Занятие 28. Физиология выделения

Выделение (экскреция) – это процесс освобождения организма от конечных продуктов метаболизма, избытка воды, минеральных (макро - и микроэлементов), питательных, чужеродных и токсических веществ. Выделение является заключительным этапом совокупности процессов обмена веществ, конечными продуктами которого являются Н₂О, СО₂ и NH₃ (NH₃ выделяется в основном почками в виде мочевины после соответствующих превращений в печени).

Выделение – это важный процесс гомеостаза, который происходит в организме постоянно и обеспечивает поддержание оптимального состава и физико-химических свойств его внутренней среды и прежде всего крови.

Органы, осуществляющие выделение.

Выделительной функцией, в той или иной мере, обладают все органы, контактирующие с внешней средой:

• почки – основной парный орган выделения – выполняет функцию поддержания оптимальной для метаболизма осмолярности жидких сред организма, выводит в составе конечной мочи избыток воды, практически все азотсодержащие вещества, избыток минеральных солей (натрия, калия, фосфатов), избыток питательных и чужеродных веществ(лекарства, пестициды, различные пищевые добавки и пр.). Следует учитывать, что при различных патологических состояниях выделение лекарств через почки иногда существенно нарушается, что может приводить к значительным изменениям переносимости фармакологических препаратов, вызывая серьезные побочные эффекты вплоть до отравлений;

• легкие удаляют практически весь образующийся в организме СО₂; они выделяют также воду, некоторые летучие вещества, попавшие или образующиеся в организме (алкоголь, эфир, хлороформ, газы автотранспорта и промышленных предприятий, ацетон, мочевину и продукты деградации сурфактанта). При нарушении функций почек усиливается выделение мочевины с секретом желез дыхательных путей, разложение которой приводит к образованию аммиака, что обуславливает появление специфического запаха изо рта;

• пищеварительные железы желудка, кишечника и слюнные играют ведущую роль в выделении избытка кальция, билирубина, желчных кислот, холестерола и его производных. Они также могут выделять соли тяжелых металлов, некоторые лекарственные препараты и ядовитые вещества (морфий, хинин, салицилаты, ртуть, йод), чужеродные органические соединения (например, красители, используемые для диагностики желудка – метиленовый синий, или конгорот), небольшое количество воды (100-200 мл), мочевины и мочевой кислоты. Выделительная функция желез пищеварительного тракта усиливается при нагрузке организма избыточным количеством различных веществ, а также при заболеваниях почек;

• печень. С помощью печени удаляются из крови гормоны и продукты их превращений, продукты обмена гемоглобина, конечные продукты обмена холестерина – желчные кислоты, тироксин, мочевина. В составе желчи из организма экскретируются также лекарственные препараты (антибиотики), бромсульфалеин, фенолрот, маннит, инулин и др;

• кожа осуществляет выделительную функцию за счет деятельности потовых и в меньшей степени сальных желез. Потовые железы играют важную роль в выделении воды, особенно в условиях жаркого климата и интенсивной физической работы. Выделение воды с поверхности кожи колеблется от 0,5 л/сут в покое и до 10 л/сут в жаркие дни. С потом выделяются соли натрия, калия, кальция, креатинин, мочевая кислота, мочевина (5-10% всей выводимой организмом мочевины), молочная кислота, соли щелочных металлов, особенно натрия, органические вещества, летучие жирные кислоты, микроэлементы, амилаза и щелочная фосфатаза. При патологии почек, особенно при острой почечной недостаточности, роль потовых желез в удалении продуктов белкового обмена значительно возрастает. Сальные железы секретируют особое жировое вещество – кожное сало (около 20 г секрета), которое выполняет защитную функцию. Оно состоит на 2/3 из воды и 1/3 из неомыляемых соединений – холестерола, продуктов обмена половых гормонов и кортикостероидов и др.

Выделение воды различными органами распределяется следующим образом: около 1,5 л выводится с мочой, 100 мл – с калом и примерно по 500 мл удаляется в виде паров с поверхности кожи и через легкие (всего около 2,5 л/сут).

Таким образом, многие органы участвуют в процессах выделения, они взаимодействуют между собой, образуя систему выделения.

Система выделения – это совокупность органов (почки, легкие, пищеварительный тракт, кожа) и механизмов нейрогуморальной регуляции, функцией которых является экскреция различных веществ и рассеяние тепла из организма в окружающую среду.

