Устройството и функциите на отделителните органи на човека. Начини за отделяне на метаболитни продукти от тялото
Всяка клетка отделя разпадни продукти, които се образуват в процеса на метаболизма. Те навлизат в тъканната течност, а оттам в кръвта. Навременното им освобождаване е необходимо за нормалното функциониране на тялото.
Начини за изолиране на метаболитни продукти:
· Въглеродният диоксид и водата под формата на пара се отделят през белите дробове.
Вода и соли – чрез потните жлези на кожата.
През червата с изпражнения - фибри, сол, вода.
Основното количество вода, около 2 литра, с разтворени в нея урея, амоняк, пикочна киселина и неорганични соли, се отделя през бъбреците.
Бъбреците отстраняват и някои отровни вещества, които се образуват в тялото или се приемат под формата на лекарства.
Общата задача на отделителните органи е да отстраняват метаболитните продукти от тялото и по този начин да поддържат хомеостазата.
2. Отделителна система – състои се от бъбреци, уретери, пикочен мехур и уретра.
Структурата на бъбреците.
Бъбреците са чифтен орган, бъбреците са разположени в коремната кухина на нивото на талията, десният бъбрек лежи малко по-ниско от левия. В разреза на бъбрека се виждат 2 слоя: тъмен, външен (кортикален) и светъл, вътрешен (церебрален). Вътре в бъбрека има кухина - бъбречното легенче. Всеки бъбрек се състои от огромен брой нефрони (около 1 милион във всеки бъбрек).
Нефронът е структурна и функционална единица на бъбрека. Нефронът се състои от гломерул от кръвоносни капиляри, които лежат в специални капсули. От всяка капсула се простира дълъг, много тънък тубул. Той се влива в свързващи тръби, които се сливат помежду си, образувайки общ канал. В бъбреците има много такива канали, всички те се вливат в бъбречното легенче.
3. Механизмът на образуване на урина.
Процесът на образуване на урина протича в две фази.
Първата фаза е филтриране. На този етап веществата, пренасяни от кръвта в капилярите на гломерулите, се филтрират в кухината на капсулата. От кръвната плазма, протичаща през капилярите на гломерула, водата и всички вещества, разтворени в плазмата, се филтрират, с изключение на големи молекулни съединения. Течността, филтрирана в лумена на капсулата, се нарича първична урина. По състав тя се различава от кръвта само по липсата на кръвни клетки и протеини, които не преминават през капилярната стена. Човек произвежда около 7 литра на час. първична урина, която е повече от 170 литра на ден. Първичната урина навлиза в бъбречните тубули. Докато преминава през тубулите, възниква процесът на реабсорбция (фаза 2), т.е. реабсорбция на глюкоза, аминокиселини, витамини, повечето соли и вода в кръвта. В този случай от 150 литра първична урина се образува 1,5 литра крайна урина. Следователно по своя състав крайната урина е много различна от първичната.
Съставът на урината и нейните свойства. Урината е бистра течност, светложълта на цвят. Съдържа 95% вода и 5% твърди вещества. Основните му компоненти са урея 2%, пикочна киселина 0,05% и креатинин 0,075%, а урината съдържа и натриеви и калиеви соли. Реакцията на урината може да бъде леко кисела, неутрална или алкална. Зависи от вида храна, която ядете.
Регулиране на уринирането и отделянето на урина.
Работата на бъбреците се регулира от нервни и хуморални пътища. Образуването на урина се влияе от много жлези с вътрешна секреция и на първо място от хормона на хипофизата вазопресин, който намалява количеството произведена урина, и хормона на щитовидната жлеза тироксин, който увеличава образуването на урина.
Отделяне на урина от тялото.
Уринирането е сложен рефлекторен акт. Нервните центрове, които контролират процеса на уриниране, се намират в гръбначния мозък и в мозъчния ствол.
Тяхната дейност е под постоянен контрол на кората на главния мозък. Процесът на образуване и отделяне на урина от тялото се нарича диуреза. Урината, произведена в бъбреците, преминава през уретерите до пикочния мехур. Пикочният мехур, свободен от урина, е в редуцирано състояние, докато дебелината на стената му е 1,5 см. Докато се пълни, пикочният мехур се разтяга и дебелината на стената му може да намалее до 2 мм. Обемът на силно разтегнат мехур може да достигне 700-1000 ml. но урината в същото време не отива в уретрата, т.к. има два сфинктера по пътя: вътрешният, неволен сфинктер на пикочния мехур и външният, произволен сфинктер на уретрата. При натрупване на 250-300 ml урина в пикочния мехур се появява желание за уриниране. Импулси от рецептори, разположени в стената на пикочния мехур, се изпращат до центъра на уриниране в гръбначния мозък, а от него по двигателния нерв към мускулите на пикочния мехур, предизвиквайки тяхното свиване и едновременно отпускане на сфинктерите. Така възниква неволното изпускане на урина при кърмачета.
По-големите деца, както и възрастните, могат доброволно да забавят и да предизвикат уриниране. Това се дължи на факта, че нервните импулси от пикочния мехур отиват не само в гръбначния център на уриниране, но и в кората на главния мозък. Фокусът на възбуждането, възникнал в кората, става източник на усещане за желание за уриниране. Отговорните импулси от мозъчната кора могат или да причинят уриниране дори при леко разтягане на пикочния мехур, или обратно, да забавят уринирането, въпреки много силното разтягане на пикочния мехур. Такова влияние на кората на главния мозък може да се осъществи само в резултат на формирането на съответните условни рефлекси.
Структурата на бъбреците.»Бъбреците (два от тях - десен и ляв) са бобовидни; външният ръб на бъбрека е изпъкнал, вътрешният е вдлъбнат. Те са червено-кафяви на цвят, с тегло около 120 g.
На вдлъбнатия вътрешен ръб на бъбрека има дълбока резба. Това е портата на бъбрека. Тук влиза бъбречната артерия, а излизат бъбречната вена и уретерът. Бъбреците получават повече кръв от всеки друг орган; те образуват урина от вещества, внесени с кръвта. Структурна и функционална единица на бъбрека е тялото на бъбрека - нефронвсеки бъбрек има около 1 милион нефрони. Нефронът има две основни части: кръвоносните съдове и бъбречните тубули. Общата дължина на тубулите на едно бъбречно тяло достига 35-50 mm. Бъбреците имат тръби, които пренасят течност. Ежедневно в бъбреците се филтрират около 170 литра течност, която се концентрира в около 1,5 литра урина. Иотстранени от тялото.
Възрастови особености на бъбречната функция. СЪСКоличеството и съставът на урината се променят с възрастта. Урината при децата се отделя сравнително повече, отколкото при възрастните, а уринирането се появява по-често поради интензивния воден метаболизъм и относително голямото количество вода и въглехидрати в диетата на детето. Само през първите 3-4 дни количеството отделена урина при децата е малко. При месечно дете се отделя 350-380 ml урина на ден, до края на първата година от живота - 750 ml, на 4-5 години - около 1 литър, на 10 години - 1,5 литра и по време на пубертет - до 2 литра.
При новородени реакцията на урината е рязко кисела, с възрастта става леко кисела. Реакцията на урината може да варира в зависимост от естеството на храната, приета от детето. При основно хранене с месна храна в организма се образуват много киселинни метаболитни продукти, съответно урината става по-кисела. Когато ядете растителна храна, реакцията на урината се измества към алкалната страна.
При новородени пропускливостта на бъбречния епител е повишена, поради което почти винаги се открива протеин в урината. По-късно здрави деца и възрастни не трябва да имат белтък в урината.
Уриниране и неговия механизъм. Отделянето на урина е рефлексен процес. Попадането на урината в пикочния мехур предизвиква повишаване на налягането в него, което дразни рецепторите, разположени в стената на пикочния мехур. Появява се възбуждане, достигащо до центъра на уриниране в долната част на гръбначния мозък. Оттук импулсите отиват към мускулите на пикочния мехур, което го кара да се свие; сфинктерът се отпуска и урината изтича от пикочния мехур в уретрата. Това е неволното отделяне на урина. Среща се при кърмачета.
По-големите деца, както и възрастните, могат произволно да забавят Ипредизвикват уриниране. Свързано е сустановяване на кортикална, условнорефлексна регулация на уринирането. Обикновено до двегодишна възраст децата имат формирани условнорефлекторни механизми за задържане на урина не само през деня, но и през нощта. Въпреки това, на възраст 5-10 години при деца, понякога преди пубертета, нощен живот неволна инконтиненция на урина- енуреза.През есенно-зимните периоди на годината, поради по-голямата възможност за охлаждане на организма, енурезата зачестява. Енуреза, свързана с възрастта сфункционални отклонения в психо-неврологичния статус на децата, преминава. Въпреки това, задължително децата трябва да бъдат прегледани от лекари - уролог и невропатолог.
Енурезата се насърчава от психическа травма, преумора (особено от физическо натоварване), хипотермия, нарушение на съня, дразнеща, пикантна храна и изобилие от течност, приета преди лягане. Децата преживяват много тежко заболяването си, изпитват страх, не заспиват дълго време и след това изпадат в дълбок сън, по време на който не се усещат слабите позиви за уриниране.
Профилактика на заболявания на отделителните органи. INВ домове за сираци, интернати и пионерски лагери децата, страдащи от енуреза, изискват специално внимание от страна на възрастните. Това, което се е случило с дете през нощта, никога не трябва да се обсъжда в групи (отряди).
Децата, страдащи от енуреза, трябва, по указание на лекаря, да установят и стриктно да спазват режима на деня, почивка, правилно балансирана диета, без дразнещи, солени и пикантни храни, да ограничат приема на течности, особено преди лягане, да изключат големи физически натоварвания следобед (игри по футбол, баскетбол, волейбол и др.). Най-малко два пъти през нощта децата трябва да бъдат повдигнати да изпразнят пикочния мехур.
Нарушаването на правилата за лична хигиена може да доведе до възпаление при деца на уретрата и пикочните пътища, които са силно уязвими, характеризиращи се с намалена устойчивост и повишена десквамация на епитела. Необходимо е да научите децата да поддържат чисти външните полови органи, да ги измиват с топла вода и сапун сутрин и вечер преди лягане. За тези цели трябва да имате специална индивидуална кърпа, да я изперете и не забравяйте да я кипнете веднъж седмично.
Профилактиката на остри и хронични бъбречни заболявания е предимно профилактика на инфекциозни заболявания (скарлатина, отит, гнойни кожни лезии, дифтерия, морбили и др.) И техните усложнения.
СТРУКТУРА И ФУНКЦИЯ НА КОЖАТА
Характеристики на структурата на кожата. Кожата, покриваща човешкото тяло, е 5% от телесното тегло, площта й при възрастен е 1,5-2 M-. Кожата се състои от епителни и съединителни тъкани, съдържащи осезаеми тела, нервни влакна, кръвоносни съдове, потни и мастни жлези. Кожата изпълнява различни функции. Тя участва в поддържането на постоянството на вътрешната среда като орган на отделяне. Съдържащите се в него осезателни тела са рецептори на кожния анализатор и играят важна роля в осигуряването на контактите на тялото с външната среда. Кожата изпълнява важна защитна функция. Предпазва тялото от механични въздействия, което се постига чрез здравината на повърхностния рогов слой, здравината и разтегливостта на тъканта, изграждаща кожата. Постоянното обновяване на повърхностния слой на кожата спомага за почистване на повърхността на тялото. Ролята на кожата в процесите на терморегулация е голяма: 80% от топлообмена се извършва през кожата, което се дължи на изпарението на потта и топлинното излъчване. Кожата съдържа терморецептори, които допринасят за рефлексното поддържане на телесната температура.
При нормални условия, при температура от + 18-20 C, 1,57 mg кислород навлиза в тялото през кожата. Но при интензивна физическа работа доставката на кислород през кожата може да се увеличи 4-5 пъти.
Отделителната функция на кожата се осъществява от потните жлези. Потните жлези са разположени в подкожната съединителна тъкан. Броят на потните жлези варира от 2 до 3,5 млн. Той е индивидуален и определя по-голямото или по-слабото изпотяване на тялото. Потните жлези по тялото са неравномерно разпределени, повечето от тях са в подмишниците, по дланите на ръцете и стъпалата, по-малко по гърба, пищялите и бедрата. С потта от тялото се отделя значително количество вода и соли, както и урея. Дневното количество пот при възрастен в покой е 400-600 ml. На ден с потта се отделят около 40 g сол и 10 g азот. Извършвайки екскреторната функция, потните жлези допринасят за поддържането на постоянството на осмотичното налягане и рН на кръвта.
Възрастови особености на структурата и функцията на кожата. Една от основните характеристики на кожата на децата и юношите е, че тяхната повърхност е относително по-голяма от тази на възрастните. Колкото по-малко е детето, толкова по-голяма е кожната повърхност на 1 кг телесно тегло. Абсолютната повърхност на кожата при деца е по-малка, отколкото при възрастни, и се увеличава свъзраст. Тази функция води до значително по-голям топлопренос от тялото на децата в сравнение с възрастните. Освен това, колкото по-малки са децата, толкова по-силно е изразена тази особеност. Високият топлообмен също причинява високо генериране на топлина, което също е по-високо при деца и юноши на единица телесно тегло, отколкото при възрастни. В продължение на дълъг период на развитие процесите на терморегулация се променят. Регулирането на температурата на кожата според типа на възрастните се установява до 9-годишна възраст.
По време на живота общият брой на потните жлези не се променя, техният размер и секреторна функция се увеличават. Неизменността на броя на потните жлези с възрастта обуславя по-голямата им плътност в детска възраст. Броят на потните жлези на единица телесна повърхност при децата е 10 пъти по-голям, отколкото при възрастните. Морфологичното развитие на потните жлези обикновено завършва до 7-годишна възраст.
Изпотяването започва на 4-та седмица от живота. Особено забележимо увеличение на броя на функциониращите потни жлези е отбелязано през първите 2 години. Интензивността на изпотяване на дланите достига максимум на 5-7 години, след което постепенно намалява. Преносът на топлина чрез изпарение се увеличава през първата година от 260 kcal на 1 m повърхност до 570 kcal с 1м
Промени свъзраст и секреторна активност на мастните жлези. Активността на тези жлези достига високо ниво в периода непосредствено преди раждането на дете. Те създават, така да се каже, "смазка", която улеснява преминаването на детето през родовия канал. След раждането секрецията на мастните жлези избледнява, увеличаването й отново се случва по време на пубертета и е свързано с невроендокринни промени.
Грижа за кожата, ноктите и косата.Ненарушената кожа забавя проникването на повечето химикали и микроорганизми в тялото. Поддържането на тялото чисто осигурява нормалното функциониране на всички функции на кожата. Върху кожата мръсотията се задържа от излишния себум и десквамирания епител. Получените бучки затварят порите на кожата. Запушването на порите на кожата с мръсотия пречи на нормалното отделяне на съдържанието на потните и мастните жлези.
При запушени жлези върху мръсна кожа по-лесно се образуват гнойни пъпки. Замърсяването причинява сърбеж на кожата, надраскване, което също допринася за нарушаване на целостта на кожата и проникването на инфекция. В допълнение, бактерицидните свойства на мръсната кожа рязко спадат, те са почти 17 пъти по-ниски от тези на чистата кожа. Благодарение на отделянето на специални вещества (лизозим и др.), Бактерицидни свойства притежават и лигавиците на устата, дихателните пътища, стомашно-чревния тракт и пикочните пътища.
Чрез неизмити мръсни ръце се предават много инфекциозни заболявания и възниква инфекция с червеи. Измиването с обикновена и дори студена вода без сапун не разтваря секретите на мастните жлези и следователно не е достатъчно, за да поддържа кожата чиста. Сапунът омекотява кожата и улеснява отстраняването на мъртвите кожни клетки. Сапунът трябва да образува голямо количество пяна при разпенване и да не изсушава кожата. На тези изисквания най-добре отговаря детският сапун.
Децата трябва да бъдат научени да мият ръцете, лицето, шията и краката си всяка сутрин и вечер преди лягане (вечер), а през деня да мият ръцете си старателно преди хранене, след използване на тоалетната, работа на самообслужване. в сградата на училището и на площадката, игра с животни. Децата трябва да се учат особено внимателно, като използват сапунени четки, да почистват и измиват поднокътното пространство и гънките около ноктите, където се натрупват най-много мръсотия, микроорганизми и яйца на червеи. Препоръчително е ноктите на пръстите на ръцете и краката да се изрязват късо: на пръстите - извито, по височината на пръста, а на пръстите - изправено. Неправилното изрязване на ноктите в ъглите допринася за врастването им в пръстите.
Всеки път след измиване ръцете трябва да се избърсват сухи, в противен случай по кожата се появяват пукнатини, образуват се пъпки. Всяко дете трябва да има собствена кърпа за лице, ръце и крака. Инфекцията може да се предаде чрез обща кърпа. Спазването на правилата за лична хигиена включва поне седмично измиване на цялото тяло с гореща вода с температура 35-37 ° C и смяна на бельото. Горещата вода предизвиква повишена секреция от потните и мастните жлези и разширяване на порите на кожата, което осигурява по-голяма възможност за отмиване на мръсотията, която навлиза в отворите на порите. В допълнение към сапуна, при измиване на кожата, различни видове кърпи играят важна роля за нейното почистване. Спалното бельо се сменя на 10-14 дни. Трябва да се вари и лесно да се колоса.
Редица специални мерки се използват за предотвратяване на изпотяване на краката при деца и юноши. Изпотяването може да се дължи на редица причини; рядко измиване на краката, прегряването им, носенето на гумени обувки без стелки. Правилната грижа може да премахне изпотяването. На първо място, това е ежедневното измиване на краката, първо с топла, а след това с хладка вода. Ако изпотяването на краката продължава, то очевидно е свързано с някакво заболяване. В такива случаи е необходимо да се консултирате с лекар възможно най-скоро.
Изискват постоянна грижа и коса на главата. Обикновено се замърсяват бързо поради обилното отделяне на себум. Заедно с прах и мръсотия в косата могат да проникнат насекоми и патогени на кожни заболявания. Сърбежът по кожата, причинен от тях, води до разчесване и инфекция на други части на главата. Мазната коса се препоръчва на децата да се мият на всеки 5-6 дни, сухата - след 10-12. Меката вода изплаква косата по-добре, така че ако има нужда от омекотяване на водата, трябва да добавите една чаена лъжичка сода за хляб. Препоръчително е да миете мазната коса със специални видове шампоани или определени видове сапун (зелен, сяра, катран), като ги редувате с бебешки сапун.
Всяко дете трябва да използва само собствения си фин гребен и гребен. Финият гребен се използва само след разресване, в противен случай можете да отскубнете много коса. Гребените трябва да се избират с неостри зъби, така че при разресване косата да не уврежда или дразни скалпа.
За косата, дори къса, е необходимо постоянно наблюдение и, ако е необходимо, е необходимо незабавно да се използват средства, които убиват насекоми и разтварят черупката на гнидите.
Профилактика на кожни заболявания. Профилактиката на кожните заболявания е преди всичко спазването на всички хигиенни правила за грижа за кожата, косата, ноктите, предпазливост при игра с бездомни домашни любимци, поддържане на ученика в училище чист в неговия клас и на работното място, а у дома - в неговия ъгъл .
Когато организират обществено полезна, продуктивна работа на учениците в птицеферми и животновъдни ферми на колективни ферми (държавни ферми), учителите са длъжни да знаят дали животните и птиците са здрави, дали са засегнати от някакви заболявания, включително гъбични.
Пренебрегването на правилата за грижа за кожата води до намаляване на нейните защитни свойства, създаване на благоприятни условия за възпроизвеждане на патогенни микроби, гъбички и въвеждане на краста акари. Развиват се пустуларни лезии и екзема на кожата, краста, трихофития, краста.
1. Отделителни органи, тяхното участие в поддържането на най-важните параметри на вътрешната среда на тялото (осмотично налягане, рН на кръвта, обем на кръвта и др.). Бъбречни и екстраренални пътища на екскреция.
Процесът на отделяне е от съществено значение за хомеостазата, той осигурява освобождаването на тялото от крайни продукти на метаболизма, които вече не могат да бъдат използвани, чужди и токсични вещества, както и излишната вода, соли и органични съединения, постъпили с храната или образувани като резултат от метаболизма (метаболизъм ). В процеса на екскреция при хората участват бъбреците, белите дробове, кожата и храносмилателния тракт.
отделителни органи. Основната цел на отделителните органи е да поддържат постоянството на състава и обема на течностите от вътрешната среда на тялото, предимно кръвта.
Бъбреците отстраняват излишната вода, неорганични и органични вещества, крайни продукти от метаболизма и чужди вещества. Белите дробове отстраняват от тялото CO 2, вода и някои летливи вещества, например етерни и хлороформени пари по време на анестезия и алкохолни пари по време на интоксикация. Слюнчените и стомашните жлези отделят тежки метали, редица лекарства (морфин, хинин, салицилати) и чужди органични съединения. Екскреторната функция се изпълнява от черния дроб, като отстранява редица продукти от азотния метаболизъм от кръвта. Панкреасът и чревните жлези отделят тежки метали и лекарствени вещества.
Кожните жлези играят съществена роля в отделянето. СЪС Тогава вода и соли, някои органични вещества, по-специално урея, и по време на интензивна мускулна работа, млечна киселина се отделят от тялото (виж глава I). екскреционни продукти мастна И млечни жлези - себумът и млякото имат самостоятелно физиологично значение - млякото като хранителен продукт за новородени, а себумът - за мазане на кожата.
2. Значението на бъбреците в организма. Нефронът е морфофункционална единица на бъбрека. Ролята на различните му отдели в образуването на урина.
Основната функция на бъбреците е образуването на урина. Структурно-функционалната единица на бъбреците, която изпълнява тази функция, е нефронът. В бъбрек с тегло 150 г те са 1-1,2 млн. Всеки нефрон се състои от съдов гломерул, капсула на Шумлянски-Боуман, проксимален извит тубул, бримка на Хенле, дистален извит тубул и събирателен канал, който се отваря в бъбречното легенче. За повече подробности относно структурата на бъбрека вижте Хистология.
Бъбреците изчистват кръвната плазма от определени вещества, концентрирайки ги в урината. Значителна част от тези вещества са 1) крайни продукти на метаболизма (урея, пикочна киселина, креатинин), 2) екзогенни съединения (лекарства и др.), 3) вещества, необходими за живота на организма, но съдържанието на които трябва да се наблюдава на определено ниво (йони Na, Ca, P, вода, глюкоза и др.). Обемът на отделяне на такива вещества от бъбреците се регулира от специални хормони.
По този начин бъбреците участват в регулирането на водния, електролитния, киселинно-алкалния, въглехидратния баланс в организма, спомагайки за поддържането на постоянен йонен състав, pH, осмотично налягане. Следователно основната задача на бъбреците е селективно отстраняване на различни вещества, за да се поддържа относителното постоянство на химичния състав на кръвната плазма и извънклетъчната течност.
Освен това в бъбреците се образуват специални биологично активни вещества, които участват в регулирането на кръвното налягане и обема на циркулиращата кръв (ренин) и образуването на червени кръвни клетки (еритропоетини). Образуването на тези вещества става в клетките на т.нар. юкста-гломерулен апарат на бъбреците(ЮГА).
Двустранната нефректомия или острата бъбречна недостатъчност в рамките на 1-2 седмици води до фатална уремия (ацидоза, повишена концентрация на Na, K, P, амоняк и др.). Уремията може да бъде компенсирана чрез бъбречна трансплантация или екстракорпорална диализа (свързване на изкуствен бъбрек).
3. Структурата на гломерулите, тяхната класификация (кортикална, юкстамедуларна).
Бъбреците имат 2 вида нефрони:
- Кортикални нефрони - къса бримка на Хенле. Те се намират в кората. Еферентните капиляри образуват капилярна мрежа и имат ограничена способност да реабсорбират натрий. Те са в бъбреците от 80 до 90%
- Юкстамедуларен нефрон - лежи на границата между кората и медулата. Дълга примка на Хенле, която се простира дълбоко в медулата. Еферентната артериола в тези нефрони има същия диаметър като аферентната артериола. Еферентната артериола образува тънки прави съдове, които проникват дълбоко в медулата. Юкстамедуларни нефрони - 10-20%, имат повишена реабсорбция към натриеви йони.
Гломерулният филтър пропуска вещества с размер 4 nm и не пропуска вещества - 8 nm. Веществата с молекулно тегло 10 000 свободно преминават през молекулното тегло и пропускливостта постепенно намалява, докато теглото се увеличава до 70 000 вещества, които носят отрицателен заряд. Електрически неутралните вещества могат да преминат с маса до 100 000. Общата площ на филтриращата мембрана е 0,4 мм, а общата площ при хората и общата площ е 0,8-1 кв.м.
При възрастен човек в покой през бъбрека протича 1200 - 1300 ml в минута. Това ще бъде 25% от минутния обем. В гломерулите се филтрира плазмата, а не самата кръв. За тази цел се използва хематокрит.
Ако хематокритът е 45%, а плазмата е 55%, тогава количеството на плазмата ще бъде = (0,55 * 1200) = 660 ml / min и количеството на първичната урина = 125 ml / min (20% от плазмения ток) . На ден = 180 литра.
Процесите на филтрация в гломерула зависят от три фактора:
- Градиентът на налягането между вътрешната кухина на капиляра и капсулата.
- Структурата на бъбречния филтър
- Площта на филтърната мембрана, от която ще зависи обемната скорост на филтриране.
Процесът на филтриране се отнася до процесите на пасивна пропускливост, които се извършват под действието на сили на хидростатично налягане и в гломерулите налягането на филтриране ще бъде сумата от хидростатичното кръвно налягане в капилярите, онкотичното налягане и хидростатичното налягане в капсулата . Хидростатично налягане = 50-70 mm Hg, т.к кръвта идва директно от аортата (нейната коремна част).
Онкотично налягане – образува се от плазмени протеини. Протеиновите молекули са големи, не са съизмерими с порите на филтъра, така че не могат да преминат през него. Те ще пречат на процеса на филтриране. Ще бъде 30 мм.
Хидростатично налягане на получения филтрат, който е в лумена на капсулата. В първичната урина = 20 мм.
PD=Rg-(P0=Rm)
Pr - хидростатично налягане на кръвта в капилярите
Ро-онкотично налягане
Pm - първично налягане на урината.
Тъй като кръвта се движи в капилярите, онкотичното налягане се увеличава и филтрацията ще спре на определен етап, т.к. тя ще надхвърли силите, допринасящи за филтрирането.
За 1 минута се образуват 125 ml първична урина - 180 литра на ден. Крайна урина - 1-1,5 литра. Има процес на реабсорбция. От 125 ml, 1 ml ще влезе в крайната урина. Концентрацията на веществата в първичната урина съответства на концентрацията на разтворените вещества в кръвната плазма, т.е. първичната урина ще бъде изотонична спрямо плазмата. Осмотичното налягане в първичната урина и плазмата е еднакво - 280-300 mOs мола на kg
4. Кръвоснабдяване на бъбреците. Характеристики на кръвоснабдяването на кората и медулата на бъбрека. Саморегулиране на бъбречния кръвоток.
При нормални условия през двата бъбрека, чиято маса е само около 0,43% от телесното тегло на здрав човек, преминава от 1/5 до 1/44 от кръвта, идваща от сърцето към аортата. Кръвният поток през кортикалното вещество на бъбрека достига 4-5 ml / min на 1 g тъкан; това е най-високото ниво на органен кръвен поток. Особеността на бъбречния кръвен поток е, че при промени в системното артериално налягане в широк диапазон (от 90 до 190 mm Hg), той остава постоянен. Това се дължи на специална система за саморегулиране на кръвообращението в бъбреците.
Късите бъбречни артерии се отклоняват от коремната аорта, разклоняват се в бъбрека на все по-малки и по-малки съдове и една аферентна (аферентна) артериола навлиза в гломерула. Тук той се разпада на капилярни бримки, които, сливайки се, образуват еферентната (еферентна) артериола, през която кръвта тече от гломерула. Диаметърът на еферентната артериола е по-тесен от този на аферентната. Малко след като напусне гломерула, еферентната артериола отново се разпада на капиляри, образувайки гъста мрежа около проксималните и дисталните извити тубули. Така по-голямата част от кръвта в бъбрека преминава през капилярите два пъти - първо в гломерула, след това в тубулите. Разликата в кръвоснабдяването на юкстамедуларния нефрон се крие във факта, че еферентната артериола не се разпада на перитубуларна капилярна мрежа, а образува прави съдове, спускащи се в медулата на бъбрека. Тези съдове осигуряват кръвоснабдяването на медулата на бъбрека; кръвта от перитубулните капиляри и директните съдове се влива във венозната система и навлиза в долната празна вена през бъбречната вена.
5. Физиологични методи за изследване на функцията на бъбреците. Коефициент на почистване (клирънс).
Измерване на скоростта на гломерулна филтрация. За изчисляване на обема на течността, филтрирана за 1 минута в бъбречните гломерули (скорост на гломерулна филтрация), както и редица други показатели за процеса на уриниране, се използват методи и формули, базирани на принципа на пречистване (понякога те се наричат "клирънс" методи“, от английската дума clearance – пречистване). За измерване на скоростта на гломерулна филтрация се използват физиологично инертни вещества, които не са токсични и не се свързват с протеини в кръвната плазма, свободно проникващи през порите на гломерулната филтърна мембрана от лумена на капилярите заедно с частта без протеини на плазмата. Следователно концентрацията на тези вещества в гломерулната течност ще бъде същата като в кръвната плазма. Тези вещества не трябва да се реабсорбират и секретират в бъбречните тубули, като по този начин цялото количество от това вещество, което навлиза в лумена на нефрона с ултрафилтрата в гломерулите, ще се екскретира в урината. Веществата, използвани за измерване на скоростта на гломерулна филтрация, включват фруктозния полимер инулин, манитол, полиетилен гликол-400 и креатинин.
Помислете за принципа на пречистване, като използвате примера за измерване на обема на гломерулната филтрация с помощта на инулин. Количеството филтриран в гломерулите инулин (In) е равно на произведението от обема на филтрата (C In) и концентрацията на инулин в него (равно е на концентрацията му в кръвната плазма, РIN). Количеството инулин, отделено в урината по едно и също време, е равно на произведението на обема на отделената урина (V) върху концентрацията на инулин в него (U In).
Тъй като инулинът нито се реабсорбира, нито се секретира, количеството филтриран инулин (C∙ Рв), равна на разпределената сума (V- U In), където:
СЪСв = U In∙ V/ Рв
Тази формула е основата за изчисляване на скоростта на гломерулна филтрация. Когато се използват други вещества за измерване на скоростта на гломерулна филтрация, инулинът във формулата се заменя с анализираното вещество и се изчислява скоростта на гломерулна филтрация на това вещество. Скоростта на филтриране на течността се изчислява в ml/min; за да се сравни стойността на гломерулната филтрация при хора с различно телесно тегло и височина, тя се отнася до стандартната повърхност на човешкото тяло (1,73 m). Обикновено при мъже и в двата бъбрека скоростта на гломерулна филтрация е 1,73 m 2 е около 125 ml/min, при жените - приблизително 110 ml/min.
Количеството гломерулна филтрация, измерено с помощта на инулин, наричано още инулинов клирънс фактор (или клирънс на инулин) показва колко кръвна плазма се освобождава от инулин през това време. За измерване на клирънса на инулин е необходимо непрекъснато да се влива разтвор на инулин във вената, за да се поддържа постоянна концентрация в кръвта по време на изследването. Очевидно това е много трудно и не винаги е възможно в клиниката, поради което по-често се използва креатинин - естествен компонент на плазмата, чрез пречистване на който би било възможно да се прецени скоростта на гломерулната филтрация, въпреки че с негова помощ гломерулната филтрация скоростта се измерва по-малко точно, отколкото при инфузия на инулин. При определени физиологични и особено патологични състояния креатининът може да се реабсорбира и секретира, поради което клирънсът от креатинина може да не отразява истинската стойност на гломерулната филтрация.
При здрав човек водата навлиза в лумена на нефрона в резултат на филтрация в гломерулите, реабсорбира се в тубулите и в резултат на това концентрацията на инулин се увеличава. Индикатор за концентрация на инулин U In/ P In показва колко пъти обемът на филтрата намалява, докато преминава през тубулите. Тази стойност е важна за преценка на характеристиките на обработката на всяко вещество в тубулите, за да се отговори на въпроса дали веществото се реабсорбира или секретира от клетките на тубулите. Ако индикаторът за концентрация на дадено вещество х U x/ P x по-малко от едновременно измерената стойност U In /P In , тогава това показва реабсорбцията на вещество X в тубулите, ако U х/P x повече от U In/ P In, това показва неговата секреция. Съотношението на показателите за концентрация на вещество X и инулин Uх/P x : U In/ P In е наречен екскретирана фракция (EF).
6. Функции на гломерулите, структурата на гломерулния филтър. Морфо-функционални особености бъбрек при деца.
Идеята за филтриране на вода и разтворени вещества като първи етап на уриниране е изразена през 1842 г. от немския физиолог К. Лудвиг. През 20-те години на 20 век американският физиолог А. Ричардс успява да потвърди това предположение в директен експеримент - с помощта на микроманипулатор пробийте гломерулната капсула с микропипета и извлечете от нея течността, която всъщност се оказва ултрафилтрат на кръвна плазма.
Ултрафилтрацията на водата и компонентите с ниско молекулно тегло от кръвната плазма се осъществява през гломерулния филтър. Тази филтрационна бариера е почти непропусклива за макромолекулни вещества. Процесът на ултрафилтрация се дължи на разликата между хидростатичното налягане на кръвта, хидростатичното налягане в гломерулната капсула и онкотичното налягане на протеините на кръвната плазма. Общата повърхност на капилярите на гломерула е по-голяма от общата повърхност на човешкото тяло и достига 1,5 m 2 на 100 g бъбречна маса. Филтриращата мембрана (филтрационна бариера), през която течността преминава от лумена на капиляра в кухината на гломерулната капсула, се състои от три слоя: капилярни ендотелни клетки, базална мембрана и епителни клетки на висцералния (вътрешен) слой на капсулата. - подоцити.
клетки ендотел, с изключение на зоната на ядрото, много тънка, дебелината на цитоплазмата на страничните части на клетката е по-малка от 50 nm; в цитоплазмата има кръгли или овални отвори (пори) с размери 50-100 nm, които заемат до 30 % клетъчна повърхност. При нормален кръвен поток най-големите протеинови молекули образуват бариерен слой върху повърхността на порите на ендотела и възпрепятстват движението на албумина през тях, като по този начин ограничават преминаването на кръвни клетки и протеини през ендотела. Други плазмени компоненти и вода могат свободно да достигнат базалната мембрана.
базална мембрана е един от най-важните компоненти на филтриращата мембрана на гломерула. При хората дебелината на базалната мембрана е 250–400 nm. Тази мембрана се състои от три слоя - централен и два периферни. Порите в базалната мембрана предотвратяват преминаването на молекули с диаметър по-голям от 6 nm.
И накрая, важна роля при определянето на размера на филтрираните вещества играе шлицови мембрани между краката подоцити. Тези епителни клетки са обърнати към лумена на бъбречната гломерулна капсула и имат процеси - „крака“, които са прикрепени към базалната мембрана. Базалната мембрана и прорезните мембрани между тези „крака“ ограничават филтрирането на вещества, чийто молекулен диаметър е по-голям от 6,4 nm (т.е. вещества, чийто молекулен радиус надвишава 3,2 nm, не преминават). Следователно инулинът свободно прониква в лумена на нефрона (молекулен радиус 1,48 nm, молекулно тегло около 5200), само 22% от яйчния албумин (молекулен радиус 2,85 nm, молекулно тегло 43500), 3% хемоглобин (молекулен радиус 3,25 nm, молекулен тегло 68 000 и по-малко от 1% серумен албумин (молекулен радиус 3,55 nm, молекулно тегло 69 000).
