Лекция: Процессы выделения.

План:

1. Значение процессов выделения. Конечные продукты обмена. Экстраренальные пути выделения продуктов обмена.

2. Процесс мочеобразования. Состав первичной и вторичной мочи.

3. Роль почек в обмене воды, регуляции осмотического давления, поддержания активной реакции крови в ее ионного состава.

4. Процесс мочевыделения, факторы, его обусловливающие.

5. Нервная и гуморальная регуляция мочеобразования и мочевыделения. Особенности регуляции выделения мочи в детском возрасте.

1. Значение процессов выделения. Конечные продукты обмена. Экстраренальные пути выделения продуктов обмена.

Выделительные процессы являются конечным этапом обмена веществ в организме. Значение их заключается в том, что ими поддерживается постоянство внутренней среды организма – гомеостаз, удаляются из организма продукты распада, поддерживается постоянство РН в организме, потовые железы и легкие имеют значение в терморегуляции.

Специальными выделительными органами являются почки и потовые железы. В экскреции (т.е. выделении) принимают также участие легкие, слюнные железы, желудок, печень и кишечник. Это экстраренальные (внепочечные) пути выделения продуктов обмена из организма человека. В легких в выдыхаемый воздух выделяются углекислый газ и водяные пары как конечные продукты обмена веществ, а также некоторые газообразные вещества, образовавшиеся при распаде веществ, попавших в организм (пары эфира, хлороформа, алкоголя и др.).

Со слюной выделяется вода и небольшое количество солей. В желудке в составе желудочного сока выделяются НСl, минеральные соли, ферменты, слизь.

В печени разрушаются или обезвреживаются ядовитые продукты расщепления пищи, поступившие в кровь при всасывании в кишечнике. В печени эти вещества превращаются в безвредные соединения путем связывания их с нуклеопротеидами или образования соединений с глюкуроновой, гликохолевой и таурохолевой кислотами. Из азота аминокислот и аммиака в печени синтезируется мочевина, из гемоглобина разрушенных эритроцитов – желчные пигменты. Обезвреженные ядовитые вещества, мочевая кислота и мочевина выводятся из организма в составе мочи и пота. Часть обезвреженных веществ, мочевой кислоты и желчных пигментов выводится через пищеварительный канал в составе желчи и кала, а другая часть – с мочой.

Конечные продукты жизнедеятельности непрерывно поступают в кровь, лимфу и межклеточную жидкость. Эти продукты представляют собой газообразные, жидкие и твердые (растворенные или взвешенные в воде) вещества. Выделение конечных продуктов жизнедеятельности происходит в организме непрерывно, благодаря доставке их кровью к органам выделения. Большая часть поступивших с пищей в организм солей и вода выделяются из него, не изменяясь. Некоторые вещества превращаются в печени и почках в другие соединения и только затем выводятся из организма.

2. Процесс мочеобразования. Состав первичной и вторичной мочи.

В почках происходит мочеобразование, или мочеотделение, или диурез. В результате мочеобразования достигается: 1) удаление из организма продуктов нормального обмена веществ; 2) удаление чужеродных для организма веществ; 3) регуляция содержания воды в организме; 4) поддержание нормальной концентрации солей, в первую очередь NaCl; 5) поддержание постоянного уровня осмотического давления; 6) поддержание постоянства рН крови, лимфы и тканевой жидкости.

Мочеобразование происходит в почках, благодаря механизмам фильтрации и реабсорбции. Фильтрация осуществляется в капсуле Шумлянского-Боумена. В полость капсулы из плазмы крови, протекающей через капилляры мальпигиева клубочка, фильтруется вода и все растворенные в плазме вещества. За исключением крупномолекулярных соединений (глобулинов, казеина). Установлено, что содержание неорганических и органических веществ (за исключением белков) в клубочковом фильтрате, или первичной моче, такое же, как и в плазме крови. Величина клубочковой фильтрации зависит: 1) от величины кровяного давления в клубочках; 2) от онкотическото давления плазмы крови; 3) от гидравлического давления фильтрата, заполняющего полость капсулы и канальцы.