Следует отметить, что главным выделительным (экскреторным) органом является почка.

Функции почек весьма разнообразны и важны для жизнедеятельности организма:

• экскреторная (выделительная) – является основной, жизненно необходимой. Она заключается в образовании мочи и удалении с ней из организма конечных продуктов азотистого обмена (мочевины, солей аммония, аммиака, креатинина, серной и фосфатной кислот); нуклеиновых кислот (мочевой кислоты); избытка Н₂О, солей, питательных веществ (микро и макроэлементов, витаминов, глюкозы); гормонов и их метаболитов; лекарственных и других экзогенных веществ, поступающих с пищей, или образовавшихся в ходе метаболизма (глюкоза, аминокислоты и чужеродные вещества).

Острая почечная недостаточность ведет к летальному исходу в течение 1-2 недель вследствие отравления организма продуктами обмена белкового происхождения.

• гомеостатическая – тесно связана с выделительной и заключается в поддержании постоянства состава и свойств внутренней среды организма – гомеостаза. Почки участвуют в регуляции водного и электролитного баланса: изоволюмии (относительное постоянство объемов циркулирующей крови, внеклеточной и внутриклеточной жидкости), изоосмии (постоянство осмотического давления), изоионии (постоянство ионного баланса организма – Na⁺, Са²⁺, К⁺, Mg²⁺, Cl^‑), изотонии (постоянства ионного состава жидкостей внутренней среды), изотермии. Путем выведения кислых и основных продуктов и регулирования буферных емкостей жидких сред организма, почки вместе с дыхательной системой обеспечивают поддержание кислотно-щелочного состояния и изогидрию.

• инкреторная – заключается в способности почек синтезировать и выделять в кровь ряд биологически активных веществ, необходимых для жизнедеятельности организма. Так, почка продуцирует ферменты: ренин (компонент ренин-ангиотензиновой системы), урокиназу (активирует плазминоген, вызывающий фибринолиз), тромбопластин, тромбоксан (способствует агрегации тромбоцитов, суживает сосуды), простациклин (тормозит агрегацию тромбоцитов); эритропоэтин – пептидный гормон, который участвует в регуляции продукции эритроцитов костным мозгом. В почках также вырабатываются кинины (например, брадикинин), которые являются сильными вазодилататорами, участвующими в регуляции почечного кровотока и выделения натрия. В мозговом веществе почки образуются простагландины (в том числе простагландин А или медуллин), которые участвуют в регуляции общего и почечного кровотока, вызывают натрийурез, уменьшают чувствительность клеток к АДГ. В почках завершается образование активной формы витамина D₃ – кальцитриола, необходимого для абсорбции кальция и фосфатов из кишечника и их реабсорбции из первичной мочи, что обеспечивает достаточный уровень их в крови и их депонирование в костях.

Посредством синтеза и секреции ренина и других факторов (простагландинов, брадикинина) почки участвуют в механизмах долговренной регуляции системного АД.

• метаболическая – почки участвуют в обеспечении постоянства концентрации в крови ряда физиологически значимых органических веществ – белков, углеводов и липидов. Роль почки в обмене белков заключается в том, что она расщепляет белки, реабсорбируемые из первичной мочи с помощью пиноцитоза. Протеолитические ферменты лизосом расщепляют поглощенный белок, продукты лизиса которого (аминокислоты, низкомолекулярные пептиды) поступают из клеток в кровь, что способствует восстановлению в организме фонда аминокислот. При заболевании почек эта функция нарушается. В почке достаточно активно идет глюконеогенез – особенно при голодании, когда 50% глюкозы, поступающей в кровь, образуется в почке. В почках образуются важные компоненты клеточных мембран липидной и гликолипидной природы – фосфолипиды, фосфатидилинозитол, триациллицеролы, глюкуронлвая кислота и другие вещества, которые затем поступают в кровь. В почках образуются вещества, выделяющиеся с мочой, – гиппуровая кислота, аммиак (NH₃), преобразующийся в почке в аммонийные соли.

• защитная – удаление из внутренней среды организма чужеродных, часто токсических веществ. Следует учитывать, что при различных патологических состояниях выделение лекарств через почки иногда существенно нарушается, что может приводить к значительным изменениям переносимости фармакологических препаратов, вызывая серьезные побочные эффекты вплоть до отравлений.