Преминаването на протеини през гломерулния филтър се предотвратява от отрицателно заредени молекули - полианиони, които са част от веществото на базалната мембрана, и сиалогликопротеини в лигавицата, разположена на повърхността на подоцитите и между техните "крака". Ограничението за филтриране на протеини, които имат отрицателен заряд, се дължи на размера на порите на гломерулния филтър и тяхната електроотрицателност. По този начин съставът на гломерулния филтрат зависи от свойствата на епителната бариера и базалната мембрана. Естествено, размерът и свойствата на порите на филтрационната бариера са променливи, следователно при нормални условия в ултрафилтрата се откриват само следи от протеинови фракции, характерни за кръвната плазма. Преминаването на достатъчно големи молекули през порите зависи не само от техния размер, но и от конфигурацията на молекулата, нейното пространствено съответствие с формата на порите.
7. Ммеханизъм за образуване на първична урина. Ефективно филтриращо налягане. Влияние на различни фактори върху филтрационните процеси. Количество и свойства на първичната урина. Гломерулна филтрация при деца.
Филтрирането е физически процес. Основният фактор, който определя филтрацията, е разликата в хидростатичното налягане от двете страни на филтъра (филтрационно налягане). В бъбреците е равно на:
P филтрация = P в гломерула - (P онкотична + P тъкан)
30 мм 70 мм (20 мм 20 мм)
В допълнение към налягането на филтриране, размерът на молекулата (молекулно тегло), разтворимостта в мазнини и електрическият заряд имат значение. Гломерулният филтър се състои от 20-40 капилярни бримки, заобиколени от вътрешния лист на капсулата на Bowman. Ендотелът на капиляра има фенестри (дупки). Подоцитите на капсулата на Bowman имат широки празнини между процесите. По този начин пропускливостта се определя от структурата на основната мембрана. Разстоянието между колагеновите нишки на тази мембрана е 3-7,5 nm.
Размерът на порите във филтриращата повърхност на капиляра и капсулата на Боуман позволява на вещества с молекулно тегло не повече от 55 000 (инулин) да преминават свободно през бъбречния филтър. По-големите молекули проникват трудно (Hb с маса 64 500 се филтрира в 3%, кръвните албумини (69 000) - в 1%). Въпреки това, според някои учени, почти всички албумини се филтрират в бъбреците и се реабсорбират в тубулите. Очевидно 80 000 е абсолютната граница на пропускливост през порите на капсулата и гломерула на нормален бъбрек.
Съставът на гломерулния филтрат се определя от размера на порите на гломерулната мембрана. В същото време скоростта на филтриране зависи от ефективното филтрационно налягане Pf. Поради високата хидравлична проводимост на капиляра в началото на капиляра се получава бързо образуване на филтрат и осмотичното налягане в него нараства също толкова бързо. Когато стане равно на хидростатична минус тъкан, ефективното филтрационно налягане става нула и филтрирането спира.
Скоростта на филтриране е количеството филтриране за единица време. При мъжете е 125 ml / min, при жените - 110 ml / min. На ден се филтрират около 180 литра. Това означава, че общият обем на плазмата (3 литра) се филтрира в бъбреците за 25 минути, а плазмата се изчиства от бъбреците 60 пъти на ден. Цялата извънклетъчна течност (14 L) преминава през бъбречния филтър 12 пъти на ден.
Скоростта на гломерулна филтрация (GFR) се поддържа почти на постоянно ниво поради миогенните реакции на гладките мускули на аферентните и еферентните съдове, което осигурява постоянството на ефективното филтрационно налягане. Следователно филтрационната функция (FF) или частта от бъбречния плазмен поток, която преминава във филтрата, също е постоянна. При хората той е 0,2 (FF = GFR/PPT). През нощта GFR е с 25% по-нисък. При емоционална възбуда PPT пада, а FF се увеличава поради стесняване на еферентните съдове. GFR се определя от клирънса на инулин.
8. Юкстагломеруларен апарат, неговата роля. Плътно петно в дисталните тубули на бъбреците, неговата роля.
съставът на юкстагломеруларния апарат включва следния компонент - специализирани епителни клетки, които основно обграждат аферентната аферентна артериола и тези клетки вътре съдържат секреторни гранули с ензима ренин. Вторият компонент на устройството е плътно петно (maculadensa),който лежи в началната част на дисталната част на извития тубул. Този тубул води до бъбречното телце. Това включва и клетките на червата между еферентните и аферентните артериоли - клетки на периваскуларния полюс на гломерула. Това са екстрагломерулни мезангиални клетки.
Този апарат реагира на промени в системното кръвно налягане, локално гломерулно налягане, на повишаване на концентрацията на натриев хлорид в дисталните тубули. Тази промяна се възприема като плътно петно.
Юкстагломеруларният апарат реагира на стимулация на симпатиковата нервна система.
С всички горепосочени ефекти започва повишено освобождаване на ренин, който директно навлиза в кръвния поток.
Ренин - Ангиотензиноген (плазмен протеин) - Ангиотензин 1 - Ангиотензин 2(под действието на ангиотензин-конвертиращия ензим, главно в белите дробове). Ангиотензин 2 е физиологично активно вещество, което работи в три направления:
1. Засяга надбъбречните жлези, които стимулират алдостерона
2. Върху мозъка (хипоталамуса), където стимулира производството на ADH и стимулира центъра на жаждата
3. Има пряко въздействие върху кръвоносните съдове на мускулите – стесняване
При бъбречно заболяване кръвното налягане се повишава. Налягането се повишава и при анатомично стесняване на бъбречната артерия. Това води до персистираща хипертония. Ефектът на ангиотензин 2 върху надбъбречните жлези води до факта, че алдостеронът причинява задържане на натрий в организма, т.к. той в епитела на бъбречните тубули засилва работата на натриево-калиевата помпа. Той осигурява енергийната функция на тази помпа. Алдостеронът насърчава реабсорбцията на натрий. Той ще насърчи отделянето на калий. Водата идва с натрий. Задържането на вода възниква поради освобождава се антидиуретичен хормон. Ако нямаме алдостерон, тогава започва загуба на натрий и задържане на калий. Екскрецията на натрий в бъбреците се влияе от предсърдно натрият е уретичен пептид.Този фактор насърчава вазодилатацията, процесите на филтрация се засилват и се развива диуреза и натриуреза.
Крайно действие- намаляване на плазмения обем, намаляване на периферното съдово съпротивление, намаляване на средното артериално налягане и минутния кръвен обем.
Екскрецията на натрий от бъбреците се влияе от простагландини и кинини. Простагландин Е2 увеличава отделянето на натрий и вода от бъбреците. Брадикининът като вазодилататор действа по подобен начин. Възбуждането на симпатиковата система повишава реабсорбцията на натрий и намалява екскрецията му с урината. Този ефект е свързан с вазоконстрикция и намаляване на скоростта на гломерулна филтрация и с директен ефект върху абсорбцията на натрий в тубулите. Симпатиковата система активира ренин - ангиотензини - алдостерон.
INБъбреците произвеждат няколко биологично активни вещества, които позволяват да се считат за ендокринен орган. Гранулираните клетки на юкстагломеруларния апарат се секретират в кръвта ренин с намаляване на кръвното налягане в бъбреците, намаляване на съдържанието на натрий в тялото, когато човек се движи от хоризонтално във вертикално положение. Нивото на освобождаване на ренин от клетките в кръвта също се променя в зависимост от концентрацията на Na + и С1 - в областта на плътното петно на дисталните тубули, осигурявайки регулирането на електролитния и гломерулно-тубулния баланс. Ренинът се синтезира в гранулираните клетки на юкстагломеруларния апарат и е протеолитичен ензим. В кръвната плазма той се разцепва от ангиотензиногена, който е главно в α2-глобулиновата фракция, физиологично неактивен пептид, състоящ се от 10 аминокиселини, ангиотензин I. В кръвната плазма, под въздействието на ангиотензин-конвертиращия ензим, се разцепват 2 аминокиселини от ангиотензин I и той се превръща в активно вазоконстрикторно вещество ангиотензин II. Повишава кръвното налягане поради вазоконстрикция, повишава секрецията на алдостерон, повишава жаждата и регулира реабсорбцията на натрий в дисталните тубули и събирателните канали. Всички тези ефекти допринасят за нормализиране на кръвния обем и кръвното налягане.
Активаторът на плазминогена се синтезира в бъбреците урокиназа. Бъбреците се образуват в медулата простагландини. Те участват по-специално в регулирането на бъбречния и общия кръвен поток, повишават екскрецията на натрий в урината и намаляват чувствителността на тубулните клетки към ADH. Бъбречните клетки извличат образувания в черния дроб прохормон - витамин D 3 - от кръвната плазма и го превръщат във физиологично активни хормонално активни форми на витамин D 3 . Този стероид стимулира образуването на калций-свързващ протеин в червата, насърчава освобождаването на калций от костите и регулира неговата реабсорбция в бъбречните тубули. Бъбрекът е мястото на производство еритропоетин, стимулиране на еритропоезата в костния мозък. Произвежда се в бъбреците брадикинин, като силен вазодилататор.
9. физикОлЛогическата роля на тубулите (тубуларен апарат) на нефрона. Реабсорбция в проксималния тубул (активен и пасивен транспорт). реабсорбция на глюкоза. тубулна реабсорбция при деца.
Началният етап на уриниране, водещ до филтриране на всички нискомолекулни компоненти на кръвната плазма, неизбежно трябва да се комбинира с наличието на системи в бъбреците, които реабсорбират всички ценни за организма вещества. При нормални условия в човешкия бъбрек се образуват до 180 литра филтрат на ден и се отделят 1,0-1,5 литра урина, останалата част от течността се абсорбира в тубулите. Ролята на клетките от различни сегменти на нефрона в реабсорбцията не е еднаква. Експериментите, проведени върху животни с извличане на течност от различни части на нефрона с микропипета, позволиха да се изяснят характеристиките на реабсорбцията на различни вещества в различни части на бъбречните тубули (фиг. 12.6). В проксималния сегмент на нефрона почти напълно се реабсорбират аминокиселини, глюкоза, витамини, протеини, микроелементи, значително количество Na +, CI -, HCO3 йони. В следващите случаи на нефрона се абсорбират предимно електролити и вода.
Реабсорбцията на натрий и хлор е най-значимият процес по отношение на обем и разход на енергия. В проксималния тубул, в резултат на реабсорбцията на повечето от филтрираните вещества и вода, обемът на първичната урина намалява и около 1/3 от течността, филтрирана в гломерулите, навлиза в началния участък на нефроновия контур. общото количество натрий, което навлиза в нефрона по време на филтриране, до 25% се абсорбира в нефроновия контур, в дисталния извит тубул - около 9 %, и по-малко от 1 % реабсорбира се в събирателните канали или се екскретира в урината.
Реабсорбцията в дисталния сегмент се характеризира с факта, че клетките носят по-малко количество йони, отколкото в проксималния тубул, но срещу по-голям концентрационен градиент. Този сегмент на нефрона и събирателните канали играят решаваща роля в регулирането на обема на отделената урина и концентрацията на осмотично активни вещества в нея (осмотична концентрация 1). В крайната урина концентрацията на натрий може да намалее до 1 mmol/l в сравнение със 140 mmol/l в кръвната плазма. В дисталния тубул калият не само се реабсорбира, но и се секретира, когато е в излишък в тялото.
За да се характеризира абсорбцията на различни вещества в бъбречните тубули, идеята за прага на екскреция е от съществено значение. Непраговите вещества се освобождават във всяка концентрация в кръвната плазма (и съответно в ултрафилтрата). Такива вещества са инулин, манитол. Прагът за отделяне на почти всички физиологично важни, ценни за организма вещества е различен. И така, освобождаването на глюкоза в урината (глюкозурия) възниква, когато концентрацията му в гломерулния филтрат (и в кръвната плазма) надвишава 10 mmol / l. Физиологичният смисъл на това явление ще бъде разкрит в описанието на механизма на реабсорбция.
филтрируеми глюкоза почти напълно се реабсорбира от клетките на проксималния тубул и обикновено малко количество от него се екскретира с урината на ден (не повече от 130 mg). Процесът на реабсорбция на глюкозата се осъществява срещу висок концентрационен градиент и е вторично активен. В апикалната (луминална) мембрана на клетката глюкозата се комбинира с носителя, който също трябва да прикрепи Na +, след което комплексът се транспортира през апикалната мембрана, т.е. глюкозата и Na + навлизат в цитоплазмата. Апикалната мембрана е силно селективна и еднопосочна пропусклива и не позволява на глюкозата или Na + обратно от клетката в лумена на тубула. Тези вещества се придвижват към основата на клетката по концентрационен градиент. Прехвърлянето на глюкоза от клетката към кръвта през базалната плазмена мембрана има характер на улеснена дифузия и Na +, както беше отбелязано по-горе, се отстранява от натриевата помпа, разположена в тази мембрана.
10. Реабсорбция в тънкия сегмент на бримката на Хенле (концентрация на урината). Концепцията за противоточно-въртяща се система.
Течността, идваща от проксималния тубул, навлиза в бъбречната зона в тънката низходяща част на бримката на нефрона, в чиято интерстициална тъкан концентрацията на осмотично активни вещества е по-висока, отколкото в кортикалната субстанция на бъбрека. Това увеличение на осмолната концентрация във външната зона на медулата се дължи на активността на дебелата възходяща бримка на нефрона. Стената му е водонепропусклива и клетките транспортират Cl - , Na + в интерстициалната тъкан. Стената на низходящата част на примката е водопропусклива. Водата се абсорбира от лумена на тубула в околната интерстициална тъкан по осмотичен градиент, докато осмотично активните вещества остават в лумена на тубула. Концентрацията на осмотично активни вещества в течността, идваща от възходящата част на бримката до началните участъци на отдалечената извита тубула, вече е около 200 mosmol / kg H 2 O, т.е. тя е по-ниска, отколкото в ултрафилтрата. Навлизането на C1- и Na + в интерстициалната тъкан на медулата повишава концентрацията на осмотично активни вещества (осмолна концентрация) на междуклетъчната течност в тази зона на бъбрека. Осмолната концентрация на течността в лумена на низходящата бримка също се увеличава със същото количество. Това се дължи на факта, че водата преминава през пропускливата стена на низходящата част на бримката на нефрона в интерстициалната тъкан по осмотичния градиент, докато осмотично активните вещества остават в лумена на този тубул.
Колкото по-далече от кортикалната субстанция до оригиналната бъбречна папила е течността в низходящия край на примката, толкова по-висока е нейната осмолална концентрация. Така във всеки съседен участък на низходящата част на бримката има само леко повишаване на осмотичното налягане, но по протежение на бъбречната медула осмолната концентрация на течност в лумена на тубула и в интерстициалната тъкан постепенно нараства от 300 до 1450 mosmol/kg H2O.
В горната част на бъбречната медула осмолната концентрация на течността в бримката на нефрона се увеличава няколко пъти и нейният обем намалява. С по-нататъшното движение на течността по възходящата част на нефроновата верига, особено в дебелата възходяща част на веригата, реабсорбцията на C1- и Na + продължава, докато водата остава в лумена на тубула.
В началото на 50-те години на миналия век е обоснована хипотезата, според която образуването на осмотично концентрирана урина се дължи на активността на въртенето на системата за умножаване на о-срещутока в бъбреците.
Принципът на противоточен обмен е доста разпространен в природата и се използва в техниката. Нека разгледаме механизма на работа на такава система, използвайки примера на кръвоносните съдове в крайниците на арктически животни. За да се избегнат големи загуби на топлина, кръвта в успоредните артерии и вени на крайниците тече по такъв начин, че топлата артериална кръв затопля охладената венозна кръв, движеща се към сърцето (фиг. 12.8, А). Нискотемпературната артериална кръв се влива в стъпалото, което рязко намалява топлообмена. Тук такава система функционира само като противотоков обменник; в бъбреците обаче има мултиплициращ ефект, т.е. увеличаване на ефекта,
постигнати във всеки един от отделните сегменти на системата. За по-добро разбиране на работата му, помислете за система, състояща се от три успоредни тръби (фиг. 12.8, B). Тръби I и II са дъгообразно свързани в единия край. Стената, обща за двете тръби, има способността да пренася йони, но не пропуска вода. Когато разтвор с концентрация 300 mosmol / l се излива в такава система през вход I (фиг. 12.8, B, a) и той не тече, след известно време, в резултат на транспортирането на йони в тръбата I, разтворът ще стане хипотоничен, а в тръба II - хипертоничен. В случай, че течността тече непрекъснато през тръбите, започва концентрацията на осмотично активни вещества (фиг. 12.8, B, b). Разликата в техните концентрации на всяко ниво на тръбата поради единичен ефект на йонен транспорт не надвишава 200 mmol/l, но по дължината на тръбата единичните ефекти се умножават и системата започва да работи като противоточен умножител . Тъй като в процеса на движение от течността се извличат не само йони, но и известно количество вода, концентрацията на разтвора нараства все повече и повече, когато се приближава до извивката на цикъла. За разлика от тръби I и II, в тръба III пропускливостта на стените за вода се регулира: когато стената стане пропусклива, тя започва да пропуска вода, обемът на течността в нея намалява. В този случай водата тече към по-висока осмотична концентрация в течността близо до тръбата, докато солите остават вътре в тръбата. В резултат на това концентрацията на йони в тръба III се увеличава и обемът на съдържащата се в нея течност намалява. Концентрацията на веществата в него ще зависи от редица условия, включително работата на системата за противоточен умножител на тръби I и II. Както ще стане ясно от следващото изложение, работата на бъбречните тубули в процеса на осмотично концентриране на урината е подобна на описания модел.
В зависимост от състоянието на водния баланс на организма, бъбреците отделят хипотонична (осмотично разреждане) или, обратно, осмотично концентрирана (осмотична концентрация) урина. В процеса на осмотично концентриране на урината в бъбреците участват всички отдели на тубулите, съдовете на медулата, интерстициалната тъкан, които функционират като ротационно-противоточна умножителна система. От 100 ml филтрат, образуван в гломерулите, около 60-70 ml (2/3) се реабсорбират към края на проксималния сегмент. Концентрацията на осмотично активни вещества в течността, останала в тубулите, е същата като в ултрафилтрата на кръвната плазма, въпреки че съставът на течността се различава от състава на ултрафилтрата поради реабсорбцията на редица вещества заедно с водата в проксимален тубул (фиг. 12.9). След това тубулната течност преминава от бъбречната кора към медулата, движейки се по протежение на нефронния контур до върха на медулата (където тубулът се огъва на 180 °), преминава във възходящата част на бримката и се движи в посока от медулата към кортикалното вещество на бъбрека.
11. Реабсорбция в дисталните тубули на бъбреците (по избор). Хормонален механизъм на регулиране на реабсорбцията на натрий (ренин - ангиотензин - алдостерон).
В началните участъци на дисталния извит тубул, както с водна диуреза, така и с антидиуреза, винаги навлиза хипотонична течност, концентрацията на осмотично активни вещества, в която е по-малка от 200 mosmol / kg H 2 O.
С намаляване на уринирането (антидиуреза), причинено от инжектиране на ADH или секреция на ADH от неврохипофизата при наличие на воден дефицит в тялото, пропускливостта на стената на крайните части на дисталния сегмент (свързващ тубул) и събирателните канали за увеличаване на водата. От хипотоничната течност, разположена в свързващия тубул и събирателния канал на бъбречната кора, водата се реабсорбира по протежение на осмотичния градиент, осмолната концентрация на течността в този участък се увеличава до 300 mosmol / kg H 2 O, т.е. става изомотична кръв в системното кръвообращение и кората на междуклетъчната течност на бъбрека. Концентрирането на урината продължава в събирателните канали; те преминават успоредно на тубулите на нефронната бримка през бъбречната медула. Както беше отбелязано по-горе, осмолната концентрация на течността постепенно се увеличава в бъбречната медула и водата се реабсорбира от урината в събирателните канали; концентрацията на осмотично активни вещества в течността на лумена на тубула е изравнена с тази в интерстициалната течност в горната част на медулата. В условията на воден дефицит в организма се увеличава секрецията на ADH, което повишава пропускливостта на стените на крайните части на дисталния сегмент и събирателните канали за вода.
За разлика от външната зона на бъбречната медула, където повишаването на осмоларната концентрация се основава главно на транспорта на Na + и C1-, във вътрешната медула на бъбрека това увеличение се дължи на участието на редица вещества, сред които първостепенно значение има уреята – за нея стените на проксималния тубул са пропускливи. Проксималния тубул реабсорбира до 50 % филтрирана урея, но в началото на дисталния тубул количеството урея е малко по-голямо от количеството урея, което идва с филтрата. Оказа се, че има система за интраренална циркулация на урея, която участва в осмотичната концентрация на урината. При антидиуреза ADH повишава пропускливостта на събирателните канали на бъбречната медула не само за вода, но и за урея. В лумена на събирателните канали, поради реабсорбцията на вода, концентрацията на урея се увеличава. Когато пропускливостта на тубулната стена за урея се увеличи, тя дифундира в бъбречната медула. Уреята прониква в лумена на директния съд и тънкия участък на бримката на нефрона. Издигайки се към кортикалната субстанция на бъбрека по протежение на директния съд, уреята непрекъснато участва в противоточен обмен, дифундира в низходящата част на директния съд и низходящата част на нефроновия контур. Постоянното навлизане във вътрешната медула на урея, C1 - и Na +, реабсорбирани от клетките на тънката възходяща нефронова бримка и събирателните канали, задържането на тези вещества поради активността на противоточната система на директните съдове и нефронните бримки осигуряват повишаване на концентрацията на осмотично активни вещества в екстрацелуларната течност във вътрешната медула на бъбреците. След повишаване на осмолната концентрация на интерстициалната течност около събирателния канал се увеличава реабсорбцията на вода от него и се повишава ефективността на осморегулаторната функция на бъбрека. Тези данни за промяната на пропускливостта на тубулната стена за урея позволяват да се разбере защо клирънсът на урея намалява с намаляване на уринирането.
Директните съдове на бъбречната медула, подобно на тубулите на бримката на нефрона, образуват противоточна система. Благодарение на това разположение на директните съдове се осигурява ефективно кръвоснабдяване на медулата на бъбрека, но осмотично активните вещества не се измиват от кръвта, тъй като същите промени в неговата осмотична концентрация се наблюдават, когато кръвта преминава през директни съдове, както в тънкия низходящ участък на бримката на нефрона. Когато кръвта се движи към горната част на медулата, концентрацията на осмотично активни вещества в нея постепенно се увеличава и по време на обратното движение на кръвта към кортикалното вещество, солите и други вещества, дифундиращи през съдовата стена, преминават в интерстициалната тъкан. По този начин се поддържа концентрационният градиент на осмотично активните вещества вътре в бъбрека и директните съдове функционират като противоточна система. Скоростта на движение на кръвта през директните съдове определя количеството соли и урея, отстранени от медулата, и изтичането на реабсорбирана вода.
В случай на водна диуреза, бъбречната функция се различава от описаната по-горе картина. Проксималната реабсорбция не се променя, същото количество течност навлиза в дисталния сегмент на нефрона, както при антидиурезата. Осмотичността на медулата на бъбрека по време на водна диуреза е три пъти по-малка, отколкото при максимума на антидиурезата, а осмотичната концентрация на течността, навлизаща в дисталния сегмент на нефрона, е същата - приблизително 200 mosmol / kg H 2 O. С водна диуреза, стената на крайните участъци на бъбречните тубули остава пропусклива и клетките продължават да реабсорбират Na+ от изтичащата урина. В резултат на това се освобождава хипотонична урина, концентрацията на осмотично активни вещества, в която може да намалее до 50 mosmol / kg H 2 O. Пропускливостта на тубулите за урея е ниска, така че уреята се екскретира в урината, без да се натрупва в бъбреците медула.
По този начин активността на нефронната бримка, крайните части на дисталния сегмент и събирателните канали осигурява способността на бъбреците да произвеждат големи количества разредена (хипотонична) урина - до 900 ml / h, а при воден дефицит да отделят само 10-12 ml / h урина, в 4,5 пъти по-осмотично концентрирана от кръвта. Способността на бъбреците за осмотично концентриране на урината е изключително развита при някои пустинни гризачи, което им позволява да живеят без вода за дълго време.
12. Факултативна реабсорбция на вода в събирателните канали. Хормонален механизъм на регулиране на реабсорбцията на вода (вазопресин). Аквапорини, тяхната роля.
В проксималния нефрон реабсорбцията на натрий, калий, хлор и други вещества се осъществява през мембраната на стената на тубула, която е силно пропусклива за вода. За разлика от това, в дебелата възходяща нефронна бримка, дисталните извити тубули и събирателните канали, реабсорбцията на йони и вода се извършва през стената на тубула, която е по-малко пропусклива за вода; пропускливостта на мембраната за вода в определени части на нефрона и събирателните канали може да се регулира, като стойността на пропускливостта варира в зависимост от функционалното състояние на организма (факултативна реабсорбция). Под въздействието на импулси, идващи през еферентните нерви, и под действието на биологично активни вещества, в проксималния нефрон се регулира реабсорбцията на натрий и хлор. Това е особено изразено в случай на увеличаване на обема на кръвта и извънклетъчната течност, когато намаляването на реабсорбцията в проксималния тубул допринася за увеличаване на екскрецията на йони и вода и по този начин за възстановяване на водно-солевата система. баланс. В проксималния тубул изоосмията винаги се запазва. Стената на тубула е пропусклива за вода и обемът на реабсорбираната вода се определя от количеството реабсорбирани осмотично активни вещества, зад които водата се движи по осмотичния градиент. В крайните части на дисталния сегмент на нефрона и събирателните канали пропускливостта на стената на тубула за вода се регулира от вазопресин.
Факултативната реабсорбция на вода зависи от осмотичната пропускливост на тубулната стена, величината на осмотичния градиент и скоростта на движение на течността през тубула.
За да се характеризира абсорбцията на различни вещества в бъбречните тубули, идеята за прага на екскреция е от съществено значение.
Една от характеристиките на работата на бъбреците е способността им да променят в широк диапазон интензивност на транспорта на различни вещества: вода, електролити и неелектролити. Това е задължително условие, за да може бъбрекът да изпълни основната си цел - стабилизирането на основните физични и химични показатели на течностите от вътрешната среда. Широк диапазон от промени в скоростта на реабсорбция на всяко от веществата, необходими на тялото, филтрирани в лумена на тубула, изисква наличието на подходящи механизми за регулиране на клетъчните функции. Действието на хормоните и медиаторите, които влияят на транспорта на йони и вода, се определя от промени във функциите на йонни или водни канали, носители и йонни помпи. Има няколко варианта на биохимични механизми, чрез които хормоните и медиаторите регулират транспорта на вещества от нефроновата клетка. В единия случай геномът се активира и синтезът на специфични протеини, отговорни за осъществяването на хормоналния ефект, се засилва, а във втория случай промените в пропускливостта и работата на помпата настъпват без прякото участие на генома.
Сравнението на характеристиките на действието на алдостерон и вазопресин ни позволява да разкрием същността на двата варианта на регулаторни влияния. Алдостеронът повишава реабсорбцията на Na+ в
клетки на бъбречните тубули. От извънклетъчната течност алдостеронът прониква през базалната плазмена мембрана в цитоплазмата на клетката, свързва се с рецептора и полученият комплекс навлиза в ядрото (фиг. 12.11). В ядрото се стимулира ДНК-зависимият синтез на тРНК и се активира образуването на протеини, необходими за увеличаване на транспорта на Na+. Алдостеронът стимулира синтеза на компоненти на натриева помпа (Na +, K + -ATPase), ензими от цикъла на трикарбоксилната киселина (Krebs) и натриеви канали, през които Na + навлиза в клетката през апикалната мембрана от лумена на тубула. При нормални физиологични условия един от факторите, ограничаващи реабсорбцията на Na+, е пропускливостта на Na+ на апикалната плазмена мембрана. Увеличаването на броя на натриевите канали или времето на тяхното отворено състояние увеличава навлизането на Na в клетката, увеличава съдържанието на Na + в нейната цитоплазма и стимулира активния трансфер на Na + и клетъчното дишане.
Увеличаването на секрецията на К+ под влияние на алдостерона се дължи на повишаване на калиевата пропускливост на апикалната мембрана и навлизането на К от клетката в лумена на тубула. Повишеният синтез на Na +, K + -АТФаза под действието на алдостерона осигурява засилено навлизане на K + в клетката от извънклетъчната течност и благоприятства секрецията на K +.
Нека разгледаме друг вариант на механизма на клетъчното действие на хормоните, използвайки примера на ADH (вазопресин). Той взаимодейства от извънклетъчната течност с V2 рецептора, локализиран в базалната плазмена мембрана на клетките на крайните части на дисталния сегмент и събирателните канали. С участието на G-протеини се активира ензимът аденилатциклаза и от АТФ се образува 3,5"-АМР (cAMP), който стимулира протеин киназа А и включването на водни канали (аквапорини) в апикалната мембрана. Това води до увеличаване на водопропускливостта. Впоследствие сАМР се разрушава от фосфодиестераза и се превръща в 3"5"-АМР.
13. Осморегулаторни рефлекси. Осморецептори, тяхната локализация, механизъм на действие, значение.
Бъбрекът служи като изпълнителен орган във верига от различни рефлекси, които осигуряват постоянството на състава и обема на течностите на вътрешната среда. Информацията за състоянието на вътрешната среда постъпва в централната нервна система, възниква интегриране на сигнали и се осигурява регулиране на дейността на бъбреците с участието на еферентни нерви или ендокринни жлези, чиито хормони регулират процеса на уриниране. Работата на бъбреците, както и на други органи, е обект не само на безусловен рефлекторен контрол, но и се регулира от мозъчната кора, т.е. образуването на урина може да се промени по условен рефлекторен начин. Анурията, която се проявява с болково дразнене, може да се възпроизведе по условен рефлекторен начин. Механизмът на болковата анурия се основава на дразнене на хипоталамичните центрове, които стимулират секрецията на вазопресин от неврохипофизата. Заедно с това се увеличава активността на симпатиковата част на автономната нервна система и секрецията на катехоламини от надбъбречните жлези, което води до рязко намаляване на уринирането поради както намаляване на гломерулната филтрация, така и увеличаване на реабсорбцията на тубулна вода.
Не само намаляването, но и увеличаването на диурезата може да бъде причинено от условен рефлекс. Многократното въвеждане на вода в тялото на кучето в комбинация с действието на условен стимул води до образуването на условен рефлекс, придружен от увеличаване на уринирането. Механизмът на условнорефлекторната полиурия в този случай се основава на факта, че импулсите се изпращат от кората на главния мозък към хипоталамуса и секрецията на ADH намалява. Импулсите, идващи през еферентните нерви на бъбрека, регулират хемодинамиката и функционирането на юкстагломеруларния апарат на бъбрека, имат пряк ефект върху реабсорбцията и секрецията на редица неелектролити и електролити в тубулите. Импулсите, идващи по адренергичните влакна, стимулират транспорта на натрий, а по холинергичните влакна активират реабсорбцията на глюкозата и секрецията на органични киселини. Механизмът на промяна в уринирането с участието на адренергичните нерви се дължи на активирането на аденилатциклазата и образуването на сАМР в клетките на тубулите. Чувствителната към катехоламин аденилатциклаза присъства в базолатералните мембрани на клетките на дисталните извити тубули и началните участъци на събирателните канали. Аферентните нерви на бъбреците играят важна роля като информационна връзка в системата за йонна регулация и осигуряват изпълнението на рено-бъбречните рефлекси.
14. Секреторни процеси в бъбреците.
Бъбреците участват в образуването (синтеза) на определени вещества, които впоследствие отделят. Бъбреците изпълняват секреторна функция. Те имат способността да отделят органични киселини и основи, К+ и Н+ йони. Установено е участието на бъбреците не само в минералния, но и в липидния, протеиновия и въглехидратния метаболизъм.
По този начин бъбреците, регулирайки количеството осмотично налягане в тялото, постоянството на реакцията на кръвта, изпълнявайки синтетични, секреторни и екскреторни функции, участват активно в поддържането на постоянството на състава на вътрешната среда на тяло (хомеостаза).
Луменът на тубулите съдържа натриев бикарбонат. В клетките на бъбречните тубули е ензимът карбоанхидраза, под влиянието на който се образува въглеродна киселина от въглероден диоксид и вода.
Въглеродната киселина се дисоциира на водороден йон и HCO3-анион. Йонът Н+ се секретира от клетката в лумена на тубула и измества натрия от бикарбоната, превръщайки го във въглена киселина и след това в Н2О и СО2. Вътре в клетката HCO3- взаимодейства с Na+, реабсорбиран от филтрата. CO2, който лесно дифундира през мембраните по концентрационния градиент, навлиза в клетката и заедно с CO2, образуван в резултат на клетъчния метаболизъм, реагира, за да образува въглена киселина.
Секретираните водородни йони в лумена на тубула също се свързват с двузаместения фосфат (Na2HPO4), като изместват натрия от него и го превръщат в заместен - NaH2PO4.
В резултат на дезаминиране на аминокиселини в бъбреците се образува амоняк, който се освобождава в лумена на тубула. Водородните йони се свързват в лумена на тубула с амоняка и образуват амониевия йон NH4+. Така се детоксикира амонякът.
Секрецията на Н+ йона в замяна на Na+ йона води до възстановяване на резерва от бази в кръвната плазма и освобождаване на излишните водородни йони.
При интензивна мускулна работа, ядене на месо урината става кисела, при консумация на растителна храна - алкална.
15. Значението на бъбреците за поддържане на киселинно-алкалния баланс в организма, особено в детска възраст.
Бъбреците участват в поддържането на постоянна концентрация на H + в кръвта, отделяйки киселинни метаболитни продукти. Активната реакция на урината при хора и животни може да се промени много драматично в зависимост от състоянието на киселинно-алкалното състояние на тялото. Концентрацията на H + при ацидоза и алкалоза се различава почти 1000 пъти, при ацидоза рН може да намалее до 4,5, при алкалоза може да достигне 8,0. Това допринася за участието на бъбреците в стабилизирането на рН на кръвната плазма на ниво 7,36. Механизмът на подкисляване на урината се основава на секрецията на Н + тубулни клетки (фиг. 12.10). В апикалната плазмена мембрана и цитоплазмата на клетките на различни части на нефрона има ензимът карбоанхидраза (CA), който катализира реакцията на хидратация на CO 2: CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ H + + HCO3 -.