Фильтрация в капсуле происходит лишь в том случае, если кровяное давление в капиллярах мальпигиева клубочка выше, чем сумма давления фильтрата и онкотического давления. Для фильтрации необходимо, чтобы превышение кровяного давления над давлением фильтрата и онкотическим было равно примерно 20 мм рт. ст.

Количество образующейся первичной мочи достигает 150-170 л в сутки. Т.к. за сутки через почки проходит примерно 1700 л крови, то из каждых 6-10 л крови образуется около 1 л первичной мочи.

В извитых канальцах происходит обратное всасывание (реабсорбция) воды и ряда растворенных в ней веществ. Общая длина канальцев достигает 70-100 км. В извитых канальцах 1-го порядка и в петле Генле внутренняя поверхность выстлана цилиндрическим эпителием, который содержит микроворсинки, что увеличивает реабсорбцию.

Механизм обратного всасывания разных веществ различен. Так, всасывание воды и хлоридов осуществляется пассивно по законам диффузии и осмоса. Реабсорбция натрия, глюкозы, аминокислот и некоторых других веществ происходит в результате активной деятельности цилиндрического эпителия извитых канальцев, обеспечивающей всасывание веществ в направлении, противоположном их концентрационному градиенту.

В образовании вторичной мочи большое значение имеет поворотно-противоточный механизм. В почке он функционирует следующим образом Канальцы 1-го и 2-го порядка, тесно соприкасаясь друг с другом, функционируют как единая система. Эпителий канальца 1-го порядка хорошо пропускает воду из полости канальца в цитоплазму и далее в кровеносные капилляры, но не способен пропускать ионы натрия. Эпителий канальца 2-го порядка активно реабсорбирует натрий из канальцевой мочи в цитоплазму и далее в тканевую жидкость и кровеносные капилляры, но не пропускает воду. Благодаря изгибу в петле Генле, моча в канальце 2-го порядка движется навстречу моче в рядом расположенном канальце 1-го порядка. Таким образом, выход воды из мочи в тканевую жидкость в канальце 1-го порядка способствует реабсорбиии натрия в тканевую жидкость из полости канальца 2-го порядка. В свою очередь, реабсорбция натрия способствует всасыванию воды из первичной мочи в канальце 1-го порядка.

Обратное всасывание ряда веществ находится в зависимости от их концентрации в крови. Так, если концентрация глюкозы в плазме крови не превышает 0,2%, то глюкоза полностью реабсорбируется. Если же ее концентрация становится выше, то она полностью не реабсорбируется и часть глюкозы поступает во вторичную мочу (глюкозурия).

Вещества, ненужные организму, всасываются обратно в небольших количествах или же почти совсем не реабсорбируются. Поэтому концентрация их во вторичной моче значительно больше, чем в первичной моче и в плазме крови. При нормальных условиях состав первичной мочи такой же как и плазмы крови, за исключением крупномолекулярных белков (глобулинов, казеина), которые не могут профильтроваться из плазмы крови в первичную мочу. Что же касается вторичной мочи, то в ней сильно увеличивается концентрация веществ, ненужных организму. Например, во вторичной моче больше, чем в первичной, сульфатов – в 90 раз, мочевины – в 65 раз, фосфатов – в 16 раз, мочевой кислоты – в 12 раз, калия – в 7 раз. В то же время натрия содержится одинаковое количество, а глюкозы вообще нет, хотя в крови и в первичной моче содержание глюкозы при нормальных условиях составляет 0,1%

З. Роль почек в обмене воды, регуляции осмотического давления, поддержании активной реакции крови и ее ионного состава.

При медленном поступлении в организм больших количеств воды или солей значительная часть их выводится почками и тем самым почки участвуют в восстановлении нормального осмотического давления крови. Если количества воды или солей поступают в организм очень быстро, то они сначала переходят в мышцы и кожу, а затем постепенно удаляются почками. При введении жидкости непосредственно в кровеносное русло повышается объем крови и артериальное давление, в том числе возрастает давление в приносящей артерии мальпигиева клубочка. Это приводит к увеличению фильтрации и количество образующейся мочи возрастает. Кроме того, повышение давления крови в сосудах раздражает барорецепторы кровеносных сосудов, вследствие чего приносящие артерии клубочков рефлекторно расширяются. Это вызывает увеличение притока крови к клубочкам, в результате чего фильтрация в капсуле и мочеобразование возрастают.

При увеличении концентрации солей в крови и повышении осмотического давления (например, при жажде) увеличивается частота нервных импульсов, которые поступают от осморецепторов, расположенных в супраоптическом ядре гипоталамуса, к нейронам гипоталамуса. Эти нейроны начинают усиленно секретировать физиологически активное вещество, которое поступает по аксонам в заднюю долю гипофиза и превращается в антидиуретический гормон (вазопрессин). Антидиуретический гормон (АДГ) начинает усиленно выделяться гипофизом в кровь. Поступив в почку, АДГ вызывает увеличение реабсорбции воды и образование более концентрированной мочи. Таким способом организм избавляется от избытка солей при малой потере воды, а это ведет к снижению осмотического давления.

При увеличении содержания воды в крови, возникающем вследствие обильного питья, уменьшается осмотическое давление крови, снижается частота импульсов от осморецепторов к нейронам гипоталамуса. Это приводит к уменьшению секреции АДГ. Меньше АДГ поступает к почкам. В результате уменьшается обратное всасывание воды из первичной мочи в кровь, почка вырабатывает более жидкую вторичную мочу и организм освобождается от излишней воды.

Увеличение концентрации солей в крови, т.е. повышение ее осмотического давления, оказывает также непосредственное влияние на реабсорбции) воды в почечных канальцах. Удерживая с собой некоторое количество воды и препятствуя ее реабсорбции, соли, а в некоторых случаях и другое вещества (например, глюкоза) способствуют увеличению объема выделяемой мочи. Так, при сахарном диабете происходит не только большое выделение глюкозы с мочой, но и увеличивается количество мочи.

Почки играют большую роль в поддержании рН крови и в освобождении организма от кислых продуктов обмена. рН мочи колеблется от 4,7 до 6.5. Моча приобретает кислую реакцию во время ее прохождения по канальцам почек, где из нее в значительной степени реабсорбируется NaHCO₃ и создается преобладание кислых фосфатов. Кислотность мочи возрастает при физической работе, при питании мясной пищей. Употребление щелочной растительной пищи приводит к смешению реакции мочи в щелочную сторону.

При смешении рН крови в кислую сторону (ацидозе) почки начинают выделать более кислую мочу, содержащую NaH₂PO₄, а при смешении рН крови в щелочную сторону (алкалозе) почки выделяют более щелочную мочу, содержащую Na₂HPO₄. Большое значение для поддержания рН крови и нейтрализации кислых продуктов обмена имеет синтез почкой NH₃, который связывает кислотные радикалы, замещая ионы калия и натрия и образуя соли аммония. Тем самым сберегаются в организме ионы натрия и калия. Кроме того, меняется уровень реабсорбции NaHCO₃ и выведение его с мочой.

Почки регулируют не только уровень ионов натрия в крови, но и постоянство соотношения между ионами натрия и калия. При недостатке Na⁺ в плазме крови реабсорбция его в извитых канальцах 2-го порядка резко увеличивается, а реабсорбция К⁺ соответственно уменьшается. При избытке в крови Na⁺ наблюдается обратная картина. Кроме ионов натрия и калия почки регулируют содержание в крови и других ионов (Са²⁺ Р³⁺ , Сl^-).

Участвуют почки и в регуляции уровня артериального давления благодаря синтезу фермента ренина клетками юкстагломерулярного аппарата (ЮГА), расположенного в области впадения в капсулу Шумлянского-Боумена приносящей артерии. Ренин стимулирует образование гормона ангиотонина, вызывающего сужение артериол и повышение кровяного давления (так называемая почечная гипертония). При почечной гипертонии лечению подлежат не сердце и кровеносные сосуды, а почки.