веществ или увеличении их продукции
в организме, что вызывает изменение скорости их экскреции не только почками, но и железами желудочно-кишечного тракта
Слайд 14
Основной орган выделения – почки
(в норме две
почки).
Слайд 16
Почки, участвуя в выделении, выполняют ряд гомеостатических функций:
1
- экскрецию конечных метаболитов азотистого обмена;
2 – экскрецию
чужеродных веществ;
3- экскрецию избытка органических и неорганических веществ, попавших с пищей или образовавшихся в ходе метаболизма;
4 - поддержание постоянства осмотического давления крови;
5 - поддержание ионного баланса организма;
6 - поддержание кислотно-основного состояния;
7- участие в метаболизме белков, жиров, углеводов;
8 - участие в регуляции кровообращения;
9 - участие в регуляции объема циркулирующей крови,
10 - участие в регуляции эритропоэза.
11 - секрецию биологически активных веществ и ферментов;
Слайд 17
Кровообращение почки:
через почки проходит до 25% сердечного выброса
(1000- 1200 мл/мин),
давление в капиллярах клубочка около 65-70
мм рт.ст.,
выносящий сосуд меньшего диаметра, чем приносящий, это повышает сопротивление кровотоку и увеличивает градиент давления.
Слайд 18
Выносящий сосуд меньшего диаметра, чем приносящий, это повышает
сопротивление кровотоку и увеличивает градиент давления.
Слайд 19
Отличительной особенностью кровоснабжения почек является то, что кровь
используется не только для трофики органа, но и для
образования мочи.
Приносящая (афферентная) артериола входит в клубочек и распадается на капилляры, которые, сливаясь, образуют выносящую (эфферентную) артериолу.
Слайд 21
Кровеносные сосуды:
Капилляры клубочка обеспечивают процессы образования первичной мочи;
от
выносящей артериолы клубочка начинается истинная капиллярная сеть почки и
эти капилляры участвуют как в процессах мочеобразования, так и обеспечивают трофику почки.
Слайд 22
Разновидности нефронов
В каждой почке имеется более 1,0 млн
нефронов.
В зависимости от глубины залегания гломерулы они делятся на:
суперфициальные (20-30 %);
интракортикальные (40-50%);
юкстамедуллярные (20-30%).
Длина нефрона определяется положением гломерулы.
То какие из них включатся регулируется кровотоком в зависимости от состояния организма.
Слайд 23
Нефрон – структурная единица почки
Кровеносные сосуды:
от выносящей артериолы
начинается истинная капиллярная сеть почки; эти капилляры участвуют как
в трофике, так и в мочеобразовании.
Слайд 24
Процесс образования мочи включает 3 последовательных процесса:
фильтрацию, реабсорбцию
и секрецию
Слайд 25
Фильтрация
Процесс фильтрации происходит в капсуле Шумлянского-Боумена через почечную
мембрану.
Процессы реабсорбции и секреции – в канальцах.
Слайд 27
Схема строения почечной мембраны
Эндотелиальные клетки капилляров имеют
поры 100-150 нм.
Промежутки между коллагеновыми нитями базальной мембраны
примерно 3-7,5 нм.
Система пор подоцитов величиной 5-12 нм.
Суммарное “сито” мембраны капсулы проходимо для веществ, имеющих молекулярную массу менее 5.500.
В норме молекулярная масса 80.000 является абсолютным пределом прохождения частиц через поры.
Слайд 28
Фильтрация
Эффективное фильтрационное давление (ЭФД) является результирующей взаимодействия сил,
часть которых выталкивает содержимое крови из капилляров, а другая
- препятствует этому. Выталкивающей силой является трансмуральное давление (Рt), обусловленное разницей между гидродинамическим давлением крови клубочка (Рк) и гидростатическим давлением жидкости, находящейся в просвете капсулы (Ргк), а препятствующей - онкотическое давление крови (Ро):
ЭФД = Рt - Рo (мм рт.ст.)
В обычных условиях ЭФД в начале капилляров равно: (65 - 15) - 25 = 25 мм рт.ст. Но по мере выхода некоторой части плазмы крови (вернее безбелковой ее фазы) онкотическое давление возрастает, и величина ЭФД снижается.
Слайд 29
Регуляция фильтрации (кровотока)
Фильтрация определяется: трансмуральным давлением в клубочке
и онкотическим давлением в его капиллярах. Колебания значений трансмурального
давления, в свою очередь, могут быть вызваны симпатической регуляцией, гормонами и вазоактивными веществами, выделяемыми почками и оказывающими местное действие.
Активация симпатического отдела снижает ЭФД. Сильная активация почечных симпатических нервов способна приводить даже к спазму почечных артериол, снижению кровоснабжению почек и скорость фильтрации. Умеренная и слабая стимуляция оказывает незначительное воздействие на кровоток.
Слайд 30
Регуляция фильтрации через изменение почечной мембраны
Подоциты имеют
еще и микротрубочки. Их диаметр может быть увеличен под
влиянием сокращения имеющихся здесь миофиламентов.
В гломерулах есть мезангиальные клетки. Одна их разновидность содержит актиновые и миозиновые белки, которые благодаря своему сокращению увеличивает размеры пор базальной мембраны.
Слайд 31
Первичная моча
В фильтрат поступает примерно 1/5 часть проходящей
через почки плазмы. У мужчин скорость клубочковой фильтрации (СКФ)
около 125 мл/мин (7500 мл/час, 180000 мл/сутки), а у женщин - 110 мл/мин (6600 мл/час, 158400 мл/сутки), из расчета равной площади поверхности тела в 1,73 м2.
В результате, за сутки образуется 150-180 л фильтрата (первичной мочи).
Легко подсчитать, что вся плазма крови очищается почками не менее 60 раз в сутки (180л/3л=60).
Строение почечного «сита» таково, что в отличие от плазмы крови фильтрат содержит очень мало белков, в то время как другие соединения с молекулярной массой менее 80.000 находятся здесь практически в той же концентрации.
Слайд 35
Конечная (дифинитивная) моча - около 1% первичной. Чем
первичная моча отличается от конечной?
Слайд 37
Реабсорбция
Канальцевая реабсорбция происходит во всех отделах, но механизм
ее в разных участках канальцев неодинаков. Процессы реабсорбции могут
быть активными или пассивными.
Для активного процесса кроме наличия специфических транспортных систем требуется еще и энергия. Пассивные процессы идут без использования энергии на основе физико-химических закономерностей.
Различается реабсорбция в:
а) проксимальных канальцах,
б) петле Генле,
в) дистальных канальцах,
г) собирательных трубочках.
Слайд 38
Проксимальные канальцы:
Практически полностью реабсорбируются белки, аминокислоты, глюкоза, витамины,
микроэлементы. В этом же отделе реабсорбируется около 2/3 воды
и неорганических ионов: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-.
Здесь реабсорбируются те вещества, которые необходимы организму для обеспечения его жизнедеятельности, как бы по ошибке попавшие в мочу. Механизм реабсорбции подавляющего большинства указанных выше соединений прямо или косвенно взаимосвязан с реабсорбцией Nа+.
Слайд 40
Этапы реабсорбции Na+ в проксимальных канальцах
Слайд 41
Реабсорбция натрия
Путь активной реабсорбции Nа+ через клетки можно
разбить на 3 этапа:
а) перенос иона через апикальную
мембрану эпителиальных клеток канальцев,
б) транспортировка к базальной или латеральной мембранам,
в) перенос их через указанные мембраны в межклеточную жидкость, а затем в кровь.
Основной движущей силой реабсорбции Nа является перенос с помощью Nа, К- АТФазы (насоса) через базолатеральную мембрану. Это создает в клетках низкую концентрацию Nа.
Слайд 42
Механизм реабсорбции ионов натрия
Ионы натрия в фильтрате
диффузия
Базолатаральная мембрана
Апикальная
мембрана
Слайд 43
Механизм реабсорбции глюкозы и аминокислот
Глюкоза и аминокислоты
реабсобируются с помощью специфических белков, обеспечивающих их транспорт через
апикальную мембрану.
Из клетки они выходят пассивно по градиенту концентрации, а Nа откачивается насосом.
Далее – в кровь.
Апикальная мембрана
стенки канальца
Базальная мембрана
Слайд 44
При появлении в фильтрате белков в клетку они
проникают путем пиноцитоза, где гидролизуются до аминокислот, которые, выходя
из неё, поступают в кровь.
Слайд 45
Глюкозурия
При повышении концентрации глюкозы в крови выше 1
ммоль/л (около 1,8 г/л), мощность транспортной системы становится недостаточной
для ионной реабсорбции. И во вторичной моче появляются первые следы нереабсорбированной глюкозы (глюкозурия).
До концентрации 3,5 г/л, этот рост не прямо пропорционален, так как еще остаются незадействованными часть транспортеров. Но начиная с 3,5 г/л, выведение глюкозы с мочой становится прямо пропорциональным концентрации ее в крови.
Полная загрузка мембранных систем реабсорбции глюкозы у мужчин происходит при поступлении 2,08 ммоль/мин (375 мг/мин) глюкозы, а у женщин - 1,68 ммоль/мин (303 мг/мин) при расчете на 1,73 м2 поверхности.
Слайд 46
Глюкозурия
Полная загрузка мембранных систем реабсорбции глюкозы у мужчин
происходит при поступлении 2,08 ммоль/мин (375 мг/мин) глюкозы, а
у женщин - 1,68 ммоль/мин (303 мг/мин).
Примерно так же происходит выделение аминокислот при их чрезмерном уровне в крови.
Слайд 47
Пороговые вещества
Глюкоза является пороговым веществом.
К пороговым веществам
относятся вещества, которые появляются в моче после того как
их концентрация в крови становится выше определенной величины (порога).
Слайд 48
Петля Генле
а) эпителий тонкого нисходящего отдела имеет щелевидные
пространства шириной до 7 нм,
б) в) восходящее колено
почти непроницаемо для воды;
в)эпителий восходящего отдела активно, с помощью транспортных систем, выкачивает как натрий, так и хлор.
г) поэтому, чем дальше в мозговое вещество спускается петля, тем выше становится осмотическое давление окружающей межклеточной жидкости (с 300 мосм/л в коре до 1200-1400 мосм/л на верхушке сосочка);
Слайд 49
Поворотно-противоточный механизм петли Генле
Вода покидает фильтрат на
всем протяжении нисходящего колена, что обеспечивает реабсорбцию здесь около
15-20% ее объема от первичной мочи.
В связи с выходом воды осмотическое давление мочи постепенно повышается, и своего максимума оно достигает в области поворота петли.
Гиперосмотическая моча поднимается по восходящему колену, где активно теряет ионы Nа+ и Сl- , выводимые работой транспортных систем.
Слайд 50
Дистальные канальца
В дистальные канальца и собирательные трубочки обычно
поступает около 15% объема первичного фильтрата и здесь происходит
факультативная (зависимая) реабсорбция, обусловленная водной ситуацией организма.
Она регулируется гормонами – АДГ и альдостероном в зависимости от состояния организма:
При обезвоживании организма мочи выделяется мало, но она имеет высокую концентрацию экскретируемых продуктов.
Напротив, при поступлении в организм большого количества воды выводится много низкоконцентрированной мочи.
Слайд 51
Калий
Экскреция калия составляет около 10% от профильтровавшегося. Он
почти полностью реабсорбируется в проксимальном отделе петли Генле. Но
затем К+ вновь поступает в мочу благодаря работе Na,K-насоса.
В случае необходимости сохранения К+ в организме в насосе он заменяется на Н+ .
Слайд 52
Слабые органические кислоты и основания
Слабые органические кислоты и
основания подвергаются, так же как и мочевина, реабсорбции и
секреции. Основой взаимодействия этих процессов является неионная диффузия. Данные соединения могут находиться в двух состояниях: недиссоциированном и диссоциированном.
В недиссоциированном (неионизированном) виде они хорошо растворяются в жирах и поэтому могут легко диффундировать по градиенту концентрации.
Слайд 53
А вот в диссоциированном (в ионизированном) состоянии они
значительно хуже проникают через мембраны и поэтому, задерживаясь в
фильтрате, поступают во вторичную мочу и выводятся из организма.
Исходя из этого, реабсорбция и выведение указанных соединений определяется соотношением в моче их диссоциированной (ионизированной) и недиссоциированной (неионизированной) форм.
Слайд 54
Принципы неионной диффузии
В свою очередь степень диссоциации слабых
кислот и оснований во многом зависит от рН раствора.
При относительно низких значениях рН слабые кислоты находятся в моче преимущественно в недиссоциированном виде, а основания - в диссоциированном.
Поэтому в кислой моче скорость реабсорбции слабых кислот возрастает, а значит, снижается скорость их выделения. В этих условиях скорость реабсорбции слабых оснований, напротив, уменьшается, а выделение - увеличивается. При щелочной среде наблюдается обратная картина.
К примеру, слабое основание никотин в 3-4 раза быстрее выводится с кислой мочой (при рН около 5).
Слайд 55
Использование в клинике
Закономерности неионной диффузии можно использовать в
клинике при отравлениях.
При этом необходимо стремиться создать такую
реакцию мочи, которая бы ускоряла выведение токсического вещества: при отравлении кислыми веществами мочу защелачивают и, наоборот, пpи отpавлении щелочными - закисляют.
Слайд 56
Выведение Н+ и аммиака
В почках в результате обмена
белков образуется мочевина и аммиак.
Аммиак обладает высокой растворимостью в
жирах и легко проникает через мембрану в фильтрат. И если его здесь не связать, то он так же легко может вернуться в клетку, а затем и во внеклеточную жидкость. Но в моче протекает реакция связывания аммиака с Н+ благодаря чему аммиак находится в равновесном состоянии с аммонием:
NН3 + Н+ <==> NН4+
Ион аммония плохо проникает через мембрану и, связываясь с катионами, выделяется с мочой.
В клетках канальцев имеется высокая активность фермента карбоангидразы, благодаря чему здесь из угольной кислоты образется много Н+:
Н2О + СО2 <==> Н2СО3 <==> НСО3- + Н+
Н+ в мочу поступает и при работе N +, Н+ -насоса
(ион аммония)
Слайд 57
Благодарю за внимание!
Продолжение на следующей лекции.
Приглашаем на конференцию
СНО.
Начало 12.05.2014 (четверг)
в 8.30 в аудитории №2.
Слайд 58
Секреция
Секреция - процесс, направленный на активный переход вещества
из крови или образующихся в самих клетках канальцевого эпителия
в мочу. Она может быть активной, то есть, происходит с использованием транспортных систем и энергии (АТФ). В данном случае она совершается против концентрационного или электрохимического градиента.
Пассивная секреция идет по физико-химическим законам.
Слайд 60
Мочевина и процесс образования мочи
Процессы реабсорбции, секреции и
экскреции мочевины весьма важны для всего мочеобразования. Они не
только обеспечивают выделение мочевины, но и играют особую роль в механизме осмотического концентрирования мочи. Если в наружной зоне мозгового вещества повышение осмолярности обусловлено главным образом накоплением солей натрия, то во внутреннем слое наряду с ними важную роль играет мочевина.
Наиболее проницаемы для мочевины те участки собирательных трубочек, которые расположены во внутреннем мозговом веществе почки. К тому же проницаемость этих отделов к мочевине регулируется уровнем вазопрессина (АДГ) (стимулятор).
Реабсорбируемая здесь мочевина, создавая высокую осмомолярность интерстиция мозгового вещества, влияет на активность реабсорбции воды. Поэтому при питании малобелковой пищей, когда образуется меньше мочевины, работа концентрационного механизма ухудшается.
Слайд 61
Выделение антибиотиков
Некоторые антибиотики активно секретируются в мочу из
крови.
Для этого на мембранах дистальных отделов канальцев синтезируются специфически
белки, активно секретирующие антибиотик.
Это приводит к более быстрому снижению концентрации антибиотика в крови.
Причем: чем дольше больной лечится одним антибиотиком, тем больше становится таких белков! Поэтому при длительном лечение одним антибиотиком, необходимо увеличивать дозировку!
Слайд 64
Регуляция мочеобразования
Кровоток:
Миогенная ауторегуляция.
Сужение сосудов вызывают:
ангиотензин II;
производные
арахидоновой кислоты – тромбоксан, лейкотриен;
и ряд других гормонов.
Вазодилататорами
обеих сосудов являются ацетилхолин, дофамин, гистамин, простациклин.
Мочеобразование:
АДГ (гипофиз) создает условия для реабсорбции воды
Альдостерон - гормон коркового вещества надпочечников – обеспечивает реабсорбцию Na.
Натрийуретический гормон предсердий – обеспечивает снижение реабсорбции Na.
Слайд 66
Юкстагломерулярный аппарат (ЮГА) – регуляция почечного кровотока ренином