Секрецията на H + създава условия за реабсорбция заедно с бикарбонат на равно количество Na +. Заедно с натриево-калиевата помпа и електрогенната натриева помпа, която причинява прехвърлянето на Na + от C1, реабсорбцията на Na + с бикарбонат играе важна роля в поддържането на натриевия баланс. Бикарбонатът, филтриран от кръвната плазма, се свързва със секретирания от клетката Н + и се превръща в СО 2 в лумена на тубула. Образуването на Н + става както следва. Вътре в клетката, поради хидратацията на CO 2, се образува H 2 CO 3 и се дисоциира на H + и HCO 3 -. В лумена на тубула Н + се свързва не само с НСО 3 -, но и със съединения като двузаместен фосфат (Na 2 HPO4) и някои други, което води до повишена екскреция на титруеми киселини (ТА -) в урината. Това допринася за освобождаването на киселини и възстановяването на резерва от основи в кръвната плазма. Накрая, секретираният Н + може да се свърже в лумена на тубула с NH3, който се образува в клетката по време на дезаминирането на глутамин и редица аминокиселини и дифундира през мембраната в лумена на тубула, в който амониевият йон образува се: NH 3 + H + → NH 4 + Този процес допринася за запазването на Na + и K + в тялото, които се реабсорбират в тубулите. Така общата екскреция на киселини от бъбреците (U H + .V) се състои от три компонента - титруеми киселини (U ta ∙V), амоний (U NH 4 ∙V) и бикарбонат:
U H+∙ V= VTA∙ V+ U NH 4 ∙ V─ V - HCO 3 ∙ V
При ядене на месо се образуват повече киселини и урината става кисела, а при ядене на растителни храни рН се измества към алкалната страна. При интензивна физическа работа значително количество млечна и фосфорна киселина навлиза в кръвта от мускулите, а бъбреците увеличават отделянето на "кисели" продукти с урината.
Киселинноотделящата функция на бъбреците до голяма степен зависи от киселинно-алкалното състояние на организма. И така, при хиповентилация на белите дробове CO 2 се задържа и рН на кръвта намалява - развива се респираторна ацидоза, при хипервентилация напрежението на CO 2 в кръвта намалява, рН на кръвта се повишава - възниква състояние на респираторна алкалоза . Съдържанието на ацетооцетна и β-хидроксимаслена киселина може да се увеличи при нелекуван захарен диабет. В този случай концентрацията на бикарбонат в кръвта рязко намалява, развива се състояние на метаболитна ацидоза. Повръщането, придружено от загуба на солна киселина, води до повишаване на концентрацията на бикарбонат в кръвта и метаболитна алкалоза. Ако балансът на H + е нарушен поради първични промени в напрежението на CO 2, се развива респираторна алкалоза или ацидоза, когато концентрацията на HCO 3 - се промени, възниква метаболитна алкалоза или ацидоза. Наред с бъбреците в нормализирането на киселинно-алкалното състояние участват и белите дробове. При респираторна ацидоза, екскрецията на H + и реабсорбцията на HCO 3 - се увеличават, с респираторна алкалоза, освобождаването на H + и реабсорбцията на HCΟ 3 - намаляват.
Метаболитната ацидоза се компенсира от хипервентилация на белите дробове. В крайна сметка бъбреците стабилизират концентрацията на бикарбонат в кръвната плазма на ниво 26-28 mmol / l, а рН - на ниво 7,36.
16. Урина, нейният състав, количество. Регулиране на отделянето на урина. Напикаване при деца.
Диурезата е количеството урина, което човек произвежда за определен период от време. Тази стойност при здрав човек варира в широки граници в зависимост от състоянието на водния метаболизъм. При нормални водни условия на ден се отделя 1-1,5 литра урина. Концентрацията на осмотично активни вещества в урината зависи от състоянието на водния метаболизъм и е 50-1450 mosmol / kg H2O, уринирането достига 15-20 ml / min. При условия на висока температура на околната среда, поради повишено изпотяване, количеството отделена урина намалява. През нощта, по време на сън, диурезата е по-малка, отколкото през деня.
Състав и свойства на урината. Повечето от веществата, открити в кръвната плазма, както и някои съединения, синтезирани в бъбреците, могат да се екскретират с урината. Чрез урината се отделят електролити, чието количество зависи от хранителния прием, а концентрацията в урината зависи от нивото на уриниране. Ежедневната екскреция на натрий е 170-260 mmol, калий - 50-80, хлор - 170-260, калций - 5, магнезий - 4, сулфат - 25 mmol.
Бъбреците служат като основен орган за отделяне на крайните продукти от азотния метаболизъм. При хората разграждането на протеините произвежда урея, компонент до 90 % азот в урината; дневната му екскреция достига 25-35 г. 0,4-1,2 g амонячен азот се екскретира в урината, 0,7 g пикочна киселина (при прием на храна, богата на пурини, екскрецията се увеличава до 2-3 g). Креатинът, който се образува в мускулите от фосфокреатин, се превръща в креагинин; отделя се около 1,5 g на ден. В малко количество някои производни на продуктите на разпадане на протеини в червата влизат в урината - индол, скатол, фенол, които се неутрализират главно в черния дроб, където се образуват сдвоени съединения със сярна киселина - индоксил сярна, скатоксил сярна и др. киселини. Протеините в нормалната урина се откриват в много малко количество (дневната екскреция не надвишава 125 mg). Лека протеинурия се наблюдава при здрави хора след тежко физическо натоварване и изчезва след почивка.
Глюкоза в урината при нормални условия не се открива. При прекомерна консумация на захар, когато концентрацията на глюкоза в кръвната плазма надвишава 10 mmol / l, с хипергликемия от различен произход се наблюдава глюкозурия - отделяне на глюкоза с урината.
Цветът на урината зависи от количеството диуреза и нивото на отделяне на пигменти. Цветът се променя от светложълт до оранжев. Пигментите се образуват от жлъчния билирубин в червата, където билирубинът се превръща в уробилин и урохром, които се абсорбират частично в червата и след това се екскретират от бъбреците. Част от пигментите в урината са продуктите на разпадане на хемоглобина, окислен в бъбреците.
С урината се отделят различни биологично активни вещества и продукти от тяхната трансформация, по които до известна степен може да се съди за функцията на някои ендокринни жлези. В урината са открити производни на хормоните на надбъбречната кора, естрогени, ADH, витамини (аскорбинова киселина, тиамин), ензими (амилаза, липаза, трансаминаза и др.). При патологията в урината се откриват вещества, които обикновено не се откриват в нея - ацетон, жлъчни киселини, хемоглобин и др.
Начини за отделяне на метаболитни продукти
В резултат на метаболизма се образуват по-прости крайни продукти: вода, въглероден диоксид, урея, пикочна киселина и др. Те, както и излишните минерални соли, се отстраняват от тялото. Въглеродният диоксид и малко вода (около 400 ml на ден) под формата на пара се отделят през белите дробове. Основното количество вода (около 2 литра) с разтворени в нея урея, натриев хлорид и други неорганични соли се отделя през бъбреците и в по-малка степен през потните жлези на кожата. До известна степен черният дроб изпълнява и функцията на отделяне. Соли на тежки метали (мед, олово), които случайно са попаднали в червата с храна и са силни отрови, също се абсорбират от червата в кръвта и навлизат в черния дроб. Тук те се неутрализират - свързват се с органични вещества, като същевременно губят токсичност и способност да се абсорбират в кръвта - и се отделят с жлъчката през червата. По този начин, благодарение на дейността на бъбреците, черния дроб, червата, белите дробове и кожата, крайните продукти на дисимилацията, вредните вещества, излишната вода и неорганичните вещества се отстраняват от тялото и се поддържа постоянството на вътрешната среда.
Устройство и функция на отделителната система
Пикочната система се състои от бъбреците, уретерите, през които урината непрекъснато тече от бъбреците, пикочния мехур, където се събира, и уретрата, през която урината се изхвърля, когато мускулите на стената на пикочния мехур се свиват.
Бъбреците са един от най-важните органи, чиято основна задача е да поддържат постоянството на вътрешната среда на тялото. Бъбреците участват в регулирането на водния и електролитния баланс, поддържането на киселинно-алкалното състояние, отделянето на азотни отпадъци, поддържането на осмотичното налягане на телесните течности, регулирането на кръвното налягане, стимулирането на еритропоезата и др. Масата на двата бъбрека при възрастен е около 300гр.
Бъбреците са чифтен бобовиден орган, разположен на вътрешната повърхност на задната стена на коремната кухина на нивото на долната част на гърба. Бъбречните артерии и нерви се приближават до бъбреците, а уретерите и вените се отклоняват от тях. Бъбречната тъкан може да бъде разделена на две зони: външна (кортикална) червено-кафяв цвят и вътрешна (мозъчна), която има лилаво-червен цвят.
Основната функционална единица на бъбречния паренхим е нефронът. И в двата човешки бъбрека има около 2 милиона, при плъх - 62 000, при куче - 816 000. Има два вида нефрони: кортикални (85%), чието малпигиево тяло е локализирано във външната зона на кортикална субстанция и юкстамедуларен (15%), чиито гломерули са разположени на границата на кортикалната и медулата на бъбрека.
В нефрона на бозайниците могат да се разграничат следните участъци (фиг. 60):
- бъбречно (малпигиево) тяло, състоящо се от съдовия гломерул на Шумлянски и заобикалящата го капсула на Боуман. (Съдовият гломерул е открит от руския учен А. В. Шумлянски, а капсулата около него е описана за първи път през 1842 г. от Боуман.);
- проксималния сегмент на нефрона, състоящ се от проксималните извити и прави тубули;
- тънък сегмент, съдържащ тънък низходящ и тънък възходящ крайник на бримката на Хенле;
- дистален сегмент, състоящ се от дебелия възходящ крайник на бримката на Хенле, дисталните извити и лигаментни тубули.
Свързващият тубул е свързан със събирателния канал. Последните преминават през кората и медулата на бъбрека и, сливайки се заедно, образуват канали в бъбречната папила, които се отварят в чашките.
Капсулите на нефрона са разположени в кортикалния слой на бъбрека, докато тубулите са разположени главно в медулата. Капсулата на нефрона прилича на топка, чиято горна част е притисната в долната, така че между стените й се образува празнина - кухината на капсулата. От него тръгва тънка и дълга извита тръба - тубула. Стените на тубула, подобно на всяка от двете стени на капсулата, са образувани от един слой епителни клетки.
Бъбречната артерия, навлизайки в бъбрека, се разделя на голям брой клонове. Тънък съд, наречен аферентна артерия, навлиза във вдлъбнатата част на капсулата, образувайки там гломерул от капиляри. Капилярите се събират в съд, който излиза от капсулата - еферентната артерия. Последният се приближава до извитата тубула и отново се разпада на капиляри, сплитайки я. Тези капиляри се събират във вени, които се сливат, за да образуват бъбречната вена и пренасят кръвта от бъбрека.
МЕХАНИЗЪМ НА ОБРАЗУВАНЕ НА УРИНА
В нефрона има три основни процеса:
- В гломерулите - гломерулна филтрация [покажи]
Началният етап на образуване на урина е филтрация в бъбречните гломерули. Гломерулната филтрация е пасивен процес. В покой при възрастен около 1/4 от кръвта, изхвърлена в аортата от лявата камера на сърцето, навлиза в бъбречните артерии. С други думи, около 1300 мл кръв на минута преминава през двата бъбрека при възрастен мъж, малко по-малко при жените. Общата филтрационна повърхност на гломерулите на бъбреците е приблизително 1,5 m 2 . В гломерулите от кръвоносните капиляри в лумена на капсулата на бъбречния гломерул (капсулата на Боуман) настъпва ултрафилтрация на кръвната плазма, което води до образуването на първична урина, в която практически няма протеин. Обикновено протеините като колоидни вещества не преминават през стената на капилярите в кухината на капсулите на бъбречния гломерул. При редица патологични състояния пропускливостта на бъбречната филтърна мембрана се увеличава, което води до промяна в състава на ултрафилтрата. Повишеният пермеабилитет е основната причина за протеинурията и преди всичко албуминурията. Нормално обемната скорост на филтриране е средно 125 ml/min, което е 100 пъти по-високо от крайната отделена урина. Скоростта на филтриране се осигурява от налягането на филтриране, което може да се изрази със следната формула:
PD \u003d KD - (OD + CapsD),
където PD - филтрационно налягане; KD - капилярно налягане; OD - онкотично налягане; CapsD - вътрекапсулно налягане.Следователно, за да се осигури процесът на филтриране, е необходимо хидростатичното налягане на кръвта в капилярите да надвишава сумата от онкотично и интракапсуларно. Обикновено тази стойност е около 40 hPa (30 mm Hg). Веществата, които повишават кръвообращението в бъбреците или увеличават броя на функциониращите гломерули (например теобромин, теофилин, плодове от хвойна, листа от мечо грозде и др.), Имат диуретични свойства.
Капилярното налягане в бъбреците зависи не толкова от кръвното налягане, колкото от съотношението на лумена на "довеждащите" и "отвеждащите" артериоли на гломерула. "Еферентната" артериола е приблизително с 30% по-малка в диаметър от "довеждащата" артериола; регулирането на техния лумен се извършва предимно от кининовата система. Стесняването на "еферентната" артериола увеличава филтрацията. Обратно, свиването на аферентната артериола намалява филтрацията.
По стойността на гломерулната филтрация се съди за филтрационния капацитет на бъбреците. Ако въведете в кръвния поток вещество, което се филтрира в гломерулите, но не се реабсорбира и не се секретира от тубулите на нефроните, тогава неговият клирънс е числено равен на обемната скорост на гломерулна филтрация. Клирънсът (пречистването) на всяко съединение обикновено се изразява като брой милилитри плазма, която за 1 минута се освобождава напълно от веществото, когато тече през бъбреците. Веществата, чрез които често се определя гломерулната филтрация, са инулин и манитол. За да се определи клирънсът (например инулин), е необходимо да се умножи минутното отделяне на урина по Km / Kkr (съотношението на концентрациите на това вещество в урината и кръвната плазма):
където C - клирънс; Km е концентрацията на това съединение в урината; Kcr - концентрация в кръвната плазма; V - количеството урина за 1 мин, ml. В случай на инулин, обикновено получаваме скорост на гломерулна филтрация, равна на 100-125 ml за 1 минута. (Общоприето е, че при нормален човек с телесно тегло 70 kg скоростта на гломерулна филтрация е 125 ml / min или 180 литра на ден.) - в тубулите
- реабсорбция [покажи]
реабсорбция и секреция
Дневното количество ултрафилтрат е 3 пъти общото количество течност в тялото. Естествено, по-голямата част от първичната урина по време на движението си през бъбречните тубули (общата дължина на бъбречните тубули е приблизително 120 km) връща повечето от съставните си части, особено водата, обратно в кръвта. Само 1% от течността, филтрирана от гломерулите, се превръща в урина. В тубулите се реабсорбират 99% вода, натрий, хлор, бикарбонат, аминокиселини, 93% калий, 45% урея и др.. Вторичната или крайната урина се образува от първичната урина в резултат на реабсорбция , който след това навлиза в бъбречните чашки, таза и преминава през уретерите до пикочния мехур.
Функционалното значение на отделните бъбречни тубули в процеса на уриниране не е същото. Клетките на проксималния сегмент на нефрона реабсорбират глюкоза, аминокиселини, витамини и електролити, които са влезли във филтрата; 6/7 от течността, съставляваща първичната урина, също се реабсорбира в проксималните тубули. Водата от първичната урина също претърпява частична (частична) реабсорбция в дисталните тубули. Допълнителна реабсорбция на натрий възниква в дисталните тубули. В същите тубули йони на калий, амоний, водород и др. могат да се секретират в лумена на нефрона.
Понастоящем молекулярните механизми на реабсорбция и секреция на вещества от клетките на бъбречните тубули са широко проучени. По този начин е установено, че по време на реабсорбцията натрият пасивно навлиза от лумена на тубула в клетката, придвижва се по него до областта на базалната плазмена мембрана и с помощта на "натриева помпа" навлиза в извънклетъчната течност. До 80% от енергията на АТФ в клетката на тубулите на бъбреците се изразходва за "натриева помпа". Абсорбцията на вода в проксималния сегмент се извършва пасивно, в резултат на активна абсорбция на натрий. Водата в този случай "следва" натрия. Между другото, в дисталния сегмент абсорбцията на вода се извършва независимо от абсорбцията на Na йони, този процес се регулира от антидиуретичен хормон.
За разлика от натрия, калият може не само да се реабсорбира, но и да се секретира. По време на секрецията калият от междуклетъчната течност навлиза през базалната плазмена мембрана в тубулната клетка поради работата на "натриево-калиевата" помпа и след това пасивно се освобождава в лумена на нефрона през "мембраната" на апикалната клетка. Секрецията, подобно на реабсорбцията, е активен процес, свързан с функцията на тубулните клетки. Интимните механизми на секреция са същите като реабсорбцията, но само процесите протичат в обратна посока - от кръвта към тубула (фиг. 132).
Веществата, които не само се филтрират през гломерулите, но също така се реабсорбират или секретират в тубулите, дават клирънс, който показва цялостното функциониране на бъбреците (смесен клирънс), а не техните отделни функции. В този случай, в зависимост от това дали филтрацията се комбинира с реабсорбция или секреция, се разграничават два вида смесен клирънс: филтрационно-реабсорбционен клирънс и филтрационно-секреционен клирънс. Стойността на смесения клирънс на филтрация и реабсорбция е по-малка от стойността на гломерулния клирънс, тъй като част от веществото се реабсорбира от първичната урина в тубулите. Стойността на този показател е толкова по-малка, колкото по-голяма е реабсорбцията в тубулите. Така че за глюкозата обикновено е 0. Максималната абсорбция на глюкоза в тубулите е 350 mg / min. Максималният капацитет на тубулите за реабсорбция се приема за Tm (транспортен максимум). Понякога има пациенти с бъбречно заболяване, които въпреки високото съдържание на глюкоза в кръвната плазма не отделят захар в урината, тъй като филтрираното количество глюкоза е под стойността на Tm. Обратно, при вродено заболяване, бъбречната глюкозурия може да се основава на намаляване на стойността на Tm.
За уреята стойността на смесения филтрационно-реабсорбционен клирънс е 70. Това означава, че от всеки 125 ml ултрафилтрат или кръвна плазма 70 ml се освобождават напълно от урея за минута. С други думи, определено количество урея, а именно това, което се съдържа в 55 ml ултрафилтрат или плазма, се реабсорбира.
Стойността на смесения клирънс на филтрация и секреция може да бъде по-голяма от гломерулния клирънс, тъй като към първичната урина се добавя допълнително количество вещество, секретирано в тубулите. Този клирънс е толкова по-голям, колкото по-силна е секрецията на тубулите. Клирънсът на някои вещества, секретирани от тубулите (например диодраст, парааминохипурова киселина), е толкова висок, че практически се доближава до стойността на бъбречния кръвен поток (количеството кръв, което преминава през бъбреците за една минута). По този начин количеството кръвен поток може да се определи от клирънса на тези вещества.
Реабсорбцията и секрецията на различни вещества се регулират от ЦНС и хормонални фактори. Например, при силни болкови раздразнения или негативни емоции може да се появи анурия (спиране на процеса на уриниране). Усвояването на вода се увеличава под влияние на антидиуретичния хормон вазопресин. Алдостеронът повишава реабсорбцията на натрий в тубулите, а с това и вода. Усвояването на калция и фосфата се променя под въздействието на паратироидния хормон. Паратироидният хормон стимулира отделянето на фосфат, а витамин D го забавя.
Регулирането на реабсорбцията на натрий и вода в бъбреците може да бъде представено като диаграма (фиг. 133). При недостатъчен приток на кръв към бъбречните гломерули, придружен от леко разтягане на стените на артериолите (намаляване на налягането), клетките на юкстагломеруларния апарат (JGA), вградени в стените на артериолите, се възбуждат. Те започват интензивно да секретират протеолитичния ензим рений, който катализира началния етап на образуване на ангиотензин. Субстратът за ензимното действие на ренина е ангиотензиноген. Това е гликопротеин, принадлежащ към α 2 -глобулините и се намира в кръвната плазма и лимфата.
Ренинът разкъсва пептидната връзка, образувана от два левцинови остатъка в молекулата на ангиотензиногена, в резултат на което се освобождава декапептидът ангиотензин I, чиято биологична активност е незначителна в среда, близка до неутралната.
Доскоро се смяташе, че под въздействието на специална пептидаза, намираща се в кръвната плазма и тъкани и наречена ангиотензин I-конвертиращ ензим, от ангиотензин I се образува ангиотензин II октапептид. Основното място на тази трансформация са белите дробове.
През 1963 г. В. Н. Орехович и др. изолира протеолитичен ензим от бъбреците на говеда, който се различава по специфичност на действие от всички тъканни протеази, известни по това време. Този ензим разцепва дипептиди от карбоксилния край на различни пептиди. Изключение правят пептидните връзки, образувани с участието на пролин имино групата. Ензимът е наречен карбокситепсин. Оптимумът на действието му е в среда, близка до неутралната. Активира се от хлоридни йони и принадлежи към металоензимите. В. Н. Орехович предполага, че карбоксикатепсинът е ензимът, който превръща ангиотензин I (Asp-Apg-Val-Tyr-Val-Gis-Pro-Phen-Gis-Leu) в ангиотензин II, отцепвайки дипептида gis от ангиотензин I lei, и че няма специфичен ангиотензин I-конвертиращ ензим, който е докладван за първи път през 1956 г. от Skegsom et al. Като се има предвид доста широката специфика на действието на карбокситепсин, VN Orekhovich et al. също предполага възможността за участие на този ензим в инактивирането на ангиотензин антагониста брадикинин.
През 1969-1970г. Бяха публикувани няколко документа в подкрепа на тези твърдения. В същото време беше доказано, че превръщането на ангиотензин I в ангиотензин II се извършва не само в тъканите на белите дробове, но и в бъбреците (сега вече е известно, че карбоксикатепсин присъства в почти всички тъкани).
За разлика от своя предшественик (ангиотензин I), ангиотензин II има много висока биологична активност. По-специално, ангиотензин II е в състояние да стимулира секрецията на алдостерон от надбъбречните жлези, което увеличава реабсорбцията на натрий в тубулите, а с него и вода. Обемът на циркулиращата кръв се увеличава, налягането в артериолите се повишава и балансът на системата се възстановява.
С намаляване на кръвоснабдяването на предсърдията и, вероятно, на каротидните съдове, воломорецепторите (обемни рецептори) реагират, импулсът им се предава на хипоталамуса, където се образува антидиуретичен хормон (ADH). Чрез порталната система на хипофизната жлеза този хормон навлиза в задния дял на хипофизната жлеза, концентрира се там и се освобождава в кръвта. Основната точка на действие на ADH е, очевидно, стената на дисталните тубули на нефрона, където повишава нивото на хиалуронидазна активност. Последният, чрез деполимеризация на хиалуроновата киселина, повишава пропускливостта на стените на тубулите. Водата дифундира пасивно през клетъчните мембрани поради осмотичния градиент между хиперосмотичната междуклетъчна течност на тялото и хипоосмотичната урина, т.е. ADH регулира реабсорбцията на свободната вода. Сравнявайки физиологичните ефекти на алдостерона и ADH, може да се види, че ADH понижава осмотичното налягане в телесните тъкани, докато алдостеронът го повишава.
- секреция
- реабсорбция [покажи]
Бъбреците са важни и като ендокринен (интрасекреторен) орган. Както вече беше отбелязано, ренинът се образува в клетките на юкстагломеруларния апарат, разположен в областта на съдовия полюс на гломерула. Известно е, че ренинът, освен върху бъбречното кръвообращение, чрез ангиотензин влияе върху кръвното налягане в цялото тяло. Редица изследователи смятат, че повишеното образуване на ренин е една от основните причини за развитието на хипертония.
Бъбреците също така произвеждат еритропоетин, който стимулира хемопоезата на костния мозък (еритропоеза). Еритропоетинът е протеиново вещество. Биосинтезата му от бъбреците протича активно при различни стресови състояния - хипоксия, кръвозагуба, шок и др. През последните години е установено, че в бъбреците се синтезират и простагландини, които могат да променят чувствителността на бъбречните клетки към действието на определени хормони.
РОЛЯ НА БЪБРЕЦИТЕ В ПОДДЪРЖАНЕТО НА КИСЕЛИННО-ОСНОВНОТО СЪСТОЯНИЕ
Бъбреците имат значително влияние върху киселинно-алкалния баланс, но това действа много по-дълго от влиянието на кръвните буферни системи и белодробната дейност. Буферните системи на кръвта работят в рамките на 30 s. Приблизително 1-3 минути са необходими на белите дробове, за да изгладят възникващата промяна в концентрацията на водородни йони в кръвта, около 10-20 часа са необходими на бъбреците, за да възстановят нарушеното киселинно-алкално състояние или възникващото отклонение от равновесие. Основният механизъм за поддържане на концентрацията на водородни йони в организма, реализиран в клетките на бъбречните тубули, са процесите на реабсорбция на натрий и секреция на водородни йони (виж диаграмата).
Този механизъм се осъществява чрез няколко химични процеса. Първият от тях е реабсорбцията на натрий по време на превръщането на двуосновните фосфати в моноосновни. Бъбречният филтрат, образуван в гломерулите, съдържа достатъчно количество соли, включително фосфати. Въпреки това, концентрацията на двуосновни фосфати постепенно намалява, докато първичната урина се движи през бъбречните тубули. И така, в кръвта съотношението на моноосновен към двуосновен фосфат е 1: 4, в гломерулния филтрат 9: 1; в урината, която преминава през дисталния сегмент на нефрона, съотношението вече е 50:1. Това се дължи на селективната абсорбция на натриеви йони от тубулните клетки. Вместо това, водородните йони се освобождават от тубулните клетки в лумена на бъбречния тубул. Така двуосновният фосфат (Na 2 HPO 4) се превръща в едноосновна форма (NaH 2 PO 4) и в тази форма фосфатите се екскретират с урината. Бикарбонатът се образува в клетките на тубулите от въглеродна киселина, като по този начин повишава алкалния резерв на кръвта.
Вторият химичен процес, който осигурява задържането на натрий в тялото и отстраняването на излишните водородни йони, е превръщането на бикарбонатите във въглеродна киселина в лумена на тубулите. В клетките на тубулите, когато водата реагира с въглероден диоксид, се образува въглеродна киселина под въздействието на карбоанхидраза. Водородните йони на въглеродната киселина се освобождават в лумена на тубула и се комбинират там с бикарбонатни аниони, натриев еквивалент на тези аниони навлиза в клетките на бъбречните тубули. Образуваният в лумена на тубула H 2 CO 3 лесно се разлага на CO 2 и H 2 O и напуска тялото в тази форма.
Третият процес, който също допринася за запазването на натрий в тялото, е образуването на амоняк в бъбреците и използването му вместо други катиони за неутрализиране и отделяне на киселинни еквиваленти в урината. Основният източник в този случай са процесите на дезаминиране на глутамин, както и окислително дезаминиране на аминокиселини, главно глутаминова киселина.
Разграждането на глутамин става с участието на ензима глутаминаза и се образуват глутаминова киселина и свободен амоняк:
Глутаминазата се намира в различни човешки органи и тъкани, но най-високата й активност се наблюдава в бъбречната тъкан.
Като цяло съотношението между концентрацията на водородни йони в урината и кръвта може да бъде 800:1, толкова голяма е способността на бъбреците да отстраняват водородните йони от тялото. Процесът се засилва в случаите, когато има склонност към натрупване на водородни йони в организма.
НЯКОИ ОСОБЕНОСТИ НА МЕТАБОЛИЗМА
БЪБРЕЧНА ТЪКАН В НОРМА И ПАТОЛОГИЯ
Сложните физиологични процеси в бъбречната тъкан протичат с постоянна консумация на голямо количество енергия, получена по време на метаболитни реакции. Най-малко 8-10% от целия кислород, абсорбиран от човек в покой, се използва за окислителни процеси, протичащи в бъбреците. Консумацията на енергия на единица маса в бъбреците е по-голяма, отколкото във всеки друг орган.
В кортикалния слой на бъбрека е изразен аеробен тип метаболизъм. В медулата преобладават анаеробните процеси. Бъбрекът е един от най-богатите на ензими органи. Повечето от тези ензими се намират и в други органи. Така например, лактат дехидрогеназата, аспартат аминотрансфераза, аланин аминотрансфераза, глутамат дехидрогеназа са широко представени както в бъбреците, така и в други тъкани. Има обаче ензими, които са до голяма степен специфични за бъбречната тъкан. Тези ензими включват предимно глицин амидинотрансфераза (трансамидиназа). Този ензим се намира в тъканите на бъбреците и панкреаса и практически липсва в други тъкани. Глицин амидинотрансферазата извършва прехвърлянето на амидиновата група от L-аргинин към глицин с образуването на L-орнитин и гликоциамин ( Глицин амидинотрансферазата също така извършва реакцията на прехвърляне на амидиновата група от L-канавалин към L-орнитин.).
L-аргинин + глицин -> L-орнитин + гликоциамин
Тази реакция е началната стъпка в синтеза на креатин. Глицинамидинотрансферазата е открита още през 1941 г. Въпреки това, едва през 1965 г. Harker et al., а след това S. R. Mardashev и A. A. Karelin (1967) за първи път отбелязват диагностичната стойност на определянето на ензима в кръвния серум при бъбречно заболяване. Появата на този ензим в кръвта може да бъде свързана или с увреждане на бъбреците, или с начална или напреднала панкреатична некроза.
В табл. 52 показва резултатите от определяне на активността на глицинамидинотрансферазата в кръвния серум при бъбречни заболявания. При различни видове и фази на бъбречно заболяване, най-високата активност на глицинамидинотрансферазата в кръвния серум се наблюдава при хроничен пиелонефрит във фазата на нарушена азотна екскреция от бъбреците и след това в низходящ ред следва хроничен нефрит с хипертония и едематозно- синдроми на хипертония и умерено нарушение на екскрецията на азот, хроничен нефрит с изолиран уринарен синдром без нарушена екскреция на азот, остатъчни ефекти от остър дифузен гломерулонефрит.
Таблица 52. Активност на глицин-амидинотрансферазата в кръвния серум при бъбречни заболявания (Alekseev G. I. et al., 1973) | ||
Име на болестта | Ензимна активност (в произволни единици) | |
средни данни | граници на колебание | |
Остатъчни ефекти от остър нефрит | 1,13 | 0-3,03 |
Хроничен нефрит с изолиран уринарен синдром без нарушение на екскрецията на азот | 2,55 | 0-6,8 |
Хроничен нефрит с хипертония и едематозно-хипертензивен синдром и умерено увреждане на функцията за отделяне на азот | 4,44 | 1,55-8,63 |
Терминална фаза на хроничен нефрит | 3,1 | 2,0-4,5 |
Хроничен пиелонефрит без нарушение на функцията за отделяне на азот | 2,8 | 0-0,7 |
Хроничен пиелонефрит с нарушена функция на азотоотделяне | 8,04 | 6,65-9,54 |
Нефротичен синдром, дължащ се на бъбречна амилоидоза и тромбоза на бъбречната вена | 0 | 0 |
Бъбречната тъкан принадлежи към типа тъкани с висока активност на изоензимите LDH 1 и LDH 2. Въпреки това, когато се изследват тъканни хомогенати от различни слоеве на бъбреците, се открива ясна диференциация на спектрите на лактат дехидрогеназата. В кортикалния слой преобладава активността на LDH 1 и LDH 2, а в медулата - LDH 5 и LDH 4. При остра бъбречна недостатъчност активността на анодните LDH изоензими, т.е. изоензими с висока електрофоретична мобилност (LDH 1 и LDH 2), се повишава в кръвния серум.
От особен интерес е и изследването на изоензимите на аланин аминополипептидазата (AAP). Известно е, че има пет изоензима на AARP. За разлика от LDH изоензимите, AA изоензимите се определят в различни органи не като пълен спектър (пет изоензима), а по-често като един изоензим. Така изоензимът AARP 1 присъства главно в чернодробната тъкан, AARP 2 - в панкреаса, AARP 3 - в бъбреците, AARP 4 и AARP 5 - в различни части на чревната стена. При увреждане на бъбречната тъкан изоензимът АА3 се открива в кръвта и урината, което е специфичен признак за увреждане на бъбречната тъкан.
Също толкова важно в диагностиката на бъбречните заболявания е изследването на активността на ензимите в урината, тъй като при остри възпалителни процеси на бъбреците, на първо място, се развива повишена пропускливост на гломерулните мембрани, което причинява екскрецията на протеин, включително ензими, в урината. По принцип промените в метаболизма на бъбречната тъкан могат да бъдат причинени от блокада на гломерулния кръвен поток, нарушена филтрация и реабсорбция, блокада на изтичане на урина, увреждане на юкстагломеруларния апарат, нарушена секреция и др.
ОБЩИ СВОЙСТВА И КОМПОНЕНТИ НА УРИНАТА
Общи свойства на урината
Количеството отделена урина на ден (диуреза) при здрави възрастни варира от 1003 до 2000 ml, средно 50-80% от обема на приетата течност. Дневното количество урина под 500 ml и над 2000 ml при възрастен се счита за патологично. Увеличаване на обема на урината (полиурия) се наблюдава при приемане на голямо количество течност, с използването на хранителни вещества, които увеличават диурезата (диня, тиква и др.). В патологията полиурия (повече от 2000 ml на ден) се наблюдава при бъбречни заболявания (хроничен нефрит и пиелонефрит), захарен диабет и други патологични състояния. Много урина се отделя при т. нар. безвкусен диабет (diabetes insipidus) – 15 и повече литра на ден.
Намаляване на дневното количество урина (олигурия) се наблюдава при недостатъчен прием на течности, фебрилни състояния (в този случай значително количество вода се отстранява от тялото през кожата), с повръщане, диария, токсикоза, остър нефрит, и др. В случай на тежки лезии на бъбречния паренхим (с остър дифузен нефрит), уролитиаза (запушване на уретерите), отравяне с олово, живак, арсен, с тежки нервни шокове, почти пълно спиране на отделянето на урина (анурия) възможен. Продължителната анурия води до уремия.
Обикновено през деня се отделя повече урина, отколкото през нощта. Съотношението между дневната и нощната урина е 4:1 до 3:1. При някои патологични състояния (начални форми на сърдечна декомпенсация, цистопиелит и др.) През нощта се отделя повече урина, отколкото през деня. Това състояние се нарича никтурия.
Цветът на урината обикновено варира от сламеножълто до наситено жълто. Цветът на урината зависи от съдържанието на пигменти в нея: урохром, уробилин, уроеритрин, урозеин и др.
Урината е наситено жълта на цвят и обикновено е концентрирана, с висока плътност и се отделя в относително малки количества. Бледо (сламено оцветена) урина често има ниска относителна плътност и се отделя в големи количества.
При патологията цветът на урината може да бъде червен, зелен, кафяв и т.н., което се дължи на наличието на багрила, които обикновено не се срещат в урината. Например, червена или розово-червена урина се наблюдава при хематурия и хемоглобинурия, както и след приемане на антипирин, амидопирин, сантонин и други лекарства. Кафяв или червено-кафяв цвят се появява при високи концентрации на уробилин и билирубин в урината.
В урината на здрав човек стеркобилиногенът, който се абсорбира през системата на хемороидалните вени, влиза в много малки количества. На светлина и във въздуха безцветният стеркобилиноген се окислява до оцветен пигмент (стеркобилин). Често в клиниката стеркобилинът в урината се нарича неправилно уробилин. При заболявания на черния дроб, когато той губи способността си да разрушава абсорбирания от тънките черва мезобилиноген (уробилиноген) до ди- и трипироли, уробилиногенът се появява в големи количества в урината (превръща се в уробилин на светлина и във въздуха) . В такива случаи урината придобива тъмен цвят.
Зелен или син цвят на урината се наблюдава при въвеждане на метиленово синьо в тялото, както и при засилване на процесите на разпадане на протеини в червата. В последния случай в урината се появява повишено количество индоксил сярна киселина, която може да се разложи, за да образува индиго.
Нормалната урина е бистра. Мътността на урината може да бъде причинена от соли, клетъчни елементи, бактерии, слуз, мазнини (липурия). Причината за мътна урина може да се установи или под микроскоп (изследване на утайка от урина) или чрез химичен анализ.
Относителната плътност на урината при възрастен през деня варира в доста широк диапазон (от 1,002 до 1,035), което се свързва с периодичния прием на храна, вода и загуба на течности от тялото (изпотяване и др.). По-често е равен на 1.012-1.020. Плътността на урината дава определена представа за количеството вещества, разтворени в нея. На ден с урината се отделят от 50 до 75 g плътни вещества. Приблизителното изчисляване на съдържанието на плътния остатък в урината (в грамове на 1 литър) може да се направи чрез умножаване на последните две цифри на относителната плътност с коефициент 2,6.
Само при тежка бъбречна недостатъчност, последните през цялото време отделят урина със същата относителна плътност, равна на плътността на първичната урина или ултрафилтрат (~ 1,010). Това състояние се нарича изостенурия.
Постоянно ниската плътност на урината показва нарушение на концентрационната функция на бъбреците, което е от голямо значение за поддържане на постоянно осмотично налягане (изоосмия) на кръвта. Това се отбелязва при хроничен нефрит, първичен или вторичен набръчкан бъбрек. При безвкусен диабет се отделя и урина с ниска плътност (1.001 -1.004), което е свързано с нарушение на обратната реабсорбция на вода в тубулите.
При олигурия (намаляване на дневното количество урина), например при остър нефрит, урината има висока плътност. Високата плътност е характерна за захарен диабет с полиурия, в този случай се дължи на съдържанието на големи количества захар в урината.
Реакцията на урината е нормална със смесена храна кисела или леко кисела (рН 5,3-6,5). Обикновено от 40 до 75 meq киселини се екскретират с урината на ден. Естеството на храната влияе върху стойността на pH на урината. При прием на предимно месна храна урината има по-кисела реакция, докато при зеленчукова диета реакцията на урината е алкална.
Киселинната реакция на урината при хората зависи от наличието в нея на предимно монозаместени фосфати (например KH 2 PO 4 или NaH 2 PO 4). В алкалната урина преобладават двузаместени фосфати или бикарбонати на калий или натрий.
Рязко кисела реакция на урината се наблюдава при фебрилни състояния, захарен диабет (особено при наличие на ацетонови тела в урината), по време на гладуване и др. Алкална реакция на урината се отбелязва при цистит и пиелит (микроорганизмите са способни да разграждат уреята). с образуването на амоняк вече в кухината на пикочния мехур), след тежко повръщане, при приемане на определени лекарства (например натриев бикарбонат), пиене на алкални минерални води и др.
Химичният състав на урината
Плътните вещества на урината (около 60 g на ден) са представени от органични и неорганични вещества. В табл. 53 показва средните данни, характеризиращи съдържанието на редица органични и неорганични вещества в дневното количество човешка урина със смесена диета.
Общо повече от 150 химически съставки вече са открити в урината. По-долу са представени данни само за най-важните компоненти на човешката урина при нормални условия и при някои патологични състояния.
Таблица 53. Най-важните компоненти на урината на възрастни | |||
Компонент | Съдържание (за дневно количество урина) | М/П | |
грамове | mmol | ||
Na+ | 2-4 | 100-200 | 0,8-1,5 |
К+ | 1,5-2,0 | 50-70 | 10-15 |
Mg2+ | 0,1-0,2 | 4-8 | |
Ca 2+ | 0,1-0,3 | 1,2-3,7 | |
NH4+, g азот | 0,4-1,0 | 30-75 | |
Пикочна киселина, g азот | 0,08-0,2 | 20 | |
Хипурова киселина, g азот | 0,4-0,08 | ||
Cl- | 100-250 | 0,8-2 | |
НСО 3 - | 0-50 | 0-2 | |
H 2 PO 4 и HPO 4 2-, g фосфор | 0,8-1,2 | 50-75 | 25 |
SO 4 2-, g сяра | 0,6-1,8 | 20-60 | 50 |
Урея, g азот | 6-18 | 35 | |
Креатинин, g азот | 0,3-0,8 | 70 | |
Пептиди, g азот | 0,3-0,7 | ||
Аминокиселини, g азот | 0,008-0,15 | ||
индикански | 0,01 | ||
M / P - съотношението на концентрацията в урината (M) към съдържанието в кръвната плазма (P) |
Органични вещества в урината
- Урея [покажи]
Уреята съставлява по-голямата част от органичната материя, която изгражда урината. Средно около 30 g урея се екскретират на ден с урината на възрастен (от 12 до 36 g). Общото количество азот, отделено в урината на ден, варира от 10 до 18 g, от които при смесена храна 80-90% от карбамидния азот се пада на дела на карбамидния азот. Количеството урея в урината обикновено се увеличава при прием на храна, богата на протеини, при всички заболявания, придружени от повишено разграждане на тъканни протеини (треска, тумори, хипертиреоидизъм, диабет и др.), Както и при приемане на определени лекарства (напр. редица хормони). Съдържанието на урея, отделена в урината, намалява при тежко чернодробно увреждане (черният дроб е основното място за синтез на урея в организма), бъбречни заболявания (особено при нарушена филтрационна способност на бъбреците), както и при употребата на инсулин и др.
- Креатинин [покажи]
Креатининът също е крайният продукт на азотния метаболизъм. Образува се в мускулната тъкан от фосфокреатин. Дневната екскреция на креатинин за всеки човек е сравнително постоянна стойност и отразява главно неговата мускулна маса. При мъжете на всеки 1 kg телесно тегло на ден с урината се отделят от 18 до 32 mg креатинин, а при жените - от 10 до 25 mg. Тези цифри са малко зависими от размера на протеиновата дажба. В тази връзка определянето на дневната екскреция на креатинин в урината в много случаи може да се използва за контрол на пълнотата на събиране на дневната урина.
- креатин [покажи]
Креатинът обикновено липсва в урината на възрастните. Появява се в него или при използване на значителни количества креатин с храна, или при патологични състояния. Веднага щом нивото на креатин в кръвния серум стане 0,12 mmol / l, креатинът се появява в урината.
През първите години от живота на детето е възможна "физиологична креатинурия". Очевидно появата на креатин в урината на деца в ранна възраст е свързана с повишен синтез на креатин, който изпреварва развитието на мускулите. Някои изследователи също включват креатинурия при възрастни хора като физиологичен феномен, който възниква в резултат на мускулна атрофия и непълно използване на креатина, образуван в черния дроб.
Най-високото съдържание на креатин в урината се наблюдава при патологични състояния на мускулната система и преди всичко при миопатия или прогресивна мускулна дистрофия.
Известно е също, че креатинурия може да се наблюдава при увреждане на черния дроб, захарен диабет, ендокринни заболявания (хипертиреоидизъм, болест на Адисон, акромегалия и др.), Инфекциозни заболявания.
- Аминокиселини [покажи]
Аминокиселините в дневното количество урина са около 1,1 г. Съотношението между съдържанието на отделните аминокиселини в кръвта и урината не е еднакво. Концентрацията на определена аминокиселина, екскретирана в урината, зависи от нейното съдържание в кръвната плазма и от степента на нейната реабсорбция в тубулите, т.е. от нейния клирънс. В урината концентрацията на глицин и хистидин е най-висока, следвана от глутамин, аланин и серин.
Хипераминоацидурията се среща при заболявания на чернодробния паренхим. Това се дължи на нарушение в черния дроб на процесите на дезаминиране и трансаминиране. Хипераминоацидурия се наблюдава и при тежки инфекциозни заболявания, злокачествени новообразувания, обширни травми, миопатия, кома, хипертиреоидизъм, лечение с кортизон и ACTH и други състояния.
Известни са и метаболитни нарушения на отделни аминокиселини. Много от тези заболявания са вродени или наследствени. Пример за това е фенилкетонурия. Причината за заболяването е наследствен дефицит на фенилаланин хидроксилаза в черния дроб, в резултат на което се блокира метаболитното превръщане на аминокиселината фенилаланин в тирозин. Резултатът от блокадата е натрупването в тялото на фенилаланин и неговите кето производни и появата им в големи количества в меча. Много е лесно да се открие фенилкетонурия с FeCl3: след 2-3 минути след добавяне на няколко капки разтвор на FeCl3 към прясна урина се появява маслиненозелен цвят.
Друг пример е алкаптонурия (синоним: хомогентизиурия). При алкаптонурия в урината рязко се повишава концентрацията на хомогентизинова киселина, един от метаболитите на метаболизма на тирозина. В резултат на това оставената във въздуха урина потъмнява драстично. Същността на блокадата на метаболизма при алкаптонурия е липсата на оксидаза на хомогентизинова киселина. За качествено и количествено определяне на хомогентизинова киселина в урината се използва тест за редукция на сребро върху фотографски плаки.
Известни са и вродени заболявания, като хиперпролинемия (резултат от липса на ензима пролиноксидаза и в резултат на това пролинурия); хипервалинемия (вродено нарушение на метаболизма на валин, което е придружено от рязко повишаване на концентрацията на валин в урината); цитрулинемия (вродено нарушение на цикъла на образуване на урея поради липса на ензима аргинин сукцинат синтетаза, повишено количество цитрулин се отделя с урината) и др.
- Пикочна киселина [покажи]
Пикочната киселина е крайният продукт на метаболизма на пурина. На ден с урината се отделя около 0,7 g пикочна киселина. Обилната консумация на храна, съдържаща нуклеопротеини, причинява известно време повишена екскреция на екзогенна пикочна киселина в урината. Обратно, при диета, бедна на пурини, отделянето на пикочна киселина се намалява до 0,3 g на ден.
Повишена екскреция на пикочна киселина се наблюдава при левкемия, полицитемия, хепатит и подагра. Съдържанието на пикочна киселина в урината също се увеличава при приемане на ацетилсалицилова киселина и редица стероидни хормони.
Заедно с пикочната киселина, урината винаги съдържа малко количество пурини от ендо- и екзогенен произход.
- хипурова киселина [покажи]
Хипуровата киселина в малко количество винаги се определя в човешката урина (около 0,7 g на дневен обем). Това е съединение на глицин и бензоена киселина. Забелязва се повишено отделяне на хипурова киселина при консумация на предимно растителни храни, богати на ароматни съединения. Последните образуват бензоена киселина.
През 1940 г. Куик въвежда в клиничната практика хипуровия тест (тест на Куик). При нормални условия чернодробните клетки неутрализират инжектираната бензоена киселина (пациентът приема 3-4 g натриев бензоат след лека закуска), комбинирайки я с глицин. Получената хипурова киселина се екскретира с урината. Обикновено при провеждане на бърз тест 65-85% от приетия натриев бензоат се екскретира в урината. При увреждане на черния дроб образуването на хипурова киселина се нарушава, така че количеството на последната в урината рязко намалява.
- Безазотни органични компоненти на урината [покажи]
Безазотните органични компоненти на урината са оксалова, млечна и лимонена киселина, както и маслена, валерианова, янтарна, β-хидроксимаслена, ацетооцетна и други киселини. Общото съдържание на органични киселини в дневното количество урина обикновено не надвишава 1 g.
Обикновено съдържанието на всяка от тези киселини в дневния обем на урината се изчислява в милиграми, така че е много трудно да се определи количествено. Екскрецията на много от тях обаче при определени условия се увеличава и тогава по-лесно се откриват в урината. Например, с повишена мускулна работа, нивото на млечна киселина се повишава, количеството на цитрат и сукцинат се увеличава с алкалоза.
Неорганични (минерални) компоненти на урината
От минералите в урината се съдържат почти всички елементи, които са част от кръвта и другите тъкани на тялото. От 50-65 g сух остатък, образуван при изпаряването на дневното количество урина, делът на неорганичните компоненти е 15-25 g.
- натрий и хлор [покажи]
Обикновено около 90% от хлоридите, приети с храната, се екскретират с урината (8-15 g NaCl на ден). Беше отбелязано, че при редица патологични състояния (хроничен нефрит, диария, остър ставен ревматизъм и др.) Екскрецията на хлориди в урината може да бъде намалена. Максималната концентрация на Na + и C1 - (в урината ~ 340 mmol / l) може да се наблюдава след въвеждане на големи количества хипертоничен разтвор в тялото.
- Калий, калций и магнезий [покажи]
Много изследователи смятат, че почти целият калий, присъстващ в гломерулния филтрат, се реабсорбира от първичната урина в проксималния сегмент на нефрона. В дисталния сегмент настъпва секреция на калиеви йони, което е свързано главно с обмена между калиеви и водородни йони. Следователно, изчерпването на калия в тялото е придружено от освобождаване на кисела урина.
Калциевите и магнезиевите йони се екскретират през бъбреците в малко количество (виж Таблица 53). Общоприето е, че само около 30% от общото количество Ca 2+ и Mg 2+ се екскретират в урината; да бъдат отстранени от тялото. По-голямата част от алкалоземните метали се екскретират с изпражненията.
- Бикарбонати, фосфати и сулфати [покажи]
Количеството бикарбонат в урината е силно свързано с pH на урината. При pH 5,6, 0,5 mmol / l се екскретира в урината, при pH 6,6-6 mmol / l, при pH 7,8-9,3 mmol / l бикарбонати. Нивата на бикарбонат се повишават при алкалоза и спадат при ацидоза. Обикновено по-малко от 50% от общото количество фосфат, отделено от тялото, се екскретира в урината. При ацидоза се увеличава екскрецията на фосфат в урината. Съдържанието на фосфати в урината се увеличава с хиперфункция на паращитовидните жлези. Въвеждането на витамин D в тялото намалява отделянето на фосфат в урината.
- Серни аминокиселини [покажи]
- Амоняк [покажи]
Както вече беше отбелязано, съществува специален механизъм за образуване на амоняк от глутамин с участието на ензима глутаминаза, който се намира в големи количества в бъбреците. Амонякът се екскретира с урината под формата на амониеви соли. Съдържанието им в човешката урина до известна степен отразява киселинно-алкалното състояние. При ацидоза количеството им в урината се увеличава, а при алкалоза намалява. Количеството на амониеви соли в урината също може да бъде намалено, ако има нарушение в бъбреците на процесите на образуване на амоняк от глутамин.
Патологични компоненти на урината
Широко използваната концепция за "патологични компоненти на урината" е донякъде произволна, тъй като повечето от съединенията, считани за патологични компоненти на урината, макар и в малки количества, винаги присъстват в нормалната урина. С други думи, говорим за вещества, които не се срещат в нормалната урина в аналитично определени количества. Това са предимно протеини, захар, ацетонови (кетонни) тела, жлъчни и кръвни пигменти.
- Протеин [покажи]
Нормалната човешка урина съдържа минимално количество протеин, чието наличие не може да се докаже с обикновени качествени протеинови тестове. При редица заболявания, особено при заболявания на бъбреците, съдържанието на протеин в урината може да се увеличи драстично (протеинурия). Източникът на протеин в урината са протеините в кръвния серум, както и до известна степен протеините на бъбречната тъкан.
Протеинурията се разделя на две големи групи: бъбречна протеинурия и екстраренална. При бъбречна протеинурия протеините (главно плазмени протеини) навлизат в урината поради органично увреждане на нефрона, увеличаване на размера на порите на бъбречния филтър, както и поради забавяне на кръвния поток в гломерулите. Екстрареналната протеинурия е свързана с увреждане на пикочните пътища или простатата.
Често използваното в клиниката наименование "албуминурия" (когато се открива белтък в урината) е неправилно, тъй като с урината се екскретират не само албумини, но и глобулини. Например, при нефроза общото съдържание на протеин в урината може да достигне 26 g / l, докато концентрацията на албумини е 12 g / l, а глобулините - 14 g / l.
- Ензими [покажи]
В човешката урина може да се открие активността на редица ензими: липаза, рибонуклеаза, лактатдехидрогеназа, аминотрансферази, урокиназа, фосфатази, α-амилаза, левцин аминопептидаза и др. Основните трудности при изследване на активността на ензимите в урината, с с изключение на α-амилазата и някои други, може да се сведе до две точки: необходимостта от сгъстяване (концентрация) на урината и предотвратяване на инхибирането на ензимите в процеса на това сгъстяване.
- Кръв [покажи]
Кръвта в урината може да се открие или под формата на червени кръвни клетки (хематурия), или като разтворен кръвен пигмент (хемоглобинурия). Хематурията бива бъбречна и извънбъбречна. Бъбречната хематурия е основният симптом на острия нефрит. Екстраренална хематурия се наблюдава при възпалителни процеси или наранявания на пикочните пътища. Хемоглобинурията обикновено се свързва с хемолиза и хемоглобинемия. Общоприето е, че хемоглобинът се появява в урината, след като съдържанието му в плазмата надвишава 1 g на 1 литър. Хематурията се диагностицира, като правило, с помощта на цитологично наследяване (изследване на седимента на урината под микроскоп), а хемоглобинурията се диагностицира химически.
- захар [покажи]
Нормалната човешка урина съдържа минимални количества глюкоза, които не се откриват от конвенционалните качествени тестове за захар. Въпреки това, при патологични състояния съдържанието на глюкоза в урината се увеличава (глюкозурия). Например при захарен диабет количеството глюкоза, отделена с урината, може да достигне няколко десетки грама на ден).
Понякога в урината се откриват и други въглехидрати, по-специално фруктоза, галактоза, пентози. Фруктозурия възниква, когато има вроден дефицит на ензимите, които превръщат фруктозата в глюкоза. Има също вродена пентозурия и вродена галактозурия.
В момента местната индустрия произвежда комплекти за експресен анализ на захарта в урината. Това е тест със сухи реактиви под формата на таблетки, базиран на принципа на теста на Fehling, както и индикаторни ленти от хартия, импрегнирани с реактивите, необходими за глюкозооксидазния тест ("Глюкотест").
- Кетонни (ацетонови) тела [покажи]
В нормалната урина тези съединения се намират само в най-малки количества (не повече от 0,01 g на ден). Те не се откриват от конвенционалните качествени проби (нитропрусидни проби на Legal, Lange и др.). Когато се отделят големи количества кетонови тела, качествените проби стават положителни – това е патологично явление и се нарича кетонурия. Например при диабет дневно могат да се отделят до 150 g кетонови тела.
Ацетон без ацетооцетна киселина никога не се екскретира в урината и обратно. Конвенционалните тестове за нитропрусид откриват не само наличието на ацетон, но и ацетооцетна киселина, към която са дори по-чувствителни, отколкото към ацетон; β-хидроксимаслената киселина се появява в урината само при силно увеличаване на броя на кетонните тела (захарен диабет и др.).
Заедно със захарния диабет, кетонните тела се екскретират в урината по време на гладуване, изключването на въглехидрати от храната. Кетонурия се наблюдава при заболявания, свързани с повишена консумация на въглехидрати, например при тиреотоксикоза, както и при субарахноидни кръвоизливи, черепно-мозъчни наранявания. В ранна детска възраст продължителните заболявания на стомашно-чревния тракт (дизентерия, токсикоза) могат да причинят кетонемия и кетонурия в резултат на глад и изтощение. Кетонурия често се наблюдава при инфекциозни заболявания: скарлатина, грип, туберкулоза, менингит. При тези заболявания кетонурия няма диагностична стойност и е вторичен феномен.
- Билирубин [покажи]
Нормалната урина съдържа минимални количества билирубин, които не могат да бъдат открити с конвенционалните качествени тестове. Повишената екскреция на билирубин, при която обичайните качествени тестове за билирубин в урината стават положителни, се нарича билирубинурия. Протича при запушване на жлъчния канал и заболяване на чернодробния паренхим.
Отделянето на билирубин в урината е особено изразено при обструктивна жълтеница. При стагнация на жлъчката пълните с жлъчка тубули се нараняват и позволяват на билирубина да премине в кръвоносните капиляри. Ако чернодробният паренхим е засегнат, билирубинът прониква през разрушените чернодробни клетки в кръвта. Билирубинурия се появява, когато съдържанието на директен билирубин в кръвта е над 3,4 μmol / l. Между другото, индиректният билирубин не може да премине през бъбречния филтър. Това става възможно при значително увреждане на бъбреците.
- Уробилин [покажи]
Уробилин, по-точно стеркобилин, винаги се намира в малки количества в урината, но концентрацията му рязко се повишава при хемолитична и паренхимна жълтеница. Това се дължи на загубата на способността на черния дроб да задържа и унищожава мезобилиноген (уробилиноген), абсорбиран от червата. Напротив, липсата на уробилиноген в урината в присъствието на жлъчни пигменти (билирубин) показва спиране на потока на жлъчката в червата поради запушване на жлъчния канал.
- Порфирини [покажи]
Обикновено урината съдържа много малки количества порфирини тип I (до 300 микрограма на ден). Въпреки това, отделянето на порфирини може да се увеличи драстично (10-12 пъти) при чернодробни заболявания и пернициозна анемия. При вродена порфирия има свръхпроизводство на тип I порфирини (уропорфирин I и копропорфирин I). В тези случаи в дневното количество урина се откриват до 100 mg смес от тези порфирини. При остра порфирия се отбелязва екскреция с урината на повишени количества уропорфирин III, копропорфирин III и порфобилиноген.
органи Структура Функции бъбреци Бъбречната кора представлява тъмен външен слой, в който са потопени микроскопично малки бъбречни телца – нефрони. Нефронът е капсула, състояща се от един слой епител и извит бъбречен тубул. В капсулата е потопен гломерул от капиляри, образуван от разклонение на бъбречната артерия Първичната урина се образува в нефрона. Бъбречната артерия носи кръв, която трябва да бъде почистена от крайните продукти на тялото и излишната вода. В гломерула се създава повишено кръвно налягане, поради което вода, соли, урея, глюкоза се филтрират през стените на капилярите в капсулата, където са в по-ниска концентрация. Медулата е представена от множество извити тубули, идващи от капсулите на нефроните и връщащи се в кората на бъбреците. Светлият вътрешен слой се състои от събирателни канали, които образуват пирамиди с обърнати навътре върхове и завършващи с дупки. Чрез извити бъбречни тубули, гъсто оплетени с капиляри, първичната урина преминава от капсулата. От първичната урина глюкозата се връща (реабсорбира) в капилярите. Останалата по-концентрирана вторична урина навлиза в пирамидите Бъбречното легенче има формата на фуния, с широка страна, обърната към пирамидите, тясна страна - към портите на бъбрека През тубулите на пирамидите, през папилите, вторичната урина се просмуква в бъбречното легенче, където се събира и пренася в уретера Хилумът на бъбрека е вдлъбнатата страна на бъбрека, от която тръгва уретера. Тук бъбречната артерия навлиза в бъбрека, а оттук излиза бъбречната вена. Уретерът постоянно отвежда вторичната урина в пикочния мехур. Бъбречната артерия непрекъснато носи кръв, за да бъде почистена от крайните продукти на живота. След като премине през съдовата система на бъбрека, кръвта от артериалната става венозна и се пренася в бъбречната вена. Уретери Сдвоените тръби с дължина 30-35 см се състоят от гладки мускули, облицовани с епител, покрити със съединителна тъкан отвън Свързва бъбречното легенче с пикочния мехур Пикочен мехур Торбичка, чиито стени са съставени от гладка мускулатура, покрита с епител Натрупва урина за 3-3,5 часа, със свиването на стените, урината се освобождава навън Пикочен канал Тръба, чиито стени са изградени от гладка мускулатура, покрита с епител Извежда урината навън Регулиране на бъбречната дейност
В допълнение към екскрецията на крайните метаболитни продукти, бъбреците участват в регулирането на водно-солевия метаболизъм и поддържането на постоянно осмотично налягане на телесната течност. В зависимост от концентрацията на минерални соли в кръвта и тъканната течност, бъбреците отделят повече или по-малко концентрирана урина. Невроните на центъра на жаждата, разположени в хипоталамуса, се възбуждат от повишаване на осмотичното налягане на кръвта и в резултат на това се увеличава секрецията на антидиуретичен хормон от хипофизната жлеза. Този хормон засилва реабсорбцията на вода в тубулите и по този начин намалява загубата на вода с урината. При излишък на вода в тялото се секретира по-малко антидиуретичен хормон, реабсорбцията на вода намалява и в резултат на това от тялото се отделя много урина с малко съдържание на органични и неорганични компоненти. Реабсорбцията на сол се регулира от минералкортикоиди - хормони на надбъбречната кора.
Отделянето на урина от тялото - уринирането - се регулира от сфинктера на пикочния мехур, който се отваря рефлексивно с увеличаване на налягането в пикочния мехур. Центърът, който регулира работата на сфинктера и свиването на стените на пикочния мехур, се намира в долната част на гръбначния мозък и е под контрола на кората на главния мозък.
Страница в процес на разработка
- натрий и хлор [покажи]
отделителни органи
За нормалното функциониране на тялото е необходим постоянен състав на вътрешната среда: кръв и междуклетъчна течност. Важна роля в поддържането на това постоянство играят отделителните органи: бъбреци, бели дробове, потни жлези, черва. Те участват в отстраняването на крайните продукти на метаболизма или отпадъците от тялото след „изяждането“ на всяка клетка. Остатъците, които не са обработени в резултат на храносмилането, се отстраняват от тялото през ануса, въглеродният диоксид се отделя от белите дробове, излишната вода и веществата, разтворени в нея, се отстраняват под формата на пот и урина.
Най-важната роля в прочистването на тялото принадлежи на бъбреците. Този малък чифтен орган, подобен на боб, се намира в лумбалната област от двете страни на гръбначния стълб. Намерете последното си, дванадесето ребро, то пресича бъбрека по средата.
В бъбреците в гломерула на капилярите кръвта се пречиства. Излишната вода и веществата, разтворени в нея, се отстраняват от него, с изключение на кръвни клетки и големи молекулни протеини. През деня бъбреците филтрират цял барел от такава течност. След това се движи по малки извити тубули, чиято дължина е 35-50 mm.
Дължината на всички тубули на двата бъбрека е около 100 km. Всяка тръба е заобиколена от мрежа от капиляри. Когато филтрираната течност преминава през тръбите, по-голямата част от водата и редица вещества се абсорбират в кръвта: глюкоза, витамини, соли, протеини. Останалата течност се нарича урина. При нормална бъбречна функция в него остават вода, протеини и захар. Получената урина навлиза в чашките и легенчето на бъбрека. Оттук се събира в дълги (около 30 см) тръбички – уретерите, и през тях навлиза в пикочния мехур. На дъното на пикочния мехур има отвор, водещ към уретрата. Това е тръбата, през която се отделя урината.
Кои пъпки никога не се отварят?
Сдвоени органи с размер на голяма ябълка (150 g) висят на "клона" на бъбречните съдове, които се простират от "ствола" - коремната част на аортата. Те приличат на пъпки на клон на дърво, затова вероятно са били наречени така.
Коя е най-добрата система за почистване?
Ефективността на бъбреците не може да бъде надмината от най-сложните и тромави пречиствателни съоръжения във фабриките.
За минута част от кръвта преминава през бъбрека. Цялата циркулираща кръв преминава през бъбреците на всеки 5-10 минути и за 24 часа през тях преминават повече от 5500 литра кръв. Когато кръвта преминава през капилярите на гломерулите, водата и разтворените в нея вещества се филтрират от нея през отворите в стената на капилярите. Тази течност се нарича първична урина. През деня количеството му достига 150-180 литра. След това в бъбречните тубули водата, която бъбрекът е отстранил, се реабсорбира обратно в кръвта. Благодарение на това човек не изпива барел вода на ден. Тази част от урината, която остава в края на преминаването през тубулите, се нарича вторична урина. От организма се отделя около 1,5 – 1,8 литра на ден.
От какво е направен бъбрекът?
Бъбрекът има сложна структура и се състои от около милион структурни и функционални единици – нефрони. Всеки нефрон съдържа гломерул и тубул.
Коя торба може да побере течност?
Пикочният мехур е контейнер под формата на торбичка за получената урина. Побира 500-700 мл течност.
Урината се събира в пикочния мехур. Тъй като се натрупва, този орган се разтяга поради слой от гладка мускулатура и гънки на вътрешната повърхност (лигавица), което причинява дразнене на нервните окончания в стените му.
Когато натискът върху стените достигне определени граници, се изпращат сигнали към централната нервна система и човекът изпитва желание за уриниране. Извършва се доброволно (под контрола на съзнанието) през уретрата.
Метаболизмът в човешкото тяло води до образуването на разпадни продукти и токсини, които, намирайки се в кръвоносната система във висока концентрация, могат да доведат до отравяне и намаляване на жизнените функции. За да не се случи това, природата е предоставила отделителни органи, които отстраняват метаболитните продукти от тялото с урина и изпражнения.
Отделителните органи включват:
- бъбреци;
- Кожа;
- бели дробове;
- слюнчените и стомашните жлези.
Бъбреците освобождават човек от излишната вода, натрупаните соли, токсините, образувани в резултат на консумацията на твърде мазни храни, токсини и алкохол. Те играят важна роля в отделянето на разпадните продукти на лекарствата. Благодарение на работата на бъбреците, човек не страда от излишък от различни минерали и азотни вещества.
Бели дробове – поддържат кислородния баланс и са вътрешни и външни филтри. Те допринасят за ефективното отстраняване на въглеродния диоксид и вредните летливи вещества, образувани в тялото, помагат да се отървете от течните пари.
Стомашни и слюнчени жлези - помагат за отстраняване на излишните жлъчни киселини, калций, натрий, билирубин, холестерол, както и несмлени остатъци от храна и метаболитни продукти. Органите на храносмилателния тракт освобождават тялото от соли на тежки метали, лекарствени примеси и токсични вещества. Ако бъбреците не се справят със задачата си, натоварването на този орган се увеличава значително, което може да повлияе на ефективността на работата му и да доведе до неуспехи.
Кожата осъществява метаболитната функция чрез мастните и потните жлези. Изпотяването премахва излишната вода, соли, урея и пикочна киселина, както и около два процента въглероден диоксид. Мастните жлези играят важна роля в защитните функции на тялото, отделяйки себум, който се състои от вода и редица неосапуняеми съединения. Не позволява на вредните съединения да проникнат през порите. Кожата ефективно регулира преноса на топлина, предпазвайки човек от прегряване.
пикочна система
Основната роля сред отделителните органи на човек се заема от бъбреците и отделителната система, които включват:
- пикочен мехур;
- уретер;
- пикочен канал.
Бъбреците са сдвоен бобовиден орган с дължина около 10-12 см. Важен отделителен орган се намира в лумбалната област на човека, защитен от плътен мастен слой и донякъде подвижен. Ето защо той не е много податлив на наранявания, но е чувствителен към вътрешни промени в тялото, човешкото хранене и негативни фактори.
Всеки от бъбреците при възрастен тежи около 0,2 kg и се състои от легенче и главния нервно-съдов сноп, който свързва органа с отделителната система на човека. Тазът служи за комуникация с уретера, а този с пикочния мехур. Такава структура на органите за отделяне на урина ви позволява напълно да затворите цикъла на кръвообращението и ефективно да изпълнявате всички възложени функции.
Структурата на двата бъбрека се състои от два взаимосвързани слоя:
- кортикална - състои се от гломерули на нефрони, служи като основа за функционирането на бъбреците;
- церебрална - съдържа плексус от кръвоносни съдове, доставя на тялото необходимите вещества.
Бъбреците дестилират цялата човешка кръв през себе си за 3 минути и затова те са основният филтър. Ако филтърът е повреден, възпалителен процес или бъбречна недостатъчност, метаболитните продукти не навлизат в уретрата през уретера, а продължават да се движат през тялото. Токсините се отделят частично с потта, с метаболитни продукти през червата, а също и през белите дробове. Въпреки това, те не могат напълно да напуснат тялото и поради това се развива остра интоксикация, която представлява заплаха за човешкия живот.
Функции на отделителната система
Основните функции на отделителните органи са да извеждат токсините и излишните минерални соли от тялото. Тъй като основната роля на човешката отделителна система се играе от бъбреците, важно е да разберем как точно те пречистват кръвта и какво може да попречи на нормалната им работа.
Когато кръвта навлезе в бъбреците, тя навлиза в техния кортикален слой, където се получава груба филтрация поради гломерулите на нефрона. Големите протеинови фракции и съединения се връщат в човешкия кръвен поток, доставяйки му всички необходими вещества. Малки остатъци се изпращат в уретера, за да напуснат тялото с урината.
Тук се проявява тубулна реабсорбция, по време на която се извършва обратната абсорбция на хранителни вещества от първичната урина в човешката кръв. Някои вещества се реабсорбират с редица характеристики. В случай на излишък на глюкоза в кръвта, който често се случва с развитието на диабет, бъбреците не могат да се справят с целия обем. Част от екскретираната глюкоза може да се появи в урината, което е сигнал за развитието на опасно заболяване.
По време на обработката на аминокиселини се случва, че в кръвта може да има няколко подвида, носени от едни и същи носители. В този случай реабсорбцията може да бъде инхибирана и да натовари органа. Обикновено протеинът не трябва да се появява в урината, но при определени физиологични условия (висока температура, тежка физическа работа) може да се открие на изхода в малки количества. Това състояние изисква наблюдение и контрол.
Така бъбреците на няколко етапа напълно филтрират кръвта, без да оставят вредни вещества. Въпреки това, поради излишък от токсини в тялото, един от процесите в отделителната система може да бъде нарушен. Това не е патология, но изисква съвет от специалист, тъй като при постоянни претоварвания органът бързо се проваля, причинявайки сериозни щети на човешкото здраве.
В допълнение към филтрацията, пикочната система:
- регулира баланса на течностите в човешкото тяло;
- поддържа киселинно-алкалния баланс;
- участва във всички метаболитни процеси;
- регулира кръвното налягане;
- произвежда необходимите ензими;
- осигурява нормален хормонален фон;
- подобрява усвояването на витамини и минерали в организма.
Ако бъбреците спрат да работят, вредните фракции продължават да се скитат през съдовото легло, повишавайки концентрацията и водейки до бавно отравяне на човек с метаболитни продукти. Ето защо е толкова важно те да работят гладко.
Предпазни мерки
За да може цялата отделителна система да работи гладко, е необходимо внимателно да се следи работата на всеки от органите, свързани с него, и да се свържете със специалист при най-малката повреда. За пълното функциониране на бъбреците е необходима хигиена на отделителните органи на отделителната система. Най-добрата превенция в този случай е минималното количество вредни вещества, консумирани от тялото. Необходимо е внимателно да се следи храненето: не пийте алкохол в големи количества, намалете съдържанието на солени, пушени, пържени храни в диетата, както и храни, пренаситени с консерванти.
Други човешки отделителни органи също се нуждаят от хигиена. Ако говорим за белите дробове, тогава е необходимо да се ограничи престоя в прашни помещения, места, където се натрупват пестициди, затворени помещения с високо съдържание на алергени във въздуха. Трябва също така да предотвратявате белодробни заболявания, да провеждате флуорографско изследване веднъж годишно и да елиминирате огнищата на възпаление навреме.
Също толкова важно е да се поддържа нормалното функциониране на стомашно-чревния тракт. Поради недостатъчно производство на жлъчка или наличие на възпалителни процеси в червата или стомаха, могат да възникнат процеси на ферментация с освобождаване на продукти от гниене. Попадайки в кръвта, те предизвикват прояви на интоксикация и могат да доведат до необратими последици.
Що се отнася до кожата, тук всичко е просто. Те трябва редовно да се почистват от различни замърсители и бактерии. Въпреки това не можете да прекалявате. Прекомерната употреба на сапун и други почистващи препарати може да наруши работата на мастните жлези и да доведе до намаляване на естествената защитна функция на епидермиса.
Отделителните органи точно разпознават кои клетки от вещества са необходими за поддържането на всички жизнени системи и кои могат да бъдат вредни. Те отрязват всичко излишно и го премахват с пот, издишан въздух, урина и изпражнения. Ако системата спре да работи, човекът умира. Ето защо е важно да наблюдавате работата на всеки орган и, ако се почувствате по-зле, незабавно се свържете с специалист за преглед